一种基于光纤网络的工业现场总线的光电收发系统技术方案

本申请公开了一种基于无源光纤网络的工业现场总线的光电收发系统，包括：主设备；通过电缆与主设备连接的主光电收发器；通过光纤与主光电收发器连接的分光器；通过光纤与分光器连接的N个从光电收发器；N为不小于2的正整数；通过电缆分别与N个从光电收发器连接的N个从设备，且每一个从设备基于与该从设备连接的从光电收发器、分光器以及主光电收发器实现与主设备之间的通信连接。应用本申请的方案，降低了光纤的数量，也降低了光电收发器的数量，有利于节约成本。

【技术实现步骤摘要】
一种基于光纤网络的工业现场总线的光电收发系统
本专利技术涉及工业现场通信
，特别是涉及一种基于光纤网络的工业现场总线的光电收发系统。
技术介绍
随着经济与技术的不断发展，目前工厂的规模越来越大，设备越来越多，装置与组成越来越分散，工厂的控制设备的规模也越来越复杂。目前，在进行控制设备间的信息传输时，通常采用Profibus-DP、Modbus、CAN等现场总线，大于200m的长距离时，则需要将现场总线转换为光纤信号进行远距离传输。但是，目前的传输方案只能实现点对点的光纤信号传输，当工业现场的分散点较多时，便需要大量的光纤进行连接，光纤传输设备数量也大量增加。可参阅图1，装置1-4需要与设备5通信时，设备5需要配置4套相互独立的通信线路，例如，设备5通过光电收发器5，光电收发器3与装置3通信连接，设备5通过光电收发器6，光电收发器1与装置1通信连接。即使多个装置之间较近，也需要独立铺设传输光纤，如果是需要冗余使用的设备，则至少需要2根单模光纤或2对多模光纤。随着工厂的装置数量的不断增多，导致采用光纤进行信息传输需要使用到大量的长光纤进行铺设，一方面，光纤用量较大后会导致工厂的建设成本上升，另一方面，工业现场的环境复杂，光纤数量增大会增加光纤故障情况的发生次数，而光纤故障后，需要重新进行光纤熔接来完成修复，操作较为复杂，耗时也比较长，导致光纤通信在传输工业现场总线信号时受到了很大的限制，部分工厂甚至直接放弃使用。综上所述，如何减少光纤的使用数量，节约成本，是目前本领域技术人员急需解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于光纤网络的工业现场总线的光电收发系统，以减少光纤的使用数量，节约成本。为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种基于无源光纤网络的工业现场总线的光电收发系统，包括：主设备；通过电缆与所述主设备连接的主光电收发器；通过光纤与所述主光电收发器连接的分光器；通过光纤与所述分光器连接的N个从光电收发器；N为不小于2的正整数；通过电缆分别与N个从光电收发器连接的N个从设备，且每一个从设备基于与该从设备连接的从光电收发器、所述分光器以及所述主光电收发器实现与所述主设备之间的通信连接。优选的，针对所述主光电收发器或者任意一个从光电收发器，该光电收发器将电信号转换为光信号的过程包括：按照预设的编码规则，将低频电信号编码为高频信号之后再通过光纤接口进行信号发送；相应的，针对所述主光电收发器或者任意一个从光电收发器，该光电收发器将光信号转换为电信号的过程包括：按照预设的解码规则，将从光纤接口接收的高频信号解码为低频电信号之后再进行信号发送。优选的，预设的所述编码规则为：采用第一频率的矩形波作为基础频率，采用第二频率作为计数时钟，在电信号的下降沿处，将调制出的高频信号的低电平拉长k个时钟周期；在电信号的上升沿处，将调制出的高频信号的高电平拉长k个时钟周期；在电信号不发生跳变时，调制出的高频信号为频率等于所述第一频率的矩形波；其中，所述第二频率高于所述第一频率，所述第一频率高于电信号的频率，k为预设的正整数。优选的，预设的所述解码规则为：采用所述第一频率作为基础频率，采用所述第二频率作为计数时钟，当从光纤接口接收的高频信号的低电平持续时间超过p个时钟周期且不超过k个时钟周期时，将解码出的低频电信号的电平拉低；当从光纤接口接收的高频信号的高电平持续时间超过p个时钟周期且不超过k个时钟周期时，将解码出的低频电信号的电平拉高；当从光纤接口接收的高频信号的高电平持续时间不超过p个时钟周期且低电平持续时间也不超过p个时钟周期时，将解码出的低频电信号的电平保持不变；其中，k，p均为正整数且p小于k。优选的，所述主设备具体用于：通过所述主光电收发器，所述分光器以及N个从光电收发器，将询问数据发送至N个从设备，以使得所述询问数据所针对的N个从设备中的目标从设备在接收到所述询问数据之后，通过与所述目标从设备连接的从光电收发器，所述分光器以及所述主光电收发器，将反馈数据发送至所述主设备。优选的，所述主光电收发器的接收功能以及发送功能均保持为开启状态，N个从光电收发器的接收功能均保持为开启状态；并且针对N个从光电收发器中的任意一个从光电收发器，该从光电收发器将反馈数据发送至所述主设备之后，该从光电收发器持续发送第一频率的矩形波，直至该从光电收发器接收到并非针对与该从光电收发器连接的从设备的询问数据时，该从光电收发器停止发送第一频率的矩形波。优选的，所述第一频率为24MHz，所述第二频率为96MHz。优选的，还包括：通过电缆与所述主设备连接的二类主光电收发器；通过光纤与所述二类主光电收发器连接二类从光电收发器，且所述二类从光电收发器通过电缆与M个从设备连接，M个从设备中的每一个从设备均基于所述二类从光电收发器以及所述二类主光电收发器实现与所述主设备之间的通信连接；M为不小于2的正整数。本申请的方案中，主设备10通过电缆与主光电收发器20连接，分光器30通过光纤与主光电收发器20连接，并且分光器30通过光纤与N个从光电收发器40连接，可以看出，相较于传统方案中的点对点的连接方式，本申请的方案中，主光电收发器20到分光器30的这段距离降低了光纤的数量，也就有利于节约成本。并且也降低了方案所需要的光电收发器的数量。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为传统的一种工业现场总线的光电收发系统的结构示意图；图2为本专利技术一种具体实施方式中的基于无源光纤网络的工业现场总线的光电收发系统的结构示意图；图3为本专利技术一种具体实施方式中的光电收发器硬件架构图；图4为本专利技术一种具体实施方式中的光电收发器的Profibus-DP通信的编码波形示意图；图5为本专利技术一种具体实施方式中的光电收发器接收光信号并解码输出Profibus-DP的波形示意图；图6为本专利技术中另一种实施方式中的基于无源光纤网络的工业现场总线的光电收发系统的结构示意图。具体实施方式本专利技术的核心是提供一种基于无源光纤网络的工业现场总线的光电收发系统，降低了光纤的数量，也降低了方案所需要的光电收发器的数量，也就有利于节约成本。为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参考图2，图2为本专利技术中一种基于无源光纤网络的工业现场总线本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于无源光纤网络的工业现场总线的光电收发系统，其特征在于，包括：/n主设备；/n通过电缆与所述主设备连接的主光电收发器；/n通过光纤与所述主光电收发器连接的分光器；/n通过光纤与所述分光器连接的N个从光电收发器；N为不小于2的正整数；/n通过电缆分别与N个从光电收发器连接的N个从设备，且每一个从设备基于与该从设备连接的从光电收发器、所述分光器以及所述主光电收发器实现与所述主设备之间的通信连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于无源光纤网络的工业现场总线的光电收发系统，其特征在于，包括：
主设备；
通过电缆与所述主设备连接的主光电收发器；
通过光纤与所述主光电收发器连接的分光器；
通过光纤与所述分光器连接的N个从光电收发器；N为不小于2的正整数；
通过电缆分别与N个从光电收发器连接的N个从设备，且每一个从设备基于与该从设备连接的从光电收发器、所述分光器以及所述主光电收发器实现与所述主设备之间的通信连接。


2.根据权利要求1所述的基于光纤网络的工业现场总线的光电收发系统，其特征在于，针对所述主光电收发器或者任意一个从光电收发器，该光电收发器将电信号转换为光信号的过程包括：按照预设的编码规则，将低频电信号编码为高频信号之后再通过光纤接口进行信号发送；
相应的，针对所述主光电收发器或者任意一个从光电收发器，该光电收发器将光信号转换为电信号的过程包括：按照预设的解码规则，将从光纤接口接收的高频信号解码为低频电信号之后再进行信号发送。


3.根据权利要求2所述的基于光纤网络的工业现场总线的光电收发系统，其特征在于，预设的所述编码规则为：
采用第一频率的矩形波作为基础频率，采用第二频率作为计数时钟，在电信号的下降沿处，将调制出的高频信号的低电平拉长k个时钟周期；在电信号的上升沿处，将调制出的高频信号的高电平拉长k个时钟周期；在电信号不发生跳变时，调制出的高频信号为频率等于所述第一频率的矩形波；
其中，所述第二频率高于所述第一频率，所述第一频率高于电信号的频率，k为预设的正整数。


4.根据权利要求3所述的基于光纤网络的工业现场总线的光电收发系统，其特征在于，预设的所述解码规则为：
采用所述第一频率作为基础频率，采用所述第二频率作为计数时钟，当从光纤接口接收的高频信号的低电平持续时间超过p个时钟周期且不超过k个时钟周期时，将解码出的低频电信号的电平拉低；当从光纤接口...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘建中，魏毅，刘志哲，冯经韬，王轩，
申请(专利权)人：杭州和利时自动化有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33