關鍵詞：以太網(wǎng)轉光纖、以太網(wǎng)光纖總線型拓撲、以太網(wǎng)光纖環(huán)網(wǎng)、以太網(wǎng)光纖星型拓撲
概述
隨著工業(yè)以太網(wǎng)技術的迅猛發(fā)展和產(chǎn)品的大量應用，價格低廉、穩(wěn)定可靠、通信速率高、軟硬件產(chǎn)品豐富、應用廣泛以及支持技術成熟等優(yōu)點，已成為最受歡迎的工業(yè)控制通信網(wǎng)絡之一。近些年來，隨著網(wǎng)絡技術的發(fā)展，以太網(wǎng)進入了工業(yè)自動化領域，形成了新型的工業(yè)以太網(wǎng)控制網(wǎng)絡技術。這主要是由于工業(yè)自動化系統(tǒng)向分布化、智能化控制方面發(fā)展，開放的、透明的通訊協(xié)議以及使用的簡潔性已得到工控業(yè)界的廣泛認可，現(xiàn)在許多工控設備上已將工業(yè)以太網(wǎng)通信接口作為標準配置。
以太網(wǎng)的信號傳輸距離只能達到100米，這成了制約工業(yè)以太網(wǎng)應用的瓶頸。我們知道，在分布式控制系統(tǒng)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(wǎng)信號，使用光纖是目前唯一的最佳選擇。使用纖除了可實現(xiàn)高速遠距離傳輸信號外，還具有消除了地線環(huán)路的干擾和本質(zhì)抗電磁干擾以及抗雷擊等諸多優(yōu)點。
下面的幾種工業(yè)以太網(wǎng)光纖傳輸方案，可將以太網(wǎng)電纜傳輸升級為光纖傳輸，可實現(xiàn)工控系統(tǒng)傳統(tǒng)的手牽手光纖總線型拓撲、以太網(wǎng)光纖環(huán)網(wǎng)拓撲、以太網(wǎng)光纖星型拓撲以及各種混合型拓撲結構?？蓮V泛的用于PLC、HMI、VVVF、DCS等各種基于工業(yè)以太網(wǎng)的工控設備，完美支持各種工業(yè)以太網(wǎng)上層通訊協(xié)議，如PROFINET（IRT除外）、MODBUS TCP/IP、Ethernet/IP、EtherCAT、CC-Link IE、POWERLINK等所有工業(yè)以太網(wǎng)。
特別說明的是，四星電子的各種以太網(wǎng)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(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，網(wǎng)絡更清晰簡單，易于施工和維護。
1、以太網(wǎng)光纖總線型拓撲
工業(yè)以太網(wǎng)設備使用網(wǎng)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(wǎng)口，非常易于連接成總線型網(wǎng)絡。
圖1-1 網(wǎng)線手牽手總線型拓撲
升級成總線型光纖網(wǎng)絡可以使用四星電子的迷你型工業(yè)以太網(wǎng)光纖適配器IEFO-S-A（A光口）和IEFO-S-B（B光口）或單纖2光5電工業(yè)以太網(wǎng)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。
圖1-2是使用IEFO-S-A和IEFO-S-B光纖適配器，外形為麻將大小，直接插到設備的網(wǎng)口即可，也可經(jīng)公母網(wǎng)線轉接后放置于匯線槽內(nèi)，不占用額外的安裝空間。
圖1-2 使用IEFO-S-A和IEFO-S-B組成的光纖總線型拓撲
圖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(wǎng)口的設備組成光纖總線型拓撲，同時FO2-IE5-S的5個網(wǎng)口還可以接更多的設備。
圖1-3 使用FO2-IE5-S組成的光纖總線型拓撲
2、以太網(wǎng)光纖環(huán)網(wǎng)拓撲
環(huán)網(wǎng)的特點是，當網(wǎng)絡中任何一點的斷開后，系統(tǒng)照樣能正常運行。以PROFINET為例，主站和從站均是雙網(wǎng)口，使用網(wǎng)線連接成環(huán)網(wǎng)如圖2-1所示，用西門子TIA Portal軟件將PROFINET網(wǎng)絡組態(tài)為環(huán)網(wǎng)。
圖2-1 PROFINET網(wǎng)線環(huán)網(wǎng)
使用IEFO-S-A和IEFO-S-B光纖適配器升級為光纖環(huán)網(wǎng)如圖2-2所示，特點是PROFINET網(wǎng)絡組態(tài)同電纜環(huán)網(wǎng)相同，即組態(tài)成環(huán)網(wǎng)，其功能與網(wǎng)線連接時完全相同。
圖2-2使用IEFO-S-A和IEFO-S-B組成的光纖環(huán)網(wǎng)拓撲
使用FO2G-IE5G-S（型號中帶G的支持環(huán)網(wǎng)）光纖適配器升級為光纖環(huán)網(wǎng)如圖2-3所示，由于FO2G-IE5G-S光纖適配器本身具有環(huán)網(wǎng)功能，所以在PROFINET網(wǎng)絡組態(tài)中不能組態(tài)成環(huán)網(wǎng)。特別適合不具備環(huán)網(wǎng)功能的設備或只有一個網(wǎng)口的設備組成光纖環(huán)網(wǎng)，也可組成網(wǎng)線環(huán)網(wǎng)或光纖網(wǎng)線混合環(huán)網(wǎng)。
圖2-3 使用FO2G-IE5G-S的光纖環(huán)網(wǎng)拓撲
3、以太網(wǎng)光纖星型拓撲
在工業(yè)自動控制系統(tǒng)中，雖然大量使用總線型網(wǎng)絡連接拓撲，但近幾年星型網(wǎng)絡拓撲的應用越來越廣泛，星型拓撲的優(yōu)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(tǒng)的故障等。
使用四星電子的6光2電工業(yè)以太網(wǎng)光纖交換機FO6-IE2-S可以非常方便的實現(xiàn)以太網(wǎng)設備的光纖星型網(wǎng)絡拓撲，如圖3-1所示。
圖3-1 光纖星型連接拓撲
將多個FO6-IE2-S的網(wǎng)口依次級聯(lián)起來，就可組合成更多光口的光纖交換機，如圖3-2所示，4臺FO6-IE2-S的網(wǎng)口級聯(lián)后組合成4×6=24個光口的光纖交換機，以此類推。
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