基于塑料光纤的EtherCat网络传输系统

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1、基于塑料光纤的EtherCat网络传输系统摘要：文章提出一种基于塑料光纤的EtherCAT网络传输系统，该系统在恶劣的、嘈杂的工作环境中可以提供稳定、可靠的通信线路，能够高速地传输控制信号和指令，采用塑料光纤可以避免因使用金属电缆线路而受电磁干扰导致通信传输中断的危险，本传输系统将利用其自带的数据传输物理光纤接口通过塑料光纤连接主从设备，通过工业以太网EtherCAT网络进行数据传输，实时监控和控制管理，这样的光纤数据传输系统不仅适合于低成本的实时控制监控设备的连接，也适合于实时高速的大数据量的设备进行连接；由于本光纤传输系统

2、是通过工业以太网EtherCAT网络进行数据传输，以EtherCAT网络完美兼容标准以太网协议IEEE802.3U的特点，也对未来为设备更新硬件性能和日常维护减少了维护成本。关键词：通信技术；光纤传输；塑料光纤；工业以太网EtherCAT网络引言本传输系统中采用的是EtherCAT网络，但EtherCAT网络的最高传输速率可达到100Mb/s,为了解决电磁干扰对EtherCAT网络的影响，本项目提出一种采用塑料光纤进行传输的传输介质，由于传统的石英光纤非常容易碎，而且安装难度大，衔接时需要配置专门的设备，所以石英光线不适合于进

3、行远距离的实时通讯使用且成本费用太高。本文采用的塑料光纤具有质轻、柔软，更耐破坏（振动和弯曲）以及有着优异的拉伸强度、耐用性和占用空间小等特点，非常适合于在恶劣、不稳定的工作现场使用。另外，这种塑料光纤的切割、布线、粘结、抛光和其他加工都很容易。由于有较大直径，塑料光纤安装和与器件、光源、探测器等的连接不需要特别的工具，其操作简单方便且低成本，同时，塑料光纤的连接对端面藏留的灰尘和碎屑不敏感。塑料光纤收发模块选用650nm波长的LED红光光源，可见光谱操作使得人眼安全，快速排除故障，这样可以保证主设备与各个分散的从设备进行数据

4、交换时的安全性、稳定性和可靠性。随着塑料光纤技术日益成熟，价格已经和普通以太网设备相差不远，同时塑料光纤的使用寿命较长，兼容性很高，在网络高速发展中，塑料光纤都是通用的，POF光纤具有极高的安全性和保密性，难以被偷听；光纤接入方案面临进一步降低成本的压力，这恰好给塑料光纤的普及提供了非常好的契机，塑料光纤将成为普遍和大量应用的光纤。1工业以太网EtherCAT塑料光纤传输系统硬件设计1.1EtherCAT网络光纤传输系统整体思路采用光纤传输在EtherCAT网络已经不是什么新的技术，德国倍福公司曾推出一款EtherCAT网络通

5、过数据传输介质多模玻璃光纤（也叫石英光纤）或以太网电缆/EtherCAT电缆（最低CAT5,屏蔽型）进行连接的EtherCAT耦合器EK1501-0100,石英光纤在通讯行业遍及运用，但由于石英光纤在光纤耦合互接中精度需求高及光纤配置器材贵重等原因，大大提高了石英光纤的衔接本钱，约束了其在接点多的短距离传输范畴的运用。本文基于塑料光纤的EtherCAT网络传输系统，解决了光纤在布局实施困难，现场环境恶劣，衔接成本和衔接时产生不必要的费用；塑料光纤（POF）与石英光纤对比，具有以下长处：疾速设备：POF能够很简略地穿过狭小的穿线

6、管，布线所占的空间小；简略衔接：POF在加工上能够很简略地剪断和衔接，不必抛光、粘结也能达到极好的衔接作用，也不必为了衔接而选用专用的设备；低价成本：由于具有以上2个长处，所以选用POF做传输介质的网络接入系统，其造价要比石英光纤接入系统的成本要低；抗震耐用：POF光纤有质轻、柔软，更耐破坏（振动和弯曲）以及有着优异的拉伸强度、耐用性等特点，能够经受更大的轰动。安全可靠：选用650nm的LED红光光源时，安装者肉眼可见到传输的红光也容易判断光纤的连接是否成功。1.2光电介质转换芯片选型本文选用ICPIus公司的IP113ALF

7、光电介质转换芯片，?芯片内置一个2端口交换机，支持直通转发，内置128KBRAM数据缓冲器，内置看门狗定时器来进行内部监控，支持EEPROM寄存器进行配置，采用0.25uCOMS技术，具有高噪音免疫功能，高性能，所需功耗小，完成10/100BASE-TX到100BASE-FX的转换功能，支持链路故障穿越功能，自动MDI-MDIX功能，工作性能稳定且可靠，可以通过访问芯片的串行管理接口（SMI）改变芯片内部的寄存器设置；自动识别介质信号的传输速率，并实现全双工/半双工自适应自动转换；支持IEEE802.3U局域网等常用网络通讯标

8、准，以保证收发器有良好的兼容性。1.3光纤收发器选型选用Firecomms公司推出的一款高速率通信收发一体的光纤模块EDL301T,它是采用Optolock设计可提供高达250Mbps传输速率的工业级收发器，兼容IEEE802.3U等通信标准，采用650nm的红光（LED）,