У мережах передачі даних оптоволоконний кабель дає цілий ряд пре-майн: не зазнає впливу електромагнітних завад, передає сигнал з дуже високою швидкістю на далекі відстані без повторювачів і ін. Для того щоб поєднати оптоволоконний кабель з існуючим мережевим обладнанням, з'єднаним мідними проводами, потрібні конвертери , наприклад такі, як оптоволоконні конвертери фірми ADFweb.
ТОВ «Крона», г. Харьков
Трохи про терміни
Конвертер - це перетворювач. Не дуже зрозуміло, чому англійське слово converter потіснила свій український еквівалент. Однак вже досить давно в техніці таку назву отримують різноманітні пристрої, між якими єдина схожість - функція перетворення. Чому при цьому конвертери не називати перетворювачами, чому прижилося іноземне слово, одному української мови відомо.
Інший винахід - оптичне волокно - іноді досить вдало називають световодом. Однак перейдемо від слів до справи і розберемося, які переваги дає оптоволокно в мережах передачі даних і навіщо тут потрібна конвертація.
Переваги оптоволоконного кабелю
У мережах передачі даних, побудованих на базі технологій Ether-net, сигнал може передаватися як по мідним, так і по оптоволоконним проводам, тільки в першому випадку це здійснюється за допомогою електрики, а в другому - за допомогою світла. Світло не тільки дозволяє передавати інформацію на більшу відстань з більшою швидкістю, а й надає оптичне волокно абсолютний імунітет до будь-яких видів електромагнітних завад.
Традиційні мідні дроти чутливі до зовнішніх електромагнітних перешкод, що викривляє сигнал. А адже джерел, здатних генерувати ці перешкоди, безліч! Тому, щоб електроніка не зависала і не давала збоїв, шину передачі даних доводиться ретельно відокремлювати від шини харчування.
Крім того, сигнал, що проходить по мідних проводах, досить швидко згасає, тому необхідні повторювачі, або, якщо знову вжити термін-кальку, репітери, - пристрої, оновлюють його. Ставити повторювачі доводиться досить близько одна від одної - приблизно через кожну сотню метрів. Якщо ж врахувати відстані, які здатна покривати промислова мережа, стає ясно, що таких пристроїв потрібно безліч.
Оптоволокно забезпечує швидке і просте надійне з'єднання, при цьому дозволяючи створити абсолютну електричну і гальванічну ізоляцію. Тому при використанні оптичного кабелю не доводиться відокремлювати шину передачі даних від шини харчування, а крім того, немає небезпеки, що пошкодиться вся мережа пристроїв, якщо з ладу вийде один вузол (наприклад, при попаданні блискавки). Всі компоненти мережі при підключенні через оптичний кабель повністю ізольовані один від одного, тому при електричному пошкодженні одного з вузлів мережі це пошкодження не поширюється на інші вузли. Ну і нарешті, набагато простіше діагностувати стан мережі і миттєво локалізувати її несправний компонент.
Оптоволоконний кабель може використовуватися для мереж різного типу, він дозволяє з'єднувати вузли на дуже великій відстані. А крім того, у оптоволокна набагато більше «пропускна здатність», ніж у мідної жили, іншими словами, по оптоволоконному кабелю можна передати набагато більший обсяг інформації за одиницю часу, що грає істотну роль в масштабах промислового підприємства.
Отже, якщо підсумувати сказане, то до переваг з'єднання за допомогою оптичного кабелю можна віднести:
- несприйнятливість до електромагнітних і електростатичних перешкод;
- високу швидкість прийому / передачі інформації;
- з'єднання абонентів на великій відстані;
- безпеку і функціональність.
Сказати, що оптоволоконний кабель завжди і в усьому виграє у мідного, не можна. У мідного кабелю є свої переваги. Наприклад, він дешевше і не такий крихкий, як оптоволокно. Проте існує цілий ряд галузей промисловості, де застосування оптоволоконного кабелю повністю себе виправдовує:
- електростанції, в тому числі атомні;
- віддалені системи управління і моніторингу;
Все це призвело до того, що сьогодні багато підприємств переходять на оптоволоконну інфраструктуру. При цьому дуже часто потрібно пристрій, що дозволяє поєднати оптоволоконний кабель з існуючим мережевим обладнанням, пристосованим для «мідної» інфраструктури.
Для того щоб перевести вже існуючі мережі на оптоволокно, розроблені конвертери, що дозволяють підключати пристрої з RS-, Ethernet- і іншими виходами до оптоволоконним кабелях. Конвертери дають можливість прокидати існуючі мережі / шини (LAN / Ethernet, CAN, послідовні порти RS # 8209; 232, RS # 8209; 485) через оптоволоконні кабелі, гарантуючи їх надійність і функціональність. Причому ці мережі можна прокидати через один і той же з'єднання одночасно. Допускається використовувати топологію мережі з будь-якими комбінаціями оптоволоконних кабелів, як одномодових, так і мультимодових.
Оптоволоконні конвертери фірми ADFweb
Компанія КРОНА представляє оптоволоконні конвертери ADFweb двох типів: «економічні» і «просунуті».
Перетворювачі економічної серії, HD67072, HD67074 і HD67075, дозволяють з'єднувати пристрої з RS- або USB-портами через мультимодових оптоволоконний кабель за чотирма різними топологиям мережі:
- Point To Point (пряме з'єднання, точка - точка): один пристрій за допомогою оптоволоконного кабелю підключається до іншого безпосередньо;
Single Loop (кільце): кілька пристроїв з'єднуються оптоволоконним кабелем послідовно з закільцьовування, тобто підключенням першого до останнього;
- Double Loop (кільце з резервуванням): кілька пристроїв з'єднуються послідовно за допомогою двох пар оптоволоконних кабелів. При цьому з'єднання закільцьовують в подвійне кільце. Таке з'єднання є наднадійним;
- Multi-Drop (в лінію): кілька пристроїв послідовно з'єднуються двома оптоволоконними кабелями. У цьому випадку відсутня необхідність закільцьовують з'єднання.
Мал. Конвертер HD67702 фірми ADFweb
Конвертери просунутої серії, HD67701 і HD67702, допускають з'єднання як через мультимодових, так і через одномодовий кабель. Вони дозволяють з'єднувати пристрої, що мають Ethernet-, CAN-, RS # 8209; 232 # 8209; або RS # 8209; 485 # 8209; порти, за тими ж чотирма топологиям мережі, що були перераховані вище.
Просунута серія, зрозуміло, обійдеться дорожче частково через застосування одномодового кабелю. Багатомодове волокно має більш широкий діаметр сердечника, через що світлова хвиля поширюється в ньому з меншою швидкістю і швидше згасає. У одномодовом волокні діаметр сердечника настільки малий (8 мкм), що в ньому поширюється тільки один промінь, що генерується лазером, по єдиному шляху - моду. Завдяки цьому швидкість сигналу надзвичайно висока (від 10 Гб), а швидкість його загасання - всього 0,5 дБ / км. Такий кабель дорожче, тому що створений за більш складним технологіям, проте на великих підприємствах ці витрати себе виправдовують.
Додатково пристрої просунутих серій мають наступні можливості:
- мають розподілений введення / виведення;
- створюють карту прив'язки виходів до входів;
- забезпечують читання статусу входів / виходів через стандартні Modbus-команди.
Конвертери просунутої серії надають доступ до діагностичних даними через стандартні Modbus-регістри, що дозволяє легко інтегрувати їх з існуючими системами управління (наприклад, підключити до SCADA-системі).
Важливою перевагою конвертерів серій HD67701 і HD67702 є те, що з їх допомогою по одному оптичному волоконний кабель в один і той же час можна «прокинути» до 6 вже існуючих мереж, включаючи 4 послідовні мережі (наприклад, Modbus RTU), одну мережу CAN ( наприклад, CANopen) і одну мережу Ethernet (наприклад, PROFINET або Modbus TCP).
Є можливість об'єднати дані конвертери з модулями введення / виведення, які містять по 4 дискретних входу і виходу. Завдяки цих модулів можна прокидати «сухі» контакти через оптоволоконний кабель на велику відстань.
Інноваційної є можливість створення карти прив'язки входів до виходів: один вхід підключається до кількох виходів. Таким чином, за допомогою двох блоків вхідних і вихідних сигналів, між якими проведено оптоволоконний кабель, «натиснувши кнопку», вмикаєш кілька насосів, які знаходяться від цієї кнопки на відстані 50 км.
Для підключення оптоволоконних кабелів на конвертерах встановлені SFP (Small Factor Plauggable) модулі: вони знімні, тобто в залежності від вимог можна вибрати потрібний тип SFP і отримати необхідну відстань передачі даних. Купувати модулі необов'язково: серії HD67701 і HD67702 продаються як з SFP-модулями, так і без них.
Залежно від встановлених SFP-модулів ви отримуєте підтримку різних типів оптоволоконних кабелів:
- Fiber Optic Mono-modal: одномодове волокно, світло генерується лазером;
- Optical Fiber Multi-Modal: багатомодове волокно, світло генерується світлодіодом.
Максимальна відстань передачі даних за допомогою модулів серій HD67701 і HD67702 становить 160 км. При цьому відсутня необхідність застосовувати повторювачі.
Використовуючи різні SFP-модулі, можна змінювати максимальну відстань передачі сигналу по оптоволоконному кабелю від 2 до 160 км. Залишається тільки вибрати відповідний для конкретного завдання SFP-модуль для кожного «плеча» оптичної мережі.
Максимальна швидкість передачі даних залежить від типу використовуваних шин:
- CAN: від 5 кГц до 1 МГц;
- Serial: від 1200 до 115200 бод;
Резюмуючи, перерахуємо додаткові функції, які надають конвертери серій HD67701 і HD67702 в порівнянні зі звичайними медіаконвертер:
- кидок до шести незалежних мереж через один оптоволоконний кабель;
- різні топології підключення;
- передача сигналів введення / виводу на великі відстані;
- інтегрована автоматична система діагностики;
- передача даних на великі відстані;
- змінні волоконно-оптичні роз'єми (різні відстані і різні топології);
- робота на великих швидкостях;
- функціонування без падіння напруги;
- розширений температурний діапазон (-40 ... + 85 ° C);
- абсолютна електрична ізоляція.