图1  宽度尺寸30mm的网络交换器有5个直线排列的连接端口

在机床内部的通讯中，越来越多地使用以太网，其中网络交换机是机床控制系统与机床部件之间相互通讯、交换数据的重要基础设施。当这些网络交换设备有了较高等级的安全防护之后，它们可以按照分散式配置的方法安装到机床设备之中。

机床和设备内部的通讯越来越多地转移到基于以太网的通讯方式上。在这一转换过程中，作为基础设施的工业网络交换器发挥了重要的作用：控制系统，HMI人机交互界面和现场总线仪器设备等，都是通过它实现数据交换和通讯联系的。Phoenix Contact公司研发的工业网络交换机已经达到了IP 65/67的安全保护等级，因此可以直接安装到机床设备当中。

原则上，机床以太网连接的方式有两种：一种是利用安装在电气柜中卡槽上的网络交换器与以太网连接，分布在机床设备各处的以太网仪器设备按照星型拓扑结构与各个机床卡槽中的以太网交换器连接。若安全保护等级高的现场总线元器件要集成到网络中时，可用安全保护等级IP 65或者IP 67的数据插头和数据线连接。此时，要在现场总线的插头处，例如M12圆形连接器使用相应安全等级的路由器。

图2  由于其细长的结构形式，使IP65/67安全防护等级的网络交换器能够直接安装在机床设备的支承型材上

第二种安装替代方案是：将安全保护等级很高的网络交换器和以太网接口分散地配置到机床设备之中，预配置的M12适配线可以无需其他连接器直接与终端设备连接。为了能够在机床设备需要以太网连接的地方能够实现高安全防护等级，以太网连接分散式配置的网络交换器应适合机床设备工作环境的要求。除了周围环境以外，安装方式和装配性能也有着重要的意义。

为了能够经济的完成机床设备中的以太网连接，网络交换器就必须能够简单、快捷的安装到机床设备的安装部位上。

带有5个连接端口的窄型网络交换器

Phoenix Contact研发生产的Factoryline系列网络交换器就是满足上述使用要求的、具有IP 65/67安全防护等级的新产品。作为世界上第一种具有高安全防护等级的FL-Switch 1605网络交换器，其宽度尺寸只有30mm以及5个直线排列的连接端口（图1）。由于其细长的结构形式，使其可以直接安装在机床设备的支承型材上（图2），这样就省略了费时费力的安装版制作和装配工作了。通过网络交换器轴线对称的安装固定方式，使其只需两个固定点就可以安装到支架上了。

图3  Y型分配器可利用螺纹连接到网络交换器的供电接口上，并为其他仪器设备供电

在安装固定时，传统的M6螺栓就完全可以固定了，无需使用专门的特殊安装工具。设计技术方面的措施也帮助FL-Switch 1605型网络交换器能够经济的安装在机床设备的任何部位。

在机床设备中，M12型连接器有五个具有防水喷溅能力的以太网接口。由于这是一种即插即用的网络交换器，因此用户无需对其进行配置。由于所安装的输入输出模块和其他现场总线仪器都可直接与M 12的接口按照10/100Mbit/s的传输率相互耦合，其Autocrossing和Autonegotiation机能保证了能够与不同的现场总线设备可靠的连接。与网络交换器连接的控制系统支持任何一种自动化通讯协议，例如Profinet，Ethernet/IP或者Modbus TCP。具有IP 65/67安全防护等级的仪器设备具有Profinet RT所要求的“服务质量”功能，能够按照优先性控制以太网的信息数据传输。

在V-Lan-Tag虚拟局域网络中，网络交换器按照IEEE 802.1Q标准对以太网数据的优先性进行评判。主要的通讯数据是高优先性数据通讯的基础，例如与时间关系密切的过程数据，在网络负荷太大时，这些高优越性的数据传输可不被低优越性的数据所中断。由于集成了符合IEEE 802.1p标准的数据包的优先性控制，网络交换器也可以在Profinet环境或者不均匀环境中使用，例如在有IP网络电话的环境中使用。

图4  品种繁多的附件大大的方便了网络交换器在机床设备中的安装

为了能够满足分散式机床设备对使用仪器设备所提出的高要求，网络交换器的结构设计具有防尘密封的功能；其标准配置型式具有IP 65、IP 66和IP 67等级的防水性能；工作温度范围为-40～70℃，其很高的抵抗恶劣环境的性能打开了在各种应用领域中构建最佳拓扑网络结构的大门。

网络交换器构成各种不同结构的网络

只有分散式排列的以太网能够灵活的与机床设备的网络结构相匹配时，才能够经济的在生产过程中得到落实；也可以使电缆敷设的费用与以太网仪器设备的费用比优化到最低程度。因此，可以分散式排列的网络交换器能够按照星型、线型、树型的网络结构进行排列。在小型机床设备中，它作为一颗“星”出现在现场总线系统中，能够利用最少的电缆把多个以太网仪器设备连接成一个网络。

多种多样的附件减少了安装费用

对于长度较大的网络，采用线型结构是最合适的；因为从以太网交换器到交换器之间的支路布满了连接端口。以太网仪器设备的供电电缆同样也可以采用线型排列，为此设计生产了Y型分配器（图3）。通过IP 65/67等级的网络交换器可以节约线型拓扑网络供电电缆的费用。由于整个相互连接的网络基础设备都是90mA电流的设备，Y型分配器的电流强度为4A，因此可以构成应用性能强度的线型网络。

为了能够在机床设备的现场安装使用网络交换器，用户可以从一系列的基础设备附件中选择合适的附件。品种繁多的附件大大方便了网络交换器在机床设备中的安装（图4）。从电气柜规格型式到M12或者RJ45的以太网电缆插头，直至简单的现场总线以太网直角式和直线式插头，保证了能够简单、方便地实现分散式网络交换器的安装配置。网络仪器设备的标签可以利用标准的条码机元件（条码带）来实现。