王英妹 許愛霞 李然

【摘要】在工業(yè)現(xiàn)場實(shí)施的總線技術(shù)中，針對傳統(tǒng)RS232/485存在的問題，提出了一種利用光纖組成總線式通訊模式實(shí)現(xiàn)一般工作站系統(tǒng)的通信方法，經(jīng)實(shí)踐證明具有通信可靠、抗干擾能力強(qiáng)、運(yùn)行費(fèi)用低、免維護(hù)等特點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】總線技術(shù)；RS232/485；光纖

1.傳統(tǒng)RS232/485通信存在問題

近年來，現(xiàn)場總線技術(shù)被廣泛應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場自動化組網(wǎng)工程應(yīng)用中，其中自動化設(shè)備工作環(huán)境多數(shù)比較惡劣，同時收到各種電磁干擾的影響，如何保證設(shè)備長期穩(wěn)定可靠地工作，通信是個比較關(guān)鍵的問題?，F(xiàn)有很多設(shè)備以RS232/485總線方式實(shí)現(xiàn)通信，由于以電纜為傳輸介質(zhì)，存在通信可靠性不高，而且存在難以解決的防雷擊問題，雷擊損率較高，因此我們提出了用無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)來解決自動化設(shè)備的異步數(shù)據(jù)通信問題，實(shí)現(xiàn)光纖總線RS232/485通信。

2.光通信技術(shù)優(yōu)點(diǎn)

光纖通信具有通信容量大，衰減小，不怕雷擊，抗電磁干擾、抗腐蝕、保密性好、可靠性高、敷設(shè)方便等優(yōu)點(diǎn)。

2.1 光纖總線式PON性能特點(diǎn)

無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)PON的組網(wǎng)架構(gòu)采用無源分光器進(jìn)行點(diǎn)對多點(diǎn)的組網(wǎng)，系統(tǒng)具有下述特性：以光纖替代銅纜，實(shí)現(xiàn)光纖總線式組網(wǎng)；系統(tǒng)具有靈活的組網(wǎng)特性，優(yōu)異的擴(kuò)展性能；系統(tǒng)中各用戶節(jié)點(diǎn)共享光纖介質(zhì)，大大提高光接口資源和光纜資源利用率；系統(tǒng)遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)可以分步按需建設(shè)，非常適合地理位置分散的組網(wǎng)需求；無源光網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本低，是的最佳選擇。

2.2 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計

DT16系列光纖總線式光端機(jī)，采用世界最新網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及光纖通信技術(shù)，專門為電力系統(tǒng)配網(wǎng)自動化、工業(yè)自動化、SCADA（數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控）等工業(yè)行業(yè)數(shù)據(jù)通信而設(shè)計。

電力系統(tǒng)配網(wǎng)自動化主要包括：SCADA采集與控制系統(tǒng)；各種現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)；DCS、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；工業(yè)自動化控制；現(xiàn)場總線通信距離擴(kuò)展的綜合系統(tǒng)。

2.3 系統(tǒng)組網(wǎng)應(yīng)用方案

光纖總線式光通信系統(tǒng)為多節(jié)點(diǎn)接入系統(tǒng)，采用無源光分路器實(shí)現(xiàn)光路的分配，故足以滿足配網(wǎng)通信的需要。光纖總線式光通信解決在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上與傳統(tǒng)的RS232/485完全相同，但在傳輸介質(zhì)上用光纖替代了銅纜，系統(tǒng)采用無源光分路器進(jìn)行光路的分配，系統(tǒng)中各個TTU設(shè)備之間都是并聯(lián)關(guān)系，在光纖鏈路上實(shí)現(xiàn)了掛燈籠模式的安裝方式，系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)的擴(kuò)展能力很強(qiáng)，安裝和維護(hù)更簡單。拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如下所示：

3.系統(tǒng)投資效應(yīng)分析

如何保證自動化系統(tǒng)或數(shù)據(jù)采集設(shè)備的可靠運(yùn)行，通信問題是一個比較關(guān)鍵的問題，其可靠性是至關(guān)重要的，另外在通信方案的選擇上得考慮經(jīng)濟(jì)性和系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)成本等相關(guān)問題，分析現(xiàn)在自動化系統(tǒng)或數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中幾種通信方案，各自的優(yōu)缺點(diǎn)如下：

（1）傳統(tǒng)的電纜485總線：采用485電纜總線，雖然建設(shè)投資成本較低，但是通信可靠性不高、抗電磁干擾能力不強(qiáng)、雷擊損率較高，遭雷擊時損壞自動化設(shè)備；

（2）GPRS無線傳輸方案：采用移動無線通信網(wǎng)絡(luò)，運(yùn)行維護(hù)成本會受到移動服務(wù)提供商的限制，對自動化設(shè)備易產(chǎn)生電磁干擾，單點(diǎn)需要設(shè)備具備很好的抗雷擊性能；

（3）光纖通信方案：隨著光線網(wǎng)絡(luò)架設(shè)成本的降低，建設(shè)投資成本中等，抗電磁干擾，抗腐蝕，保密性好，通信可靠性高，運(yùn)行維護(hù)成本相對較低。

4.系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)

提供4路RS-232數(shù)據(jù)接口、1路RS-422數(shù)據(jù)接口和1路RS485數(shù)據(jù)接口；具有8條全雙工數(shù)據(jù)通道，可完成8×8數(shù)據(jù)交叉連接功能；最新的數(shù)據(jù)流方向識別技術(shù)，實(shí)現(xiàn)RS422、RS485的透明傳輸；光口遙信量信號輸出功能，監(jiān)控光路工作情況。

5.結(jié)束語

光纖通信經(jīng)過20年的不斷發(fā)展與技術(shù)突破，如今已是一個非常成熟的商業(yè)化通信技術(shù)、市場與應(yīng)用正值快速增長的階段。目前的光纖通信技術(shù)，在所有現(xiàn)行的通信技術(shù)之中，已經(jīng)證明是速度最快、容量最大與品質(zhì)最高的通信技術(shù)。它可以最快的速度提供最清脆的音質(zhì)與最清晰的影像。

當(dāng)前隨著光纖鋪設(shè)成本費(fèi)用的降低，接入設(shè)備種類不斷豐富，接口的對接已經(jīng)不是問題，這更有利于我們將通信技術(shù)與計算機(jī)數(shù)字技術(shù)相結(jié)合應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域。光纖通信具有通信容量大，衰減小，不怕雷擊，抗電磁干擾、抗腐蝕、保密性好、可靠性高、敷設(shè)方便等優(yōu)點(diǎn)。配網(wǎng)自動化設(shè)備大多暴露在室外，環(huán)境惡劣，光纖一般直埋于地下，因此能夠抵御高溫、低溫、日曬、雨淋、風(fēng)雪、冰雹和雷電等自然環(huán)境的侵襲。同時，由于光纖傳輸靠光信號進(jìn)行，能夠避免各種電磁干擾，保證長期穩(wěn)定可靠地工作。光纖鋪設(shè)費(fèi)用日益降低，配合485總線結(jié)構(gòu)這種經(jīng)濟(jì)型的傳統(tǒng)的工業(yè)總線方式可以更高效的達(dá)到需求商的運(yùn)行需要，性價比優(yōu)勢突出。特別在一些工業(yè)管網(wǎng)流量監(jiān)測系統(tǒng)中把新增加的節(jié)點(diǎn)以及PC工作站集成到分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)控制系統(tǒng)即DCS系統(tǒng)中更能體現(xiàn)出光纖的優(yōu)勢。