工业以太网的几种光纤传输方案
发布时间:2023-07-13 10:53 浏览次数:6290

关键词:以太网转光纤、以太网光纤总线型拓扑、以太网光纤环网、以太网光纤星型拓扑

     

概述 

随着工业以太网技术的迅猛发展和产品的大量应用,价格低廉、稳定可靠、通信速率高、软硬件产品丰富、应用广泛以及支持技术成熟等优点,已成为最受欢迎的工业控制通信网络之一。近些年来,随着网络技术的发展,以太网进入了工业自动化领域,形成了新型的工业以太网控制网络技术。这主要是由于工业自动化系统向分布化、智能化控制方面发展,开放的、透明的通讯协议以及使用的简洁性已得到工控业界的广泛认可,现在许多工控设备上已将工业以太网通信接口作为标准配置。


以太网的信号传输距离只能达到100米,这成了制约工业以太网应用的瓶颈。我们知道,在分布式控制系统中,各个I/O站点之间距离可能达到几公里至几十公里,要实时传输这么远的以太网信号,使用光纤是目前唯一的最佳选择。使用纤除了可实现高速远距离传输信号外,还具有消除了地线环路的干扰和本质抗电磁干扰以及抗雷击等诸多优点。


下面的几种工业以太网光纤传输方案,可将以太网电缆传输升级为光纤传输,可实现工控系统传统的手牵手光纤总线型拓扑、以太网光纤环网拓扑、以太网光纤星型拓扑以及各种混合型拓扑结构。可广泛的用于PLC、HMI、VVVF、DCS等各种基于工业以太网的工控设备,完美支持各种工业以太网上层通讯协议,如PROFINET(IRT除外)、MODBUS TCP/IP、Ethernet/IP、EtherCAT、CC-Link IE、POWERLINK等所有工业以太网。


特别说明的是,四星电子的各种以太网转光纤适配器已摒弃双纤传输方式,全部采用单纤传输,只用一根光纤完成数据的发送和接收,网络更清晰简单,易于施工和维护。



1、以太网光纤总线型拓扑 

工业以太网设备使用网线的手牵手总线型拓扑如图1-1所示,通常这些设备是双网口,非常易于连接成总线型网络。


图1-1 网线手牵手总线型拓扑


升级成总线型光纤网络可以使用四星电子的迷你型工业以太网光纤适配器IEFO-S-A(A光口)和IEFO-S-B(B光口)或单纤2光5电工业以太网光纤链路适配器FO2-IE5-S。光纤的连接安装A光口连B光口、B光口连A光口的原则连接。

图1-2是使用IEFO-S-A和IEFO-S-B光纤适配器,外形为麻将大小,直接插到设备的网口即可,也可经公母网线转接后放置于汇线槽内,不占用额外的安装空间。


图1-2 使用IEFO-S-A和IEFO-S-B组成的光纤总线型拓扑


图1-3是使用FO2-IE5-S光纤适配器,这是标准导轨安装形式,特别适合只有一个网口的设备组成光纤总线型拓扑,同时FO2-IE5-S的5个网口还可以接更多的设备。


图1-3 使用FO2-IE5-S组成的光纤总线型拓扑



2、以太网光纤环网拓扑                                                          

环网的特点是,当网络中任何一点的断开后,系统照样能正常运行。以PROFINET为例,主站和从站均是双网口,使用网线连接成环网如图2-1所示,用西门子TIA Portal软件将PROFINET网络组态为环网。


图2-1 PROFINET网线环网

 

使用IEFO-S-A和IEFO-S-B光纤适配器升级为光纤环网如图2-2所示,特点是PROFINET网络组态同电缆环网相同,即组态成环网,其功能与网线连接时完全相同。


图2-2使用IEFO-S-A和IEFO-S-B组成的光纤环网拓扑


使用FO2G-IE5G-S(型号中带G的支持环网)光纤适配器升级为光纤环网如图2-3所示,由于FO2G-IE5G-S光纤适配器本身具有环网功能,所以在PROFINET网络组态中不能组态成环网。特别适合不具备环网功能的设备或只有一个网口的设备组成光纤环网,也可组成网线环网或光纤网线混合环网。


图2-3 使用FO2G-IE5G-S的光纤环网拓扑



3、以太网光纤星型拓扑                                                          

在工业自动控制系统中,虽然大量使用总线型网络连接拓扑,但近几年星型网络拓扑的应用越来越广泛,星型拓扑的优点日益凸显,如某一站点故障或停电时不会影响其它站点的正常通讯,易于判断定位系统的故障等。

使用四星电子的6光2电工业以太网光纤交换机FO6-IE2-S可以非常方便的实现以太网设备的光纤星型网络拓扑,如图3-1所示。


图3-1 光纤星型连接拓扑


将多个FO6-IE2-S的网口依次级联起来,就可组合成更多光口的光纤交换机,如图3-2所示,4台FO6-IE2-S的网口级联后组合成4×6=24个光口的光纤交换机,以此类推。



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