關于實現(xiàn)傳統(tǒng)RS—232/485結合光纖通信的現(xiàn)場應用技術研究

王英妹 許愛霞 李然

【摘要】在工業(yè)現(xiàn)場實施的總線技術中，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現(xiàn)一般工作站系統(tǒng)的通信方法，經(jīng)實踐證明具有通信可靠、抗干擾能力強、運行費用低、免維護等特點。

【關鍵詞】總線技術；RS232/485；光纖

1.傳統(tǒng)RS232/485通信存在問題

近年來，現(xiàn)場總線技術被廣泛應用于工業(yè)現(xiàn)場自動化組網(wǎng)工程應用中，其中自動化設備工作環(huán)境多數(shù)比較惡劣，同時收到各種電磁干擾的影響，如何保證設備長期穩(wěn)定可靠地工作，通信是個比較關鍵的問題?，F(xiàn)有很多設備以RS232/485總線方式實現(xiàn)通信，由于以電纜為傳輸介質，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)絡系統(tǒng)來解決自動化設備的異步數(shù)據(jù)通信問題，實現(xiàn)光纖總線RS232/485通信。

2.光通信技術優(yōu)點

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、敷設方便等優(yōu)點。

2.1 光纖總線式PON性能特點

無源光網(wǎng)絡系統(tǒng)PON的組網(wǎng)架構采用無源分光器進行點對多點的組網(wǎng)，系統(tǒng)具有下述特性：以光纖替代銅纜，實現(xiàn)光纖總線式組網(wǎng)；系統(tǒng)具有靈活的組網(wǎng)特性，優(yōu)異的擴展性能；系統(tǒng)中各用戶節(jié)點共享光纖介質，大大提高光接口資源和光纜資源利用率；系統(tǒng)遠端節(jié)點可以分步按需建設，非常適合地理位置分散的組網(wǎng)需求；無源光網(wǎng)絡建設成本低，是的最佳選擇。

2.2 總體結構設計

DT16系列光纖總線式光端機，采用世界最新網(wǎng)絡技術及光纖通信技術，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)場總線通信距離擴展的綜合系統(tǒng)。

2.3 系統(tǒng)組網(wǎng)應用方案

光纖總線式光通信系統(tǒng)為多節(jié)點接入系統(tǒng)，采用無源光分路器實現(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撲結構上與傳統(tǒng)的RS232/485完全相同，但在傳輸介質上用光纖替代了銅纜，系統(tǒng)采用無源光分路器進行光路的分配，系統(tǒng)中各個TTU設備之間都是并聯(lián)關系，在光纖鏈路上實現(xiàn)了掛燈籠模式的安裝方式，系統(tǒng)節(jié)點的擴展能力很強，安裝和維護更簡單。拓撲結構如下所示：

3.系統(tǒng)投資效應分析

如何保證自動化系統(tǒng)或數(shù)據(jù)采集設備的可靠運行，通信問題是一個比較關鍵的問題，其可靠性是至關重要的，另外在通信方案的選擇上得考慮經(jīng)濟性和系統(tǒng)運行維護成本等相關問題，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)缺點如下：

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

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

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

4.系統(tǒng)技術指標

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，實現(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.結束語

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

當前隨著光纖鋪設成本費用的降低，接入設備種類不斷豐富，接口的對接已經(jīng)不是問題，這更有利于我們將通信技術與計算機數(shù)字技術相結合應用于工業(yè)控制領域。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、敷設方便等優(yōu)點。配網(wǎng)自動化設備大多暴露在室外，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。光纖鋪設費用日益降低，配合485總線結構這種經(jīng)濟型的傳統(tǒng)的工業(yè)總線方式可以更高效的達到需求商的運行需要，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。