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应用光纤降级现有的产业以太网络

2017/9/25 19:34:44 人谈论 次欣赏 分类:线缆行业

许多差别工业的设计工程师逐步转向采取光纤链路计划作为铜电缆前言的替换品,光纤解决计划可以带来可能举行由数英吋到数千米等各类差别间隔数据传输的靠得住数据链路,而且关于噪声的耐受力更高,可以藉由光纤解决计划获益的产业网络使用包含飞机上的信息文娱体系、火车运输体系、医疗设备、赌场和风力以及太阳能光伏发电等可再生动力使用。
  
  可以代替铜电缆数据链路而且装置繁难的光纤
  
  尽管铜电缆以及光纤均可以作为传输前言,但光纤解决计划为体系设计工程师提供了许多明明的利益,相较于铜电缆解决计划,经由过程塑料光纤(POF,PlasticOpticalFiber)或者较长间隔时硬包层石英(HCS,HardCladSilica)光纤运转的产业用疾速以太网(FastEthernet)有许多劣势,采取铜电缆的通讯链路容易遭到电磁场的烦扰,而且也会收回能够烦扰其余设备的电磁波,而光纤链路则不会遭到电磁场影响,也不会发生任何电磁烦扰(EMI,ElectroMagneticInterference)。
  
  抉择光纤的其它利益包含重量轻、链路双侧彻底电气隔离、容易现场举行终端处置以及维护、因较小弯折半径更容易于装置,和较不易由于极度温度以及湿度环境形成机能变革等。光纤解决计划也很是适宜存在机电以及高电压的高速开关电路,如电力转换、汽车制造、医疗和风力以及太阳能光伏发电等可再生动力使用的的高噪声产业情况,光纤手艺并提供了数据的平安性,由于几近不行能盗接光波通讯。
  
  如图1,多模HCS以及POF光纤提供了长间隔数据传输最低等级的旌旗灯号完备性,多模光纤出格适宜离岸风力发电涡轮机管制体系作为风力发机电舱以及空中的连贯,在这种使用中链路长度跨越200米。
  

635751476692263138591.jpg  图1:疾速以太网通讯间隔可以经由过程光纤手艺延伸到数千米。
  
  光纤可以隔离体系并提供带来更佳靠得住度以及平安性的电隔离
  
  因为光纤链路前言根基上采取玻璃或者塑胶,是以在绝缘以及隔离个性上远比罕见的铜电缆优异许多,缘故原由是它们不会遭到EMI的烦扰,如图2中以白色标示的5米长POF或者100米长HCS光纤就提供了高噪声情况下绝对于铜电缆线的许多劣势。采取光纤解决计划,在光纤自身或者者是光纤以及铜电缆间不会有彼此烦扰问题,使患上数据传输加倍平安。光纤关于闪电电击有较高的耐受力,而且有助于肃清接地环路所形成的差错,在面对顽劣前提或者能够表露的情况时,适量应用光纤解决计划可以藉由经由过程下降闪电电击能够带来的损害和电气火花形成的打击而普及平安性。
  
 
635751476340942888178.jpg 图2:以白色标示的光纤链路不会遭到产业出产情况所发生EMI的影响。
  
  除了了成为相较于铜电缆更高本钱效益的解决计划外,光纤,如单模、多模,HCS以及POF等均可以被搁置在缆线导管内,不会遭到临近电源的影响,另外一方面,应用光纤也更易合适电磁兼容(EMC,ElectronMagneticCompliance)相干规章以及法例的请求,请参考图3。
  
  
635751476487942282460.jpg图3:光纤具备铜电缆没法匹敌的EMI耐受力以及通讯链路间隔。
  
  另外,以塑料光纤为例,在装置时不需出格的东西,而且训练也很是容易,POF光缆曾经被使用在各类顽劣的产业情况,例如汽车组装等跨越15年,POF也适宜短间隔到中等间隔链路使用,而且很是容易于现场装置,有助于简化设备以及现有网络的连贯,产业使用中另外一个关头设计劣势是维护本钱很是低。
  
  光纤以及光纤收发器、接管器和发射器局部都经由过程严厉的品质尺度请求,光纤手艺曾经颠末高容量电信链路体系的验证,此中产物寿命更跨越10年以上,部分光纤零组件供给商更领有垂直整合威力,可以自行出产发射器中应用的激光二极管和接管器中的PIN二极管,进一步完备把握产物品质以及交货时间。
  
  光纤手艺提供许多产业使用情况高带宽、轻量化以及EMC兼容性
  
  今朝飞机上的信息文娱体系曾经变患上愈来愈进步前辈而且愈来愈庞大,跟着视频品质的提升,较大尺寸视频屏幕变患上愈来愈广泛,飞机制造商随时都在寻求可以下降飞机重量的法子,以繁多路线而言,因为光纤解决计划相较于铜电缆在重量上轻了许多,而且可以传输更多的数据,是以成为航空信息文娱体系的优良抉择。
  
  光纤手艺也呈现在航空母舰以及游轮上,许多古代化的火车也应用光纤和光纤收发器、接管器以及发射器,火车能源源、推动体系和驾驶管制体系的靠得住运转是必备的前提,可是无关搭客便当性、信息以及文娱体系也可经由应用光纤获益,包含更长间隔的更高带宽传输、原生的电隔离威力、卓着的EMC个性和静电放电(ESD,Electro-StaticDischarge)耐受力等。
  
  IEC61375火车通讯网络(TCN,TrainCo妹妹unicationNetwork)尺度的拟定目的在界说火车应用的通讯架构以及通讯协定,根基上TCN界说了列车总线(WTB,WireTrainBus)以及多功效车辆总线(MVB,MultifunctionVehiclesBus)。WTB用来贯穿连接车箱,MVB则用来连贯一个车箱或者多个车箱间的设备,MVB可以以三种差别前言模式运转,包含短间隔的RS-485,低于200米的变压器耦以及双绞线对,和长达2千米的光学玻璃光纤。光学玻璃光纤因为对电气噪声具备高耐受力,是以是火车机车MVB的较佳抉择。光纤将管制器连贯到设备或者次体系,例如电力电子设备、机电管制器以及无线电等,MVB也连贯驾驶车箱中的设备以用来管制灯光、车门、空调和火车车站以及到站信息等搭客便当显现体系,采取冗余设计可以普及靠得住度,MVB应用冗余光纤设计,设备传输可以在两条路线长进行,若是此中一条毛病,那幺就能应用另外一条举行通讯。
  
  火车网络今朝曾经变患上愈来愈庞大,每一个车站都连贯到中央计较机以便举行排班以及事情的更新,车站必需往返传递数据,间隔能够到达数百米乃至数千米,经由过程光缆的应用,可以在更长的间隔传输更多的数据,包含视频等,而且比铜电缆加倍靠得住。另外,这些使用的缆线会被摆设在一路,由一个车站连贯到另外一个车站,或者者由一个火车车箱连贯到另外一个,铜电缆在如许相邻布线的环境下能够会形成烦扰,但光缆在EMI上的劣势使它们不会遭到这些问题的影响。
  
  在应用电力网供电的火车中,会由三订交流电网取患上单相电源以提供火车所需的两相电源,这会形成电网的不服衡而必需加以抵偿,一个最经常使用来均衡并复兴电网供电品质的法子是应用晶闸管投切电容器(TSC,Thyristor-SwitchedCapacitors)以及晶闸管管制电抗器(TCR,Thyristor-ControlledReactor)举行静态虚功抵偿(SVC,StaticVARCompensation),TSC以及TCR次要被用来举行高电压以及大电流的开关管制以及操作,这就发生了会把电气噪声感应到附近铜电缆的超高电磁场,光纤因为不会遭到电磁场的影响,是以可以说是SVC体系中传递管制旌旗灯号到设备的最佳前言。
  
  火车的旌旗灯号传递也能够由光纤手艺在高噪声情况中靠得住的长间隔数据通讯威力和超高EMI情况耐受力而获益。
  
  另外一方面,光纤手艺也曾经逐步提高到医疗影像处置设备,例如核磁共振拍照(MRI,MagneticResonanceImaging)以及X光机等使用,在机电以及电磁辐射情况下,这些机械会发生很是高的电磁烦扰,是以它们的通讯以及管制链路必需具备高EMI耐受力才气靠得住平安地运转,高EMI耐受力以及电气隔离关于病人的平安可以说是须要的前提,是以光纤产物就提供了一个很是符合的解决计划。
  
  在文娱使用方面,赌场领有许多连贯到中央计较机效劳器举行数据处置、营销勾当和视频保安的需要,关于赌场的通讯网络来讲,平安性是最首要的请求,光纤为赌场谋划者提供了平安的网络,由于几近不行能盗接光缆上的旌旗灯号。
  
  可再生动力市场今朝也曾经采取光纤手艺,在部份风力发电使用中,因为EMI电磁烦扰问题,光纤成为独一符合的通讯手艺,因为风力电厂以及太阳能发电在远端乃至离岸地域运作,是以大批光纤手艺的采取就成为了它靠得住度以及持重性的最佳证实,停机以及不测修复能够会大幅度影响可再生动力体系的本钱以及应用,是以在体系设计时就必需加以免,光纤链路使用在风力涡轮发机电舱内,它的地位能够高于空中或者海立体跨越100米,另外光纤也能够作为风力涡轮以及远端经管设备间的数据链路。
  
  光纤自身的隔离威力也带来了只要数英吋间隔光纤通讯产物的推出,Avago的HFBR-3810Z光纤短间隔链路器件是一款可以提供繁多电路板上到达12kV瞬态电气隔离的高本钱效益发射器以及接管器,采取650nm光纤手艺,HFBR-3810Z很是适宜如风力涡轮逆变器、IGBT/MOSFET驱动和医疗设备等使用,为了提供更高的靠得住度,Avago也推出了HFBR-3810MSZ,退出金属屏障带来更高的EMI以及ESD耐受力。
  
  古代光纤体系可以无效监测运转防止停机以及不测修复
  
  在速率、靠得住度和被动体系监测上,Avago的AFBR-5978Z产业疾速以太网收发器是一个应用光纤收发器可以到达何种结果的例子,另外,这个器件的-25oC到85oC任务温度范畴更有助于确保收发器可以接受产业使用的顽劣情况。
  
  AFBR-5978Z收发用具有一个强化的数字诊断接口,合适“光纤收发器数字诊断接口(DMI,DigitalDiagnosticMonitoringInterface)”尺度请求,依多源协定(MSA,MultiSourceAgreement)SFFA-8472,由光纤相干产物制造商制订采取雷同产物封装以及功效以简化零组件的代换,产业疾速以太网光纤网络为现场总线(FieldBus)网络提供了降级途径,相较于INTERBUS的2MBd、PROFIBUS的12MBd和SERCOS的12MBd以及16MBd,可以到达125MBd的传输速率,它同时也提供了开放式架构多重通讯协定接口,容许尺度和特有现场总线可以交互操作,降级到产业用疾速以太网容许工场厂区的机械可以被指定IP或者MAC位址,带来经由过程互联网的高速远端诊断以及机械出产流程变换的便当性。
  
  DMI提供了由收发器模块取患上及时运转信息的威力,取患上的参数包含模块温度、电源电压巨细和接管器输出均匀光功率,具有DMI功效,应用者也能够在收发器使用中领有举行零组件监测、毛病隔离和失效展望的威力,另外,DMI也完备地集成为了完成数字警报的功效。
  
  在更低等级的网络中,产业以太网将工程以及经管任务站连贯到产业以太网集线器举行整个企业的数据分享以及管制,带来更高的代价主张,光纤解决计划提供有多种数据率以及连贯器抉择,可以知足各类产业通讯以及工场自动化使用需要。
  
  具备可使用分立或者集成型光纤零组件解决计划的抉择为设计工程师带来聚焦于特定设计方针的劣势,分立零组件可以提供合适特定请求的设计机动度,而集成型零组件解决计划则可以节流设计耗费,极小化危害并下降本钱,最首要的是,光纤的EMI耐受力和它的隔离个性很是适宜工场情况。
  
  应用光纤手艺有许多利益,需求高度电绝缘以及隔离、装置容易、在如闪电等顽劣情况中的糊口生涯威力、可以带来更高靠得住性以及体系持重度的EMI耐受力、可在长间隔下维持的旌旗灯号完备性,和高数据平安性等使用设计均可以藉由采取光纤手艺而获益,简略来讲,光纤和光纤收发器、接管器以及发射器提供了一个可行的网络以及管制解决计划。

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