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工業以太網的幾種光纖傳輸方案

工業以太網的幾種光纖傳輸方案

2022/11/16 10:09:13

 

      

概述                                                                           

       隨著工業以太網技術的迅猛發展和產品的大量應用,價格低廉、穩定可靠、通信速率高、軟硬件產品豐富、應用廣泛以及支持技術成熟等優點,已成為最受歡迎的工業控制通信網絡之一。近些年來,隨著網絡技術的發展,以太網進入了工業自動化領域,形成了新型的工業以太網控制網絡技術。這主要是由于工業自動化系統向分布化、智能化控制方面發展,開放的、透明的通訊協議以及使用的簡潔性已得到工控業界的廣泛認可,現在許多工控設備上已將工業以太網通信接口作為標準配置。

       以太網的信號傳輸距離只能達到100米,這成了制約工業以太網應用的瓶頸。我們知道,在分布式控制系統中,各個I/O站點之間距離可能達到幾公里至幾十公里,要實時傳輸這么遠的以太網信號,使用光纖是目前唯一的最佳選擇。使用光纖除了可實現高速遠距離傳輸信號外,還具有消除了地線環路的干擾和本質抗電磁干擾以及抗雷擊等諸多優點。

       下面的幾種工業以太網光纖傳輸方案,可將以太網電纜傳輸升級為光纖傳輸,可實現工控系統傳統的手牽手光纖總線型拓撲、以太網光纖環網拓撲、以太網光纖星型拓撲以及各種混合型拓撲結構。可廣泛的用于PLC、HMI、VVVF、DCS等各種基于工業以太網的工控設備,完美支持各種工業以太網上層通訊協議,如PROFINETIRT除外)、MODBUS TCP/IP、Ethernet/IP、EtherCAT、CC-Link IE、POWERLINK等所有工業以太網。

       特別說明的是,四星電子的各種以太網轉光纖適配器已摒棄雙纖傳輸方式,全部采用單纖傳輸,只用一根光纖完成數據的發送和接收,網絡更清晰簡單,易于施工和維護。

 

 

1、以太網光纖總線型拓撲                                                       

       工業以太網設備使用網線的手牽手總線型拓撲如圖1-1所示,通常這些設備是雙網口,非常易于連接成總線型網絡。

 

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1-1 網線手牽手總線型拓撲

 

 

       升級成總線型光纖網絡可以使用四星電子的迷你型工業以太網光纖適配器IEFO-S-AA光口)和IEFO-S-BB光口)或單纖25電工業以太網光纖鏈路適配器FO2-IE5-S。光纖的連接安裝A光口連B光口、B光口連A光口的原則連接。

       1-2是使用IEFO-S-AIEFO-S-B光纖適配器,外形為麻將大小,直接插到設備的網口即可,也可經公母網線轉接后放置于匯線槽內,不占用額外的安裝空間。

 

 

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1-2 使用IEFO-S-AIEFO-S-B組成的光纖總線型拓撲

 

 

 

 

 

       1-3是使用FO2-IE5-S光纖適配器,這是標準導軌安裝形式,特別適合只有一個網口的設備組成光纖總線型拓撲,同時FO2-IE5-S5個網口還可以接更多的設備。

 

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1-3 使用FO2-IE5-S組成的光纖總線型拓撲

 

 

2、以太網光纖環網拓撲                                                         

       環網的特點是,當網絡中任何一點的斷開后,系統照樣能正常運行。以PROFINET為例,主站和從站均是雙網口,使用網線連接成環網如圖2-1所示,用西門子TIA Portal軟件將PROFINET網絡組態為環網。

 

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2-1 PROFINET網線環網

 

 

       使用IEFO-S-AIEFO-S-B光纖適配器升級為光纖環網如圖2-2所示,特點是PROFINET網絡組態同電纜環網相同,即組態成環網,其功能與網線連接時完全相同。

 

 

 

 

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2-2使用IEFO-S-AIEFO-S-B組成的光纖環網拓撲

 

 

 

 

       使用FO2G-IE5G-S(型號中帶G的支持環網)光纖適配器升級為光纖環網如圖2-3所示,由于FO2G-IE5G-S光纖適配器本身具有環網功能,所以在PROFINET網絡組態中不能組態成環網。特別適合不具備環網功能的設備或只有一個網口的設備組成光纖環網,也可組成網線環網或光纖網線混合環網。

 

 

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2-3 使用FO2G-IE5G-S的光纖環網拓撲

 

 

 

3、以太網光纖星型拓撲                                                         

       在工業自動控制系統中,雖然大量使用總線型網絡連接拓撲,但近幾年星型網絡拓撲的應用越來越廣泛,星型拓撲的優點日益凸顯,如某一站點故障或停電時不會影響其它站點的正常通訊,易于判斷定位系統的故障等。

       使用四星電子的62電工業以太網光纖交換機FO6-IE2-S可以非常方便的實現以太網設備的光纖星型網絡拓撲,如圖3-1所示。

 

 

 

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3-1 光纖星型連接拓撲

 

 

 

       將多個FO6-IE2-S的網口依次級聯起來,就可組合成更多光口的光纖交換機,如圖3-2所示,4FO6-IE2-S的網口級聯后組合成4×6=24個光口的光纖交換機,以此類推。

 

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3-2 擴展光口

 

 

 

 

 

 

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王靜
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