POF 塑料光纤(POF POF)在工业控制中的应用
一,前言 随着计算机和自动控制技术的高速发展, 工业自动化水平提高到一个崭新的 高度.工业自动化根据其特点和使用方向可分为过程控制自动化,面向生产和制 造业的自动化以及自动化测量系统(工业测量仪表) .这些工业自动化系统的建 立和发展都有一个共同特点,即由直接控制系统向集散型控制系统发展,而这种 集散型控制系统的发展都是以各种工业网络为基础. 通过这些形形色色的工业总 线系统,各种工业设备构成一个既分散又统一的整体.现场总线是连接智能化现 场设备和控制室之间全数字化, 开放的双向的局部通信网络. 现场总线种类很多 , 据不完全统计, 目前国际上有 60 多种现场总线形式, 常用的有 Interbus,Profibus, Modbus,DeviceNet,ControlNet,CAN,CC-link,SERCOS 等. 现场总线规定的传输介质是双绞线,光缆,红外线等,目前塑料光纤(缆) 也已经成为工业总线中可以采用的传输介质. 现场总线 Profibus,即 Process fieldbus ,它自 1984 年开始研制现场总线产 品,经过十多年的开发,生产和应用,Profibus 已成为欧洲首屈一指的开放式现 场总线系统.目前 PNO(Profibus 用户组织)已拥有 600 多个成员,生产近千种 产品.Profibus 产品在欧洲市场占有率大于 40%,广泛应用于加工自动化,楼宇 自动化,过程自动化,发电与输配电等领域. INTERBUS 总线:INTERBUS 作为 IEC61158 标准之一,广泛地应用于制造 业和机器加工行业中,用于连接传感器/执行器的信号到计算机控制站,是一种 开放的串行总线系统.INTERBUS 总线于 1984 年推出,其主要技术开发者为德 国的 PhoenixContact 公司. CAN 总线:CAN 总线最早是由德国 Bosch 公司推出,用于汽车内部测量与 执行部件之间的数据通信协议.其总线规范已被 ISO 国际标准组织制定为国际 标准,并且广泛应用于离散控制领域.CAN 总线的传输介质可以是双绞线,光 纤和同轴电缆. SERCOS(serial real time communication specification)是一种用于数字伺服和 传动系统的现场总线接口和数据交换协议, 能够实现工业控制计算机与数字伺服 系统,传感器和可编程控制器 I/O 口之间的实时数据通讯.SERCOS 总线是一种
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开放式的运动控制总线,其接口协议已经成为用于开放式运动控制的国际标准. 这种总线具有完全开放的通讯结构,严格的同步机制和极佳的抗干扰能力,在恶 劣的环境下能够可靠的实现对多轴运动的实时同步控制.1995 年,SERCOS 接 口协议被批准为 IEC1491 SYSTEM-Interface 国际标准.它也是目前用于数字伺 服和传动系统数据通讯的唯一国际标准, 在各种数控机械设备中获得了广泛的应 用.SERCOS 可以采用塑料光纤,相邻站点间最大距离可达 80m. 变电站自动化系统协议 IEC60870-5-103 中,规定可采用塑料光纤:阶跃型 (Step-index) ,纤芯直径和包层直径分别为 980 和 1000μm,光波长为 660nm, 典型距离为 40m,温度范围为-5～+55℃. POF 二,POF 在工业控制中的具体应用 对 POF 来说,工业控制总线系统是其最稳定和最大的市场之一.通过转换 器,POF 可以与 RS232,RS422,100Mbps 以太网,令牌网等标准协议接口相连 , 从而在恶劣的工业制造环境中提供稳定,可靠的通信线路,高速传输工业控制信 号和指令,避免了因使用全属电缆线路受电磁干扰而导致通信中断的危险. 例如德国 igus公司采用塑料光纤生产的工业控制用 POF 光缆, 应用于如下 领域: 高负载 最大 EMC 保护性 几乎不受油的影响 主要用于室内 特别适用于悬浮行程和长达 15 米以上的长行程 适用于木材加工设备,包装行业,供应系统,运输,调整机构. 缆普公司生产的 HITRONIC 塑料光缆适用于工业控制系统中计算机及外 设的接口延伸,用于对高柔性有要求的场合中的光学信号传输,如拖链及声音系 统.传输长度 60m,波长 660nm. Avago Technologies(安华高科技)的 AFBR-5978Z 是一款 650nm 的 LED 光 纤收发器,可使系统设计师在标准带宽为 0.5 N A(数值孔径,numerical aperture) 的 1mm 塑料光纤(POF, Plastic Optical Fiber)上, 实现 500 kbps 到 125 M bps (在数 据速率之间自动平衡)的快速以太网.采用 1mm POF,该收发器可在 50 米的连

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