光纤通讯冗余环网的应用

光纤通讯在矿井提升机电气控制系统中的应用

孟庆丰 1 夏勇波2

1邯邢冶金矿山管理局北洺河铁矿河北武安

2洛阳中重自动化工程有限责任公司河南洛阳

【摘要】工业自动化技术发展迅速，目前，矿井提升机电控系统已经大量运用到各种现场总线和网络。不仅提高了系统的自动化程度，更方便整体的监控和管理。随之而来的一个问题是：如何保证通讯的可靠性和稳定性？如何做好网络通讯的抗干扰工作？本文就邯邢冶金矿山管理局北洺河铁矿副井提升机信号系统改造项目进行了介绍，并对系统优点、性能参数等方面作了论述。

【关键字】光纤通讯、冗余环网、PLC

一、引言

对工业网络来说，通讯质量非常重要。特别是对于应用广泛的现场总线来说，通讯的稳定性直接关系生产效率和生产安全。这对信号传输提出了很高的要求，信号传输可以分为有线传输和无线传输，有线传输又从传输介质来说，分为电气介质（普通电缆）传输和物理介质（塑料光纤，玻璃光纤等）传输。目前在现场总线级网络中普遍使用的还是屏蔽电缆传输。电缆由于线材本身特性的问题，速率较低，传输距离受到限制，在充斥着电磁波的使用环境中，电磁波的干扰更使普通电缆传输的效率降低，甚至出现通讯故障，若安装地点位于多雷区，两端设备还可能会因雷击遭到破坏！

对于提升机电控系统来说，提升机机房内的设备因为机房环境较好，如果安装规范。

使用屏蔽电缆通讯成本投入较少，效果也较好。如果通讯范围扩大到整个室外井筒，例如通讯网络需要从机房延伸至井筒的底部，通讯距离可能接近或者超过1000米，井筒中环境潮湿，各种电缆通常集中走在一起，网络通讯较易受干扰，由此引起的维护工作量可能增大，光缆受自然环境影响小，也不受电磁环境影响，可以很好解决传输过程中的各种问题。

二、邯邢冶金矿山管理局北洺河铁矿副井提升机信号系统改造项目情况：

2007年，北洺河铁矿对副井提升机信号及操作系统进行了改造。信号系统采用12M 速率PROFIBUS-DP总线连接提升机房以及各水平信号台。各水平信号台采用西门子

S7-300信号模板，通过西门子ET200M通讯模板挂接在PROFIBUS-DP网中，选用西门子光纤链路模块OLM/G12作为电缆和光缆的转换设备，该模块有三个接口，一个是RS485接口，另外有两路光纤接口，OLM/G12将由屏蔽电缆传输的信号转换为光信号进行传输。整个信号系统因为数据采用网络通讯传递，电缆连接量很少，包括电源电缆，通讯电缆和需要硬件冗余的急停等安全信号线。通讯电缆采用铠装8芯多模玻璃光纤（含备用光纤），网络连接方式为冗余环网，冗余环网即使某一点光缆断开，通讯自动变为总线形式正常通讯。目前，该系统至今已经可靠运行2年多时间。

三、光纤通讯简介：

光纤传输的特点：

1、传输损耗低：

光纤作为光信号的传输介

质具有低损耗的特点，在传输信

号不需中继的情况下，一般的激

光光源可传输15到20KM，目前

已经出现传输100公里的产品。

2、传输频带宽：

光纤的频宽可达1GHZ以上，已经有10G BIT/S的传输速率的高速光纤网络产

品。速度远远高于普通电缆。

3、抗干扰性强：

光纤传输中的载波是光波，它是频率极高的电磁波，远远高于一般电波通讯所使用的频率，所以不受干扰，尤其是强电干扰。同时由于光波受束于光纤之内，因此无辐射，对环境无污染，传送信号无泄露，保密性强。

4、安全性能高

光纤采用的玻璃材质，不导电，防雷击；光纤传输不像传统电路因短路或接触不良而产生火花，因此在易燃易爆场合下特别适用。光纤无法像电缆一样进行窃听，一旦光缆遭到破坏马上就会发现，因此安全性更强。

5、重量轻，机械性能好

光纤细小如丝，重量相当轻，即使是多芯光缆，重量也不会因为芯数增加而成倍增大，而电缆的重量一般都与外径成正比。

四、总结：

虽然采用光纤通讯有诸多优点，在如互联网等领域已经大量运用，但目前工业控制用光纤链路接入设备价格还较高，有较多网络节点的系统来说，投入成本比较高。光纤的熔接比较复杂，需要专业设备和熟练人员才能保证接头制作的可靠性。这些因素制约了光纤的推广应用。随着光纤通讯技术的发展，为终端用户提供更经济，更方便、更可靠的光纤通讯产品已经成为可能。