武漢波仕電子有限公司

由于光纖并不能夠象電線一樣簡單地進(jìn)行直接連接，光纖的每個(gè)分叉、集合都必須經(jīng)過專門的光纖轉(zhuǎn)換器，所以光纖通信網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)方式取決于光纖轉(zhuǎn)換器的功能。本文首先介紹了簡單的一對(duì)一的光纖通信，然后詳細(xì)介紹了以波仕電子產(chǎn)品為代表的三種串口光纖通信的組網(wǎng)方式：總線式、星形、雙環(huán)冗余型。用戶可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的串口設(shè)備的分布地方或者可靠性要求來選擇。通信軟件都是一樣的，與普通的RS-485總線多機(jī)通信一樣?？煽啃允且噪p環(huán)冗余的網(wǎng)絡(luò)最高。

　　一 簡單的一對(duì)一串口光纖通信方式

　　最簡單的光纖通信就是一對(duì)一的通信。兩頭的接口可以是RS-232、RS-485，也可以是USB、以太網(wǎng)等。

　　波仕電子的RS-232/光纖轉(zhuǎn)換器、RS-485/422/光纖轉(zhuǎn)換器、USB/串口光纖轉(zhuǎn)換器、以太網(wǎng)/串口光纖轉(zhuǎn)換器都可以相互之間通過光纖直接連接后實(shí)現(xiàn)通信。只需要注意：1、單模光纖轉(zhuǎn)換器必須配單模光纖、多模光纖轉(zhuǎn)換器必須配多模光纖 2、光纖的TX（發(fā)）接對(duì)方的RX（收）、RX（收）接對(duì)方的TX（發(fā)）。

　　光纖的接頭式樣一般有ST頭、FC頭、SC頭。它們都是標(biāo)準(zhǔn)的，相互之間的轉(zhuǎn)換有標(biāo)準(zhǔn)的轉(zhuǎn)接頭或者轉(zhuǎn)換尾纖。有時(shí)候有采用單纖雙向的光纖通信，實(shí)際上是把兩根光纖的玻璃纖芯在沿長度方向切開、截面拋光后熔接成為一根玻璃纖芯，再與原來規(guī)格的（沒切開的）玻璃纖芯對(duì)接起來進(jìn)行熔接后加外套后成為一根光纖。這種技術(shù)類似于植物的嫁接技術(shù)。這種專門的產(chǎn)品稱為光纖耦合器。（圖1）

圖1 光纖耦合器

　　波仕電子發(fā)明和首創(chuàng)了無須外接電源的RS-232/光纖轉(zhuǎn)換器、是世界上最小的光纖轉(zhuǎn)換器。采用光纖作為通信傳輸介質(zhì)，具有高隔離電壓、防電磁干擾、抗雷擊等優(yōu)點(diǎn)。波仕光纖轉(zhuǎn)換器廣泛用于工業(yè)過程控制、電力系統(tǒng)自動(dòng)化、分布數(shù)據(jù)采集等場(chǎng)合。（圖2）

圖2 一對(duì)一串口光纖通信圖

　　二 總線式串口光纖多機(jī)通信方式

波仕電子的OPT35EX[S]、OPT232EX[S]、OPT485EX[S]系列RS-232/485/光纖中繼轉(zhuǎn)換器用于：1、實(shí)現(xiàn)RS-232/485光纖通信的中繼，也就是延長串口光纖通信距離 2、實(shí)現(xiàn)總線式串行光纖多機(jī)通信，就是將多個(gè)RS-232或者RS-485接口接入同一個(gè)總線式串口光纖通信網(wǎng)。波仕OPT35EX[S]、OPT232EX[S]、OPT485EX[S]系列是世界上最小的RS-232/485/光纖中繼轉(zhuǎn)換器。

　　波仕OPT35EX[S]、OPT232EX[S]、OPT485EX[S]光纖中繼轉(zhuǎn)換器的外形為DB-25/DB-25轉(zhuǎn)接盒大小，使用一對(duì)多模ST光纖接頭（OPT35EX、OPT485EX、OPT232EX）或者一對(duì)單模ST光纖接頭（OPT35EXS、OPT485EXS、OPT232EXS）。OPT232EX[S]中間有一根電纜連接一個(gè)RS-232口的DB-9針座和5V電源引腳。OPT232EX[S]的RS-232口可以配接波仕電子的RS-232/RS-485轉(zhuǎn)換器構(gòu)成OPT485EX[S]。OPT232EX[S]需要外接直流5V電源（<50mA）。而OPT35EX[S]則直接本身帶RS-232、RS-485、RS-422口、且可以當(dāng)1路串口到2路光纖的轉(zhuǎn)換器使用。

　　OPT35EX[S]、OPT232EX[S] 、OPT485EX[S]光纖中繼轉(zhuǎn)換器的光纖接收器（RX）和光纖發(fā)送器（TX）見產(chǎn)品標(biāo)簽。注意：TX上、RX上接上位機(jī)方向、TX下、RX下接下位機(jī)方向。（圖3）

　　圖3 總線式光纖多機(jī)通信圖

　　三 星形串口光纖多機(jī)通信方式

波仕電子的OPT14HUB[S]系列1擴(kuò)4路光纖集線器用于：1、實(shí)現(xiàn)一路光纖到四路光纖的擴(kuò)展、中繼，便于實(shí)現(xiàn)光纖的星形網(wǎng)絡(luò)（區(qū)別于總線形）， 2、實(shí)現(xiàn)一路RS-232/485/422串口到4路光纖的轉(zhuǎn)換。OPT14HUB[S]是世界上最小的4路光纖集線轉(zhuǎn)換器。

波仕OPT14HUB[S]系列1擴(kuò)4路光纖集線器的外形如圖4，使用5對(duì)多模ST光纖接頭（或者5對(duì)單模ST光纖接頭） ，包括1對(duì)上位機(jī)用和4對(duì)下位機(jī)用。并且有一個(gè)DB-9針座（配有RS-232/485/422口）和一個(gè)直流電源插孔。OPT14HUB[S]需要外接電源，直流5V至30V均可（<100mA）。OPT14HUB的光纖接收器（RX、深灰色）和光纖發(fā)送器（TX、淺白色）見產(chǎn)品圖。使用時(shí)發(fā)送器ST頭通過光纖接對(duì)方的接收器ST頭。

如果是用于1路RS-232/485/422口與2路光纖的轉(zhuǎn)換，可以選用波仕的OPT35EX[S]型的產(chǎn)品。OPT35EX[S]不僅是一個(gè)串口/光纖中繼轉(zhuǎn)換器，同時(shí)也是一個(gè)一路串口與兩路光纖的集線轉(zhuǎn)換器。如果只是1路RS-232與2路光纖的轉(zhuǎn)換，還可以選用波仕的OPT2322[S]型一路RS-232與兩路光纖的集線轉(zhuǎn)換器。

　　圖4 OPT14HUB星形光纖組網(wǎng)示意圖

　　四 環(huán)形串口光纖多機(jī)通信方式

　　波仕電子的OPT22[S]系列串口雙環(huán)冗余光端機(jī)用于：組成環(huán)狀光纖網(wǎng)來實(shí)現(xiàn)RS-232/RS-485（或者RS-422、TTL等)的多機(jī)通信，并且同時(shí)有兩路相互冗余的環(huán)狀光纖網(wǎng)。由于OPT22[S]同時(shí)可以接兩個(gè)光纖環(huán)網(wǎng)，當(dāng)其中一個(gè)環(huán)網(wǎng)的光纖斷了時(shí)，另外一個(gè)光纖環(huán)網(wǎng)繼續(xù)以單環(huán)光纖網(wǎng)通信。這樣大大增加了串口光纖通信的可靠性。

　　OPT22[S]采用了波仕核心技術(shù)的大規(guī)模專用集成電路，是世界上最小的串口雙環(huán)冗余光端機(jī)。波仕獨(dú)有的零延時(shí)自動(dòng)切換技術(shù)，性能大大優(yōu)于存在切換時(shí)間的其它雙環(huán)自愈型光端機(jī)產(chǎn)品。OPT22[S]代表了當(dāng)今串口光纖通信產(chǎn)品的頂尖水平。專利產(chǎn)品，謹(jǐn)防假冒！專利號(hào)：200830078256。

　　波仕OPT22[S]系列串口雙環(huán)冗余光端機(jī)的外形為DB-25/DB-25轉(zhuǎn)接盒大小（如圖5），使用一對(duì)多模ST光纖接頭（OPT22）或者一對(duì)單模ST光纖接頭（OPT22S） ，上側(cè)面一個(gè)有一個(gè)接RS-232、RS-485口的DB-9針座（ 帶配接線端子 ），下側(cè)面有接 5V 電源的兩個(gè)端子。緊靠電源端子是用于選擇“主機(jī)”和“從機(jī)”狀態(tài)的跳線。OPT22[S]需要外接直流5V電源（±0.5V）。雙環(huán)組網(wǎng)時(shí)，OPT22[S]的TX1接相鄰OPT22[S]的RX1，TX2接相鄰OPT22[S]的RX2。

圖5 OPT22組成的雙環(huán)光纖多機(jī)通信圖

　　五 對(duì)串式光纖多機(jī)通信方式

　　波仕電子的RS-485/光纖轉(zhuǎn)換器OPT485[S]、CAN/光纖轉(zhuǎn)換器OPT-CAN[S]本身都可以一對(duì)一對(duì)地串接（級(jí)聯(lián)）來進(jìn)行簡單的多機(jī)通信。在這種對(duì)串式光纖網(wǎng)中，背靠背互連的兩個(gè)OPT485[S]可以代替一個(gè)總線式光纖網(wǎng)中的一個(gè)OPT485EX[S]。

　　這種組網(wǎng)的方式比較靈活，缺點(diǎn)是不可過多級(jí)的級(jí)聯(lián)，另外多個(gè)OPT485[S]的RS-485信號(hào)（A,B，GND）或者多個(gè)OPT-CAN[S]的CAN信號(hào)并聯(lián)在一起時(shí)，必須保證這個(gè)局部的RS-485總線不開叉，參見波仕網(wǎng)站的CAN多機(jī)通信圖。

　　在圖5中，左邊的1號(hào)OPT232-9（RS-232/光纖轉(zhuǎn)換器）與2號(hào)OPT485構(gòu)成一對(duì)。只有上位機(jī)串口為RS-232口才可以選OPT232-9，否則就選RS-232/RS-485通用的OPT485。2號(hào)OPT485在接線端子恢復(fù)出RS-485信號(hào)A-B。這對(duì)A-B信號(hào)與3號(hào)OPT485以及4號(hào)OPT485的A-B信號(hào)可以組成一個(gè)局部的RS-485總線。這個(gè)總線的A-B還可以接其他RS-485設(shè)備。3號(hào)OPT485與5號(hào)OPT485也構(gòu)成一對(duì)，在5號(hào)OPT485接線端子處恢復(fù)出RS-485信號(hào)，并且可以繼續(xù)級(jí)聯(lián)下去。4號(hào)與6號(hào)同理。

　　大多數(shù)情況下，對(duì)串式光纖多機(jī)通信是沒有分支的。也就是沒有4號(hào)和6號(hào)。

　　用OPT-CAN[S]構(gòu)成的CAN光纖多機(jī)通信原理是一樣的。

　　波仕的OPT485[S]以及OPT-CAN[S]等產(chǎn)品因?yàn)榫哂袃?nèi)部零延時(shí)自動(dòng)切換功能，所以才可以實(shí)現(xiàn)對(duì)串式光纖多機(jī)通信。其它廠家的產(chǎn)品因?yàn)楸旧碛醒訒r(shí)所以在級(jí)聯(lián)之后會(huì)累積延時(shí)導(dǎo)致通信失敗。波仕的CAN/光纖轉(zhuǎn)換器OPT-CAN[S]因?yàn)榭梢宰龅脚c協(xié)議無關(guān)所以才可以這樣實(shí)現(xiàn)這樣的對(duì)串式光纖多機(jī)通信。

圖6 對(duì)串式光纖多機(jī)通信圖

　　以上介紹的幾種串口光纖通信的組網(wǎng)方式可以直接用于接RS-232、RS-485或者RS-422以及CAN口。因?yàn)镽S-232、RS-485或者RS-422的通信協(xié)議都是一樣的，都是RS-232協(xié)議。對(duì)于其它常用通信接口，比如USB口、以太網(wǎng)口，盡管通信協(xié)議與RS-232協(xié)議完全不一樣，但是波仕電子有相應(yīng)的產(chǎn)品讓它們可以接入同一個(gè)串口光纖通信網(wǎng)。波仕的OPTU232L1（多模）或者OPTU232SL1（單模）是將USB口轉(zhuǎn)換為光纖通信的轉(zhuǎn)換器，而且符合RS-232串口通信協(xié)議。波仕的OPET232L1是將以太網(wǎng)口轉(zhuǎn)換為光纖通信的轉(zhuǎn)換器，而且符合RS-232串口通信協(xié)議。有了這些產(chǎn)品以后，那么USB口、以太網(wǎng)口都可以接入以上介紹的幾種串口光纖通信的組網(wǎng)方式的光纖網(wǎng)。而對(duì)于CAN協(xié)議，必須先使用CAN/RS-232協(xié)議轉(zhuǎn)換器，然后配接RS-232/光纖轉(zhuǎn)換器再接入串口光纖通信網(wǎng)。