隨著以太網技術的迅速發展及其在商用領域的應用日漸廣泛，越來越多的產業控制設備也逐漸使用以太網并采用TCP/IP協議作為主要的通訊標準。固然應用于產業控制領域的以太網標準與商用以太網相同，但在產業控制領域，還需要網絡能在比較惡劣的工作環境下穩定地工作。因此，用來連接產業設備的網絡產品需要經過特別設計，才能提供產業級的可靠性，以滿足長期連續運行的需求。另外，在產業控制領域，所需連接的設備分布較分散，單個地方連接設備少，這就對支持光纖冗余環路的8端口的光纖網絡工業級以太網交換機產品有了較大需求。為了實現光纖冗余環路功能，需要采用高性能的微處理器實現網絡的治理和控制功能，并采用高性能的網絡交換芯片實現基本的10/100M以太網交換功能。
    隨著經濟的飛速發展，工業化進程的加快，推動我國城市化速度的發展，城市化人口的飛速增長。在這樣的環境下，安全、便捷、舒適的城市軌道交通成為城市發展的重心。因為發展城市軌道交通不僅能推動城市建設和推動經濟發展，也能有限的改善城市的整體交通環境。然而為了保證軌道交通能安全高效的運行，需要采用工業級以太網交換機來建立可靠和獨立的通信網，這樣才能及時準確的處理軌道交通運營所需的各種信息。
    工業以太網交換技術解決了現場總線網絡的性能局限，每個以太網設備都能夠獨享高帶寬，從而緩解了帶寬不足和網絡瓶頸的問題,為未來更豐富更強大的自動化應用打下堅實的基礎。本文主要探討交換技術的基本原理。
    交換是按照通信兩端傳輸信息的需要，用設備自動完成的方法，把需要傳輸的信息送到符合要求的對象上的技術統稱。廣義的交換機就是一種在通信系統中完成信息交換功能的設備。
    在網絡系統中，交換概念的提出是對于共享工作模式的改進。HUB集線器就是一種共享設備，HUB本身不能識別目的地址，當一局域網內的A設備給B設備傳輸數據時，數據包在以HUB為架構的網絡上是以廣播的方式傳輸的，由每一臺設備通過驗證數據包頭的地址信息來確定是否接收。也就是說，在這種工作方式下，同一時刻網絡上只能傳輸一組數據幀的通訊，如果發生碰撞還得重試。這種方式就是共享網絡帶寬。
    工業級以太網交換機根據數據幀的MAC地址進行數據幀的轉發操作。工業級以太網交換機轉發數據幀時，遵循以下規則：
    1、數據幀的目的MAC地址是廣播地址或者組播地址，則向交換機所有端口轉發；
    2、數據幀的目的MAC地址是單播地址，但是這個地址并不在交換機的地址表內，那么也會向交換機所有端口轉發；
    3、數據幀的目的MAC地址在交換機的地址表內，那么根據地址表轉發到相應的端口；
    4、數據幀的目的MAC地址與數據幀的源地址在同一個端口上，它就會丟棄這個數據幀，交換也不會發生。
    交換機擁有一條很高帶寬的背部總線和內部交換矩陣。交換機的所有端口都掛接在這條背部總線上，通過交換機地址表，交換機只允許必要的網絡流量通過交換機。通過交換機的過濾和轉發，可以有效的隔離廣播風暴，減少誤包和錯包的出現，避免共享沖突。
    工業級以太網交換機的交換地址表中，一條表項主要由一個MAC地址和該地址所位于的交換機端口號組成。整張地址表的生成采用動態自學習的方法，既當工業級以太網交換機收到一個數據幀以后，將數據幀的源地址和輸入端口記錄在交換地址表中。每一條地址表項都有一個時間標記，用來指示該表項存儲的時間周期。如果在一定時間范圍內地址表項仍然沒有被引用，它就會從地址表中被移走。因此，交換地址表中所維護的一直是最有效和最精確的地址-端口信息。
    工業級以太網交換機在同一時刻可進行多個端口對之間的數據傳輸。每一端口都可視為獨立的網段，連接在其上的網絡設備獨自享有全部的帶寬，無須同其他設備競爭使用。