使用光纖升級(jí)現(xiàn)有的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)

工廠(chǎng)自動(dòng)化、控制和管理已經(jīng)成為全球供應(yīng)鏈的決定性競(jìng)爭(zhēng)力，舉例來(lái)說(shuō)，大批量生產(chǎn)的消費(fèi)類(lèi)產(chǎn)品和汽車(chē)制造都需要安全、高成本效益并且穩(wěn)健的數(shù)據(jù)通信以確?？梢詫?duì)如果沒(méi)有快速受到處理，便可能引起嚴(yán)重利潤(rùn)損失和消費(fèi)者不良印象的問(wèn)題做出反應(yīng)。

許多不同產(chǎn)業(yè)的設(shè)計(jì)工程師逐漸轉(zhuǎn)向采用光纖鏈路方案作為銅電纜媒介的替代品，光纖解決方案可以帶來(lái)能夠進(jìn)行由數(shù)英吋到數(shù)公里等各種不同距離數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽繑?shù)據(jù)鏈路，并且對(duì)于噪聲的耐受力更高，可以藉由光纖解決方案獲益的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用包括飛機(jī)上的信息娛樂(lè)系統(tǒng)、火車(chē)運(yùn)輸系統(tǒng)、醫(yī)療設(shè)備、賭場(chǎng)以及風(fēng)力和太陽(yáng)能光伏發(fā)電等可再生能源應(yīng)用。

可以取代銅電纜數(shù)據(jù)鏈路并且安裝簡(jiǎn)易的光纖

雖然銅電纜和光纖都可以作為傳輸媒介，但光纖解決方案為系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程師提供了許多明顯的好處，相較于銅電纜解決方案，通過(guò)塑料光纖(POF, Plastic Optical Fiber)或較長(zhǎng)距離時(shí)硬包層石英(HCS, Hard Clad Silica)光纖運(yùn)行的工業(yè)用快速以太網(wǎng)(Fast Ethernet)有許多優(yōu)勢(shì)，采用銅電纜的通信鏈路容易受到電磁場(chǎng)的干擾，并且也會(huì)發(fā)出可能干擾其他設(shè)備的電磁波，而光纖鏈路則不會(huì)受到電磁場(chǎng)影響，也不會(huì)產(chǎn)生任何電磁干擾(EMI, Electro-Magnetic Interference)。

選擇光纖的其它好處包括重量輕、鏈路兩側(cè)完全電氣隔離、容易現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行終端處理和維護(hù)、因較小彎折半徑更易于安裝，以及較不容易因?yàn)闃O端溫度和濕度情況造成性能變化等。光纖解決方案也非常適合存在電機(jī)和高電壓的高速開(kāi)關(guān)電路，如電力轉(zhuǎn)換、汽車(chē)制造、醫(yī)療以及風(fēng)力和太陽(yáng)能光伏發(fā)電等可再生能源應(yīng)用的的高噪聲工業(yè)環(huán)境，光纖技術(shù)并提供了數(shù)據(jù)的安全性，因?yàn)閹缀醪豢赡鼙I接光波通信。

如圖1，多模HCS和POF光纖提供了長(zhǎng)距離數(shù)據(jù)傳輸最高等級(jí)的信號(hào)完整性，多模光纖特別適合離岸風(fēng)力發(fā)電渦輪機(jī)控制系統(tǒng)作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)艙和地面的連接，在這類(lèi)應(yīng)用中鏈路長(zhǎng)度超過(guò)200米。

圖1：快速以太網(wǎng)通信距離可以通過(guò)光纖技術(shù)延伸到數(shù)公里。

光纖可以隔離系統(tǒng)并提供帶來(lái)更佳可靠度和安全性的電隔離

由于光纖鏈路媒介基本上采用玻璃或塑膠，因此在絕緣和隔離特性上遠(yuǎn)比常見(jiàn)的銅電纜優(yōu)秀許多，原因是它們不會(huì)受到EMI的干擾，如圖2中以紅色標(biāo)示的5米長(zhǎng)POF或100米長(zhǎng)HCS光纖就提供了高噪聲環(huán)境下相對(duì)于銅電纜線(xiàn)的許多優(yōu)勢(shì)。采用光纖解決方案，在光纖本身或者是光纖和銅電纜間不會(huì)有相互干擾問(wèn)題，使得數(shù)據(jù)傳輸更加安全。光纖對(duì)于閃電電擊有較高的耐受力，并且有助于消除接地環(huán)路所造成的錯(cuò)誤，在面臨惡劣條件或可能暴露的環(huán)境時(shí)，適當(dāng)使用光纖解決方案可以藉由通過(guò)降低閃電電擊可能帶來(lái)的損害以及電氣火花造成的沖擊而提高安全性。

圖2：以紅色標(biāo)示的光纖鏈路不會(huì)受到工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境所產(chǎn)生EMI的影響。

除了成為相較于銅電纜更高成本效益的解決方案外，光纖，如單模、多模，HCS和POF等都可以被放置在纜線(xiàn)導(dǎo)管內(nèi)，不會(huì)受到臨近電源的影響，另一方面，使用光纖也更容易符合電磁兼容(EMC, Electron-Magnetic Compliance)相關(guān)規(guī)章和法規(guī)的要求，請(qǐng)參考圖3。

圖3：光纖具有銅電纜無(wú)法匹敵的EMI耐受力和通信鏈路距離。

另外，以塑料光纖為例，在安裝時(shí)不需特別的工具，并且訓(xùn)練也非常容易，POF光纜已經(jīng)被應(yīng)用在各種惡劣的工業(yè)環(huán)境，例如汽車(chē)組裝等超過(guò)15年，POF也適合短距離到中等距離鏈路應(yīng)用，并且非常容易于現(xiàn)場(chǎng)安裝，有助于簡(jiǎn)化設(shè)備和現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的連接，工業(yè)應(yīng)用中另一個(gè)關(guān)鍵設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)是維護(hù)成本非常低。

光纖和光纖收發(fā)器、接收器以及發(fā)射器全部都通過(guò)嚴(yán)格的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求，光纖技術(shù)已經(jīng)經(jīng)過(guò)高容量電信鏈路系統(tǒng)的驗(yàn)證，其中產(chǎn)品壽命更超過(guò)10年以上，部份光纖零組件供應(yīng)商更擁有垂直整合能力，可以自行生產(chǎn)發(fā)射器中使用的激光二極管以及接收器中的PIN二極管，進(jìn)一步完整掌控產(chǎn)品質(zhì)量和交貨時(shí)間。