摘要：工業交換機和商業交換機在功能方面差距較小，性能方面差別很大。最主要的差別是在對各類環境的適應性上，包括在溫度、濕度、鹽霧環境、振動環境、惡劣電磁干擾環境、海拔等各類環境下穩定可靠提供功能服務的能力。當然工業交換機在一些告警功能，冗余設計上面也有考慮。這些是讓工業交換機迥異于商業交換機的根本原因。今天海翎光電的小編就把工業交換機和商業交換機的區別認真梳理總結了一遍，小編整理了一個腦圖，這樣便于大家做比較（如下大圖），希望能對朋友們以后選擇網絡設備有所幫助。
看完上面的腦圖，海光電的小編再展開來從功能、性能（包括環境適應性、功能可用性）兩個方面進行對比分析。最后再看下優秀的工業級交換機在設計方面是怎么考慮的。
一、功能方面
工業交換機和商業交換機沒有本質區別，甚至由于商業領域具有對不同場景的廣泛兼容性，其功能特性反而更多；而工業交換機則在具備大部分交換機常用功能基礎上，增加了一些針對特定行業應用需求的內容特性。比如與各種現場總線的互通互聯、設備的冗余以及通信的實時性等，電力行業和工業自動化領域的需求就都有各自不同的特點。簡單來講商業交換機功能方面屬于普而華，而工業交換機則更追求精而實。
二、性能方面
工業交換機與商業交換機更多的差異在于可靠性上。其主要體現在環境適應性、功能可用性兩個方面的區別。
1. 環境適應性：
環境適應性也分氣候環境適應性、機械環境適應性、電磁環境適應性、海拔環境適應性四個主要方面。
1.1氣候環境角度：
咱們國家因為地域分布廣，東西南北各地區的氣候環境都有著極大的差異，而且同一個地區春夏秋冬溫差都很大。北方地區最熱跟最冷的天兒都能差40~50℃了；濕度上南方潮濕多雨，西方、北方干燥多風。
在很多沿海城市和海上應用中，空氣里面都含高鹽成分，溫度也較大；大家都知道，潮濕、鹽分沉積都是會腐蝕電子設備、金屬材料等導致設備失效、金屬受損的；且在我國西部、北部地區等很多地方又是干旱、多風、多沙塵的天氣，這些惡劣環境尤其是戶外應用對電子設備的正常工作都有很大影響。正是這些差異，使得我們對電子設備氣候適應性方面要求很高。
像商業交換機一般應用在氣候防護場所較優越的地方（如室內、溫濕度控制較好的封閉場所等），而工業交換機大多數應用在遮蔽場所(溫濕度不受控，僅是避免太陽直射和雨淋等)和戶外場所等。所以商業交換機一般是使用在050℃溫度和10%90%濕度環境、無防護或低防護的條件下；而工業交換機則具備-2575℃和-4085℃等多種寬溫度和4%~100%濕度環境下使用，其溫濕度適應性更高更廣。而且工業交換機則更多的是面向工業現場需求使用的，比如針對高鹽霧地區，也會增加設備防護能力，如三防、抗氧化、抗硫化、全密封等，以滿足設備在環境比較惡劣的情況下，仍能正常工作。
圖為：未做過處理的PCB板和做過三防涂覆處理的PCB板。
機械環境呢，更多的是指設備對振動、沖擊、跌落、地震等方面的抵御能力。像商業交換機一般都只是模擬在運輸條件下的測試，而且相關測試是在帶外包裝的情況進行的，所以測試考察的也是外包裝對設備的保護性能。對應指標也都比較低，一般為Bm級以下。對于抗地震沒有明確要求。 工業交換機則有著比較嚴格的要求，包括帶包裝模擬測試、單機運行狀態下的測試等，其指標要求至少是Cm級，很多場景應用還要求達到Dm級；而且有些工業應用場景對于抗地震能力也有嚴格的測試要求。 電磁環境可靠性主要指設備在復雜電磁環境下的可靠性，如靜電抗擾能力(ESD)、抗電磁場輻射能力、電快速脈沖抗擾能力(EFT)、抗浪涌沖擊能力(SURGE)、供電諧波抗擾能力等等。這其中每一項都有相對應的國家標準或行業標準進行規范，當然同一項標準內也規定了不同的測試等級，而不同的等級要求可能差別很大。所以當我們看到產品通過某項測試標準的測試，要留個心眼。測試的是哪個等級？ 一般情況下，像商業交換機抗靜電能力最多是3級以內(3級標準：接觸放電6KV，空氣放電8KV)，在干擾移除后設備能恢復正常運行即可；而工業交換機則要求抗靜電能力至少達到3級標準，行業一般要做到4級標準(4級標準：接觸放電8KV，空氣放電15KV)，且干擾施加過程中設備運行無影響。 其它如電快速脈沖抗擾能力、抗浪涌沖擊能力、供電抗擾能力等在工業設備中都能達到3級或以上標準。工業交換機能輕松應對的，確是商業交換機的能力屏障。 為什么一定要做到這些呢？因為工業場景環境有時候太惡劣了。工業交換機的旁邊可能安裝了電機、控制器、信號采集、大電流機器等各類設備，這些設備的電磁干擾有時候非常大。安裝一臺普通交換機，或者市面上宣稱的所謂“工業交換機”（其實是商業級的設計）可能能用，但是保不住三天兩頭出各種異常問題。而這類問題想排查都很困難。 國內南方海拔高度接近海平面，而西部地區平均有2000~5000米海拔.一般商業交換機平均使用在海拔2000米以下，超過海拔2000米需要定制；而工業交換機則可以直接使用在海拔5000米的地區無壓力。這里對電氣設計有一定的要求，因為高海拔下，電氣擊穿具體更短。電源的設計要增大安規距離的考慮。 功能可用性是指設備在各種條件下功能依舊能滿足特定需求的能力，也屬于設備的可靠性的一個方面。 工業交換機的功能可用性比商業交換機考慮更多一些。比如工業交換機通常具備預知和告警、冗余設計、長壽命設計等。 預知和告警是指交換機設備使用過程中的異常自檢預知，風險判斷，以及對產生的異常進行記錄并發出告警通知。此功能非常便于日常的運營和維護。普通商業交換機只有部分高端產品才有相應日志記錄，而工業交換機通常都具備日志記錄、異常告警、異常通知等功能。異常告警包括供電異常、鏈路異常、流量異常、非法入侵等很多方面，這些告警信息可通過工業交換機預留的專門的告警接口發出。 冗余設計是為了保證設備在出現一些異常情況下仍然可用的一道保障。商業交換機因為成本敏感并且對可靠性要求一般，通常不會做太多冗余設計。但是工業場景不同。生產線停線帶來的損失是巨大的，如果是發電廠或電力輸送監控出現異常，損失更是不可估量。所以盡管工業級設備可靠性已經非常高了，為了規避萬一發生的異常事件，仍然值得做冗余設計來加固保險。 冗余設計通常更關注設備的相對薄弱點，比如電源。據統計數據，在實際應用中，電子設備的失效相當一部分是因為電源失效導致。普通商業交換機一般采用單電源供電，而工業交換機則采用雙電源互為備份的供電方式。 再比如程序數據的備份，工業交換機要考慮程序出錯后，數據的恢復問題。在交換機設備組網應用中，商業場景更多考慮組網的方便性和積極性。如采用星形組網、樹形組網等。而工業應用中必須考慮更可靠的組網方式，如多冗余備份的環形組網。在通信鏈路出現單點故障時，環形組網可以確保網絡數據通過備份的通道進行傳輸。但是環形組網帶來一個技術問題。為了規避數據環路產生廣播風暴，在環網無故障的時候要對某些通信端口實行阻塞處理，而在網絡故障發生時再取消阻塞。單環的時候通信信道切換邏輯是非常清晰的，但切換仍會帶來短暫的通信中斷。而在復雜組網情況下，哪些端口要保持阻塞，哪些端口需要取消阻塞則需要一些更復雜的計算。 商業交換機通常平均使用壽命為3~5年，而工業交換機使用壽命則一般是10年以上。好的工業交換機產品應該是存在感低的產品，安裝以后你就忘了它的存在，它不聲不響，老實轉發數據，不會輕易去刷存在感。 有句話說的好，可靠性不是測試出來的，而是設計出來的。設計中針對可靠性的考慮是電子設備設計中的重中之重，商業交換機要考慮可靠性設計，工業交換機要考慮的則更多，多很多。 可靠性的設計對比，我們簡要從器件選型、電磁防護設計、冗余設計、結構可靠性設計幾個方面來進行。 在器件選型方面，正常情況下，商業交換機選用的都是商業級器件，工業級交換機基本都用工業級器件，同樣型號的器件，商業級和工業級價格差異可以非常大。 但是也有一些打著工業級交換機旗號的產品，其實用的是商業級的器件。這類產品通常只能做到最大溫度范圍-20~60度。商業級的芯片不管散熱如何設計，也沒法在85度環境下穩定工作。好在這類產品價格更低，使用的時候一定得注意是否能夠滿足應用場景的溫度范圍需求。
在電容的選擇上，商業交換機多使用普通電解電容，這類電容材料所限一般壽命短，溫度變化下的穩定性差，就會導致電源波動而影響交換機性能；而工業交換機則多用固態電解電容，鉭電容等穩定性好的器件。器件降額選型方面，一般商業交換機廠家都僅會考慮降額10%左右，而工業交換機設備則至少考慮30%以上的降額。
同樣的芯片會有商業級和工業級之分
普通電解電容和電感 VS 高質固態電解電容和一體成型電感 電磁干擾主要包括從空間輻射來的電磁干擾，從電源或通信線纜傳導來的電磁干擾，也有通過金屬結構的接觸帶來的靜電騷擾。每一項干擾的測試和防護設計展開來都可以寫一萬字以上的論文。以后找機會，我們詳細討論這里面的細節。這里只想讓大家意識到一點，優秀而可靠的產品設計，對功能性的考慮只是其中一小部分。為什么到華強北5元就可以買一個充電器，蘋果的充電器卻要賣幾百，功能方面其實沒差別，都可以充電。這里的價格差異不僅有品牌議價的成分，也包含了高品質電源防護器件的價值。 商業交換機外殼一般有塑料和金屬兩種，結構形態則有盒式、桌面式、機架式多種；而工業交換機外殼以金屬型結構為主，結構則有立式卡軌型、機架式、異形等各種樣式。 外殼防護等級方面，由于應用環境無特殊要求，所以商業交換機通常多以IP20和IP30級為主；有些商業交換機為了散熱使用風扇，不僅降低了設備使用壽命，更給環境帶來了噪音污染；設備應用過程中要求低塵環境，擺放位置也要留出足夠的風道空間； 而工業交換機外殼則一般全密封，采用自然散熱。工業交換機的防護等級至少為IP40級，特殊應用的有IP67防水級。這樣也使工業交換機能有效滿足高塵、高濕等環境應用，如沙漠、煤礦、海上、露天等環境。 關于商業交換機和工業交換機的區別，總的來說，工業交換機和商業交換機在功能方面差距較小，性能方面差別很大。最主要的差別是在對各類環境的適應性上，包括在溫度、濕度、鹽霧環境、振動環境、惡劣電磁干擾環境、海拔等各類環境下穩定可靠提供功能服務的能力。當然工業交換機在一些告警功能，冗余設計上面也有考慮。這些是讓工業交換機迥異于商業交換機的根本原因。
說了這么多，我不是要否定商業交換機。因為在很多應用場景下，比如家庭、網吧，對數據傳輸要求不高的中小企業網絡，以及一些重要性稍低的機房等，使用商業交換機也是非常合適的。并且由于價格便宜，這些場景中商業交換機比工業交換機的性價比高很多。只是一旦涉及到使用環境復雜，條件多變，或者對數據傳輸的可靠性要求很高的場所。工業交換機一定是最優選擇。也希望各位朋友在選購的時候多多了解自己的使用場景，如果不清楚歡迎您來咨詢，我們一定從您需求的角度給出專業的建議。
