關于實現傳統RS—232/485結合光纖通信的現場應用技術研究

王英妹 許愛霞 李然

【摘要】在工業現場實施的總線技術中，針對傳統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一般工作站系統的通信方法，經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RS232/485通信存在問題

近年來，現場總線技術被廣泛應用于工業現場自動化組網工程應用中，其中自動化設備工作環境多數比較惡劣，同時收到各種電磁干擾的影響，如何保證設備長期穩定可靠地工作，通信是個比較關鍵的問題?，F有很多設備以RS232/485總線方式實現通信，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絡系統來解決自動化設備的異步數據通信問題，實現光纖總線RS232/485通信。

2.光通信技術優點

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、敷設方便等優點。

2.1 光纖總線式PON性能特點

無源光網絡系統PON的組網架構采用無源分光器進行點對多點的組網，系統具有下述特性：以光纖替代銅纜，實現光纖總線式組網；系統具有靈活的組網特性，優異的擴展性能；系統中各用戶節點共享光纖介質，大大提高光接口資源和光纜資源利用率；系統遠端節點可以分步按需建設，非常適合地理位置分散的組網需求；無源光網絡建設成本低，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，采用世界最新網絡技術及光纖通信技術，專門為電力系統配網自動化、工業自動化、SCADA（數據采集及監控）等工業行業數據通信而設計。

電力系統配網自動化主要包括：SCADA采集與控制系統；各種現場監控系統；DCS、數據采集系統；工業自動化控制；現場總線通信距離擴展的綜合系統。

2.3 系統組網應用方案

光纖總線式光通信系統為多節點接入系統，采用無源光分路器實現光路的分配，故足以滿足配網通信的需要。光纖總線式光通信解決在拓撲結構上與傳統的RS232/485完全相同，但在傳輸介質上用光纖替代了銅纜，系統采用無源光分路器進行光路的分配，系統中各個TTU設備之間都是并聯關系，在光纖鏈路上實現了掛燈籠模式的安裝方式，系統節點的擴展能力很強，安裝和維護更簡單。拓撲結構如下所示：

3.系統投資效應分析

如何保證自動化系統或數據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濟性和系統運行維護成本等相關問題，分析現在自動化系統或數據采集系統中幾種通信方案，各自的優缺點如下：

（1）傳統的電纜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.系統技術指標

提供4路RS-232數據接口、1路RS-422數據接口和1路RS485數據接口；具有8條全雙工數據通道，可完成8×8數據交叉連接功能；最新的數據流方向識別技術，實現RS422、RS485的透明傳輸；光口遙信量信號輸出功能，監控光路工作情況。

5.結束語

光纖通信經過20年的不斷發展與技術突破，如今已是一個非常成熟的商業化通信技術、市場與應用正值快速增長的階段。目前的光纖通信技術，在所有現行的通信技術之中，已經證明是速度最快、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，接口的對接已經不是問題，這更有利于我們將通信技術與計算機數字技術相結合應用于工業控制領域。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、敷設方便等優點。配網自動化設備大多暴露在室外，環境惡劣，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總線結構這種經濟型的傳統的工業總線方式可以更高效的達到需求商的運行需要，性價比優勢突出。特別在一些工業管網流量監測系統中把新增加的節點以及PC工作站集成到分布式數據采集系統控制系統即DCS系統中更能體現出光纖的優勢。