王英妹 许爱霞 李然

【摘要】在工业现场实施的总线技术中，针对传统RS232/485存在的問题，提出了一种利用光纤组成总线式通讯模式实现一般工作站系统的通信方法，经实践证明具有通信可靠、抗干扰能力强、运行费用低、免维护等特点。

【关键词】总线技术；RS232/485；光纤

1.传统RS232/485通信存在问题

近年来，现场总线技术被广泛应用于工业现场自动化组网工程应用中，其中自动化设备工作环境多数比较恶劣，同时收到各种电磁干扰的影响，如何保证设备长期稳定可靠地工作，通信是个比较关键的问题。现有很多设备以RS232/485总线方式实现通信，由于以电缆为传输介质，存在通信可靠性不高，而且存在难以解决的防雷击问题，雷击损率较高，因此我们提出了用无源光网络系统来解决自动化设备的异步数据通信问题，实现光纤总线RS232/485通信。

2.光通信技术优点

光纤通信具有通信容量大，衰减小，不怕雷击，抗电磁干扰、抗腐蚀、保密性好、可靠性高、敷设方便等优点。

2.1 光纤总线式PON性能特点

无源光网络系统PON的组网架构采用无源分光器进行点对多点的组网，系统具有下述特性：以光纤替代铜缆，实现光纤总线式组网；系统具有灵活的组网特性，优异的扩展性能；系统中各用户节点共享光纤介质，大大提高光接口资源和光缆资源利用率；系统远端节点可以分步按需建设，非常适合地理位置分散的组网需求；无源光网络建设成本低，是的最佳选择。

2.2 总体结构设计

DT16系列光纤总线式光端机，采用世界最新网络技术及光纤通信技术，专门为电力系统配网自动化、工业自动化、SCADA（数据采集及监控）等工业行业数据通信而设计。

电力系统配网自动化主要包括：SCADA采集与控制系统；各种现场监控系统；DCS、数据采集系统；工业自动化控制；现场总线通信距离扩展的综合系统。

2.3 系统组网应用方案

光纤总线式光通信系统为多节点接入系统，采用无源光分路器实现光路的分配，故足以满足配网通信的需要。光纤总线式光通信解决在拓扑结构上与传统的RS232/485完全相同，但在传输介质上用光纤替代了铜缆，系统采用无源光分路器进行光路的分配，系统中各个TTU设备之间都是并联关系，在光纤链路上实现了挂灯笼模式的安装方式，系统节点的扩展能力很强，安装和维护更简单。拓扑结构如下所示：

3.系统投资效应分析

如何保证自动化系统或数据采集设备的可靠运行，通信问题是一个比较关键的问题，其可靠性是至关重要的，另外在通信方案的选择上得考虑经济性和系统运行维护成本等相关问题，分析现在自动化系统或数据采集系统中几种通信方案，各自的优缺点如下：

（1）传统的电缆485总线：采用485电缆总线，虽然建设投资成本较低，但是通信可靠性不高、抗电磁干扰能力不强、雷击损率较高，遭雷击时损坏自动化设备；

（2）GPRS无线传输方案：采用移动无线通信网络，运行维护成本会受到移动服务提供商的限制，对自动化设备易产生电磁干扰，单点需要设备具备很好的抗雷击性能；

（3）光纤通信方案：随着光线网络架设成本的降低，建设投资成本中等，抗电磁干扰，抗腐蚀，保密性好，通信可靠性高，运行维护成本相对较低。

4.系统技术指标

提供4路RS-232数据接口、1路RS-422数据接口和1路RS485数据接口；具有8条全双工数据通道，可完成8×8数据交叉连接功能；最新的数据流方向识别技术，实现RS422、RS485的透明传输；光口遥信量信号输出功能，监控光路工作情况。

5.结束语

光纤通信经过20年的不断发展与技术突破，如今已是一个非常成熟的商业化通信技术、市场与应用正值快速增长的阶段。目前的光纤通信技术，在所有现行的通信技术之中，已经证明是速度最快、容量最大与品质最高的通信技术。它可以最快的速度提供最清脆的音质与最清晰的影像。

当前随着光纤铺设成本费用的降低，接入设备种类不断丰富，接口的对接已经不是问题，这更有利于我们将通信技术与计算机数字技术相结合应用于工业控制领域。光纤通信具有通信容量大，衰减小，不怕雷击，抗电磁干扰、抗腐蚀、保密性好、可靠性高、敷设方便等优点。配网自动化设备大多暴露在室外，环境恶劣，光纤一般直埋于地下，因此能够抵御高温、低温、日晒、雨淋、风雪、冰雹和雷电等自然环境的侵袭。同时，由于光纤传输靠光信号进行，能够避免各种电磁干扰，保证长期稳定可靠地工作。光纤铺设费用日益降低，配合485总线结构这种经济型的传统的工业总线方式可以更高效的达到需求商的运行需要，性价比优势突出。特别在一些工业管网流量监测系统中把新增加的节点以及PC工作站集成到分布式数据采集系统控制系统即DCS系统中更能体现出光纤的优势。