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

工廠自動(dòng)化、控制和管理已經(jīng)成為全球供應(yīng)鏈的決定性競爭力，舉例來說，大批量生產(chǎn)的消費(fèi)類產(chǎn)品和汽車制造都需要安全、高成本效益并且穩(wěn)健的數(shù)據(jù)通信以確?？梢詫?duì)如果沒有快速受到處理，便可能引起嚴(yán)重利潤損失和消費(fèi)者不良印象的問題做出反應(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)上的信息娛樂系統(tǒng)、火車運(yùn)輸系統(tǒng)、醫(yī)療設(shè)備、賭場以及風(fēng)力和太陽能光伏發(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，通過塑料光纖(POF, Plastic Optical Fiber)或較長距離時(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，采用銅電纜的通信鏈路容易受到電磁場的干擾，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)和高電壓的高速開關(guān)電路，如電力轉(zhuǎn)換、汽車制造、醫(yī)療以及風(fēng)力和太陽能光伏發(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，在這類應(yīng)用中鏈路長度超過200米。

圖1：快速以太網(wǎng)通信距離可以通過光纖技術(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POF或100米長HCS光纖就提供了高噪聲環(huán)境下相對(duì)于銅電纜線的許多優(yōu)勢。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降低閃電電擊可能帶來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，例如汽車組裝等超過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)場安裝，有助于簡化設(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)射器全部都通過嚴(yán)格的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求，光纖技術(shù)已經(jīng)經(jīng)過高容量電信鏈路系統(tǒng)的驗(yàn)證，其中產(chǎn)品壽命更超過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。