光纤工业控制网的研究.pdfVIP

电子学报990431 电子学报 ACTA ELECTRONICA SINICA 1999年 第4期 第27卷 Vol.27 No.4 1999 光纤工业控制网的研究 何瑾琳　孙小菡　张明德 　　【提要】　本文介绍了电路交换和分组交换相结合的新型光纤工业控制环网的设 计与研究，着重考虑了环网的拓扑结构、体系结构、MAC协议、帧结构和混合环路控 制. 　　关键词:光纤，工业控制，环网，混合环路控制 Study of Fiber-Optic Industrial Control Network He Jinlin,Sun Xiaohan,Zhang Mingde (Dept.of Electronics Eng.,Southeast University,Nanjing 210096) 　　Abstract:　The design scheme of fiber-optic industrial control network based on two types of switching (circuit switching and packet switching) is put forward.Its topology structure,system structure,MAC protocol,frame structure and Hybrid Ring Control (HRC) are presented. 　　Key words:　Optic-fiber,Industrial control,Ring network,Hybrid ring control 一、引　　言 　　工业控制系统广泛应用于冶金、电力、化工等各个工业制造领域，促进了工业的 现代化和高效化.同时，随着多媒体技术和工业自动化技术的发展，在工业现场采集图 像信号进行工业现场的监控也是发展的必然趋势.利用光纤频带宽、抗干扰性能好等特 点，将光纤网和工业控制系统灵活有机地结合起来形成的光纤工业控制网是一种新型 的高速网络方案，除了取代电缆完成工业自动化、监控管理功能外，还充分利用了光 纤宽频带特点来传送工业现场监控电视信号. 　　本文围绕国家重点科技攻关项目“光纤工业控制系统”，提出一种适用于大中型 工厂企业的新型高速光纤工业控制网的方案，介绍了环网的拓扑结构、体系结构、 MAC协议、帧结构和混合环路控制的设计考虑及节点站的硬件实现. 二、光纤工业控制网的拓扑结构与体系 　　 1.光纤工控网的拓扑结构 　　光纤区域网的拓扑结构有星形、总线形和环形三种基本结构形式.我们选用环形拓 扑结构，这种结构时延波动小、线路利用率高、链路连接简单，适于综合业务需要. 万方数据 file:///E|/qk/dianzixb/dian99/dian9904/990431.htm（第 1／5 页）2010-3-22 17:00:41 电子学报990431 　　环形网是由通信链路把一系列节点连接成首尾闭合的环路，信息在环路上传输.一 个节点站发送的信息依次传输到下一个节点，若该节点不是目的站，则把信息转发， 信息再向下一个节点传送，直到发送的信息到达目的站.环网的传输速率可达到一百兆 比甚至更高.双环结构与单环结构相比故障恢复措施多，通常有节点旁路、光路回接、 光纤切换等方法，所以采用双环网可克服单环网可靠性差的缺点，提高网络可靠性. 1 　　2.光纤双环网的性能 ［］ 　　(1)光路损耗：在制订环网标准或设计环网时通常都规定相邻节点间最大允许光纤 长度，根据选用的光纤就可确定相邻节点间的最大光纤损耗值LFmax.在故障时，一个 节点在光开关旁路时，为维持与它直接相连的上、下游节点之间正常传输，此时光纤 损耗则为2LFmax ，同时还应考虑光开关损耗LSW和旁路节点上活动连接器损耗2LC.因 此最大光路损耗为： Lmax=2LFmax+LSW+2nLSPLI+2LC(dB) 　　其中n是两相邻节点之间光纤链路上的熔接点数，LSPLI是熔接点损耗. 　　(2)光接收机动态范围：光纤环网中，当相邻节点距