Читайте в N8 (21) 2006:

  • ЭНЕРГОРЕСУРСЫ БУДУЩЕГО: какими им быть?
  • Куликов В.М. Современные проблемы энергоснабжения и потери энергоресурсов
  • Никоненко В.А. Проблемы и перспективы развития метрологии в области температурных измерений
  • Энергосбережение – долговре- менная защита – цветовое решение
  • ЭЛЕКОМУ – 15
  • Герхард Кутцкер (Gerhard Kutzker). Передача данных в промышленных условиях по оптоволоконным кана- лам – просто, надежно и доступно
  • Главное событие промышленной автоматизации Урала
  • Апарин Е.Л., Деделис В. Внедре- ние магнитных шламоотводителей OISm и MOS – эффективный метод совершенствования и модерниза- ции систем теплоснабжения
  • Потапов В.Н., Голик М.И., Стадничук В.С., Байдаров И.В. Использование схемы нестехиометрического сжигания на котлах энергоблоков 200 МВт
  • Корелкин Г.Н. Новый кольцевой конический эмульгатор
  • Копырин В.С., Липухин Е.А., Пушкин В.Г. Энергетическая безопасность глиноземного производства
  • Снижение энергетических затрат – повышение рентабельности предприятия
  •  

    Передача данных в промышленных условиях по оптоволоконным каналам – просто, надежно и доступно

    Герхард Кутцкер (Gerhard Kutzker)
    Phoenix Contact GmbH & Co. KG, Бломберг, Германия

    Имевшиеся сомнения пользователей в отношении возможности применения оптоволоконных кабелей в промышленных системах коммуникации полностью рассеялись в свете последних реализаций проектов. Применение оптических технологий, характеризующихся удобством использования и невысокой стоимостью, теперь возможно практически в любых системах с последовательной передачей данных. Кроме того, все возрастающие требования к объемам и скорости передачи данных приводят к постепенному изменению взглядов на среду передачи и все большему использованию оптоволокна вместо медных кабелей.

    С точки зрения надежности передачи и производительности, оптоволоконные кабели прекрасно подходят в качестве промышленной среды передачи данных, обеспечивающей высокую степень готовности оборудования. Среди особенностей этой среды можно выделить следующие: полная гальваническая развязка соединяемых устройств, а также значительная дальность и скорость передачи данных. Другим хорошо известным свойством является полная невосприимчивость канала передачи к внешним электромагнитным воздействиям. Но даже после того, как пользователи по достоинству оценивают эту технологию, при практическом применении у них возникают вопросы в отношении простоты монтажа, технического обслуживания, способов соединения, а также диагностики и контроля.

    В качестве примера системы новой конструкции можно привести модульную оптическую систему передачи PSI-MOS, поставляемую компанией Phoenix Contact (рис. 1). Первоначально она была разработана как средство для преобразования сигналов интерфейса с последовательной передачей в сигналы, передаваемые по оптоволоконным кабелям. Система характеризуется рядом особенностей, которые позволяют добиться большего удобства применения оптических технологий, а также снижения их стоимости в будущем.

    Постоянная диагностика оптических каналов

    До последнего времени в качестве средств диагностики применялись только контрольно-измерительные приборы, такие, как измерители мощности оптического излучения совместно с источниками постоянного излучения или оптическими рефлектометрами временной области. Кроме того, следует сказать, что для проведения измерений необходимо было приостанавливать текущую передачу данных, а результаты представляли собой всего лишь «моментальный снимок» текущего состояния.

    Оптоволоконная система передачи PSI-MOS позволяет решить указанные проблемы. Оптические каналы находятся под постоянным контролем. А чтобы проверить качество соединения, пользователю больше не требуется приостанавливать передачу данных. Это позволяет избавиться от настройки оптических каналов при вводе системы в эксплуатацию и добиться «прозрачного» режима работы. Мощность принимаемых каждым оптическим портом световых сигналов отображается с помощью четырех светодиодов. При обнаружении критически низкого уровня мощности, при котором передача данных не может быть удовлетворительной, система ранней диагностики выдает соответствующий сигнал через оптически развязанный релейный выход. Предупредительный сигнал может быть передан, например, на цифровой вход полевого контроллера и далее для дальнейшей обработки в систему управления. Таким образом, обслуживающий персонал может предпринимать профилактические меры, не дожидаясь полного выхода системы из строя.

    Возможность резервирования повышает степень готовности

    Но даже и система раннего обнаружения неисправностей не может справиться с такими ситуациями, как, например, внезапный обрыв оптоволоконного кабеля. Для повышения степени готовности предусматривают резервирование оптоволоконных каналов с помощью системы резервирования оптической передачи данных. При этом обеспечивается непрерывный мониторинг состояния канала передачи и при необходимости переключение на резервную оптическую линию в микросекундном диапазоне. В зависимости от предъявляемых требований и применяемой коммуникационной системы используются резервные топологии «точка-точка», «звезда», «дерево» или «кольцо». Таким образом, за счет резервирования обеспечивается бесперебойная работа всей системы. Для уведомления обслуживающего персонала предусмотрены сухие сигнальные каналы, встраиваемые в оптические конвертеры.

    Более гибкое проектирование системы

    Сеть, построенная на полевой шине на базе медных кабелей и интерфейса RS 485, ограничена только линейной структурой с короткими ответвлениями. Другие ограничения – это зависимость дальности передачи от скорости передачи данных и наличие максимального количества физических устройств для одного сегмента (32 устройства). Применение оптоволоконной технологии предоставляет широкие возможности для проектирования сетей. Возможна организация различных ответвлений, и, таким образом, оптимизация проекта под имеющуюся топологию системы. Наряду с классической линейной структурой, также поддерживаются структуры «звезда» и более сложная «дерево». Оптическое распределительное устройство для структур типа «звезда» имеет модульную конструкцию и собирается на базе комплекта PSI-MOS. Для достижения более высокой дискретности ввода-вывода могут использоваться устройства с одним или двумя оптическими портами, рассчитанные на подключение кабелей из полимерного, HCS- (Hard-Polymer Cladded Silica Fibre – кварцевое волокно с твердой оболочкой) или стекловолокна. При установке этих устройств на DIN-рейку образуется модульное распределительное устройство для структур типа «звезда». Поперечное соединение цепей питания и линий передачи данных между устройствами организуется с помощью специального основания, устанавливаемого на монтажную рейку. Такая конструкция позволяет сократить продолжительность монтажа, а также обеспечивает простую установку и извлечение устройств при выполнении сервисного обслуживания или расширения системы без отключения системы.

    Масштабируемая технология и простое подключение устройств

    Выбор наиболее эффективной среды передачи производится в зависимости от требуемой дальности передачи и с учетом расходов на развертывание сети. Используя приемники новой конструкции и удобные в монтаже полимерные кабели (980/1000 мкм), можно разнести узлы сети на расстояние до 100 м. Основные преимущества данной технологии это возможность применения простых разъемных соединителей, устанавливаемых без специального инструмента, и оптических конвертеров (660 нм системы), стоимость которых примерно на 30 % меньше стоимости оптических конвертеров систем диапазона 850 нм. Применение недорогого HCS-волокна (200/230 мкм), поддерживающего стандарт 660 нм, позволяет расширить дальность передачи до 800 м. Система быстрого монтажа позволяет выполнить соединение за считанные секунды без обжима, приклеивания и полировки. Если требуется расстояние между узлами более 800 м, то применяются оптические преобразователи систем диапазона 850 нм. Эти конвертеры наряду с классическими кабелями на базе стекловолокна позволяют также подсоединять и кабели на основе HCS-волокна. Кабели последнего типа также очень просто подготавливаются и быстро подсоединяются с помощью разъемов. Дальность передачи, обеспечиваемая HCS-волокном, – до 2800 м. Таким образом, применение дорогих стекловолоконных систем может быть ограничено только теми случаями, когда требуется дальность передачи свыше 2,8 км. Классическое многомодовое стекловолокно (50/125 мкм) применяется в устройствах диапазона 850 нм (дальность передачи приблизительно 5 км), а также устройствах диапазона 1300 ни (дальность передачи до 12 км).

    Выводы

    Ориентированные на пользователей решения, такие, как масштабируемые оптические системы передачи PSI-MOS, предоставляют новые возможности применения помехоустойчивых, высокопроизводительных и надежных оптоволоконных сетей. Осуществляется поддержка Interbus, Profibus, CANopen, DeviceNet, Modbus, RS 232, RS 422, а также многочисленных шинных систем других производителей. Наряду с традиционными преимуществами оптоволоконных технологий система обладает рядом новых технических усовершенствований, что позволяет эффективно ее использовать в промышленных условиях (удобство обслуживания, невысокая стоимость). Среди особенностей можно выделить следующие: модульная конструкция станции, встроенный мониторинг каналов передачи и поддержка резервирования, а также большая дальность передачи и простота соединения.

    Более подробную информацию об изделиях Phoenix Contact Вы можете найти на сайте www.phoenixcontact.ru