浅析光纤在工业控制领域中的应用.docx

　　浅析光纤在工业控制领域中的应用 　　摘要进入21世纪以来，通信系统光进铜退的趋势已经日趋明显。在通信网络中光纤基本全面替代铜线的时候，在工业控制这个特殊的领域，光纤也显现出非同寻常的优越性。 　　通过与传统铜线系统进行全面系统的对比，相信在不久的未来光纤通信系统也会在工业控制领域全面替代铜线系统。 　　关键词光纤控制系统，铜线控制系统，应用，比较，分析随着工业控制技术的快速发展，光纤控制系统已经越来越多的进入了人们的视野。光纤控制系统发展如此之快是与其应用上的无可比拟的优越性有关。首先是作为传输介质的光纤比起比起传统的电缆有许多显著优点，例如 　　（1）通信容量大。理论上，一根头发丝粗细的光纤可以同时传输1000亿路语音，实际应用上也可以传输24万路。 　　（2）抗干扰性强，光信号在传输时，仅在纤芯内部进行，不同光纤芯线之间几乎不存在相互串扰。光纤通信不受电磁干扰，耐腐蚀。良好的弯曲特性。 　　（3）体积小，重量轻，便于施工和维护。这些优点非常适合于工业控制上的应用。 　　（4）可以节约大量的金属材料。据推算，使用1000km的光纤，可以节约150吨铜，500吨铝（或铅）。而制造光纤的二氧化硅材料非常丰富。 　　（5）成本低，价格便宜。光纤的成本比铜缆低得很多。目前，每芯光纤的价格是5类线铜缆的1/8。 　　光纤控制系统应用工业控制领域还有有许多铜线和同轴电缆系统无法比拟的优点。因为光纤不带电，所以它们是用于易燃、易爆等危险环境的理想方法，在这种环境下，如果使用铜线，当铜线护套破裂时从缺口处爆出的火花将会引起爆炸事故的发生。而且，如果光纤被破坏，对人类也不会造成电击的危险。另外，并不像用于结构性配线安装的传统铜线和铝线会发生腐蚀一样，玻璃纤维是耐蚀的材料。尤其是在信号传输方面，光纤有着传统电缆所无可比拟的优点。因为光纤不会受电磁场的干涉影响，所以光纤提供了比铜线更清晰的信号。 　　当然，光纤控制系统也有其不足的方面。比如，分路耦合不方便，弯曲半径不能太小等不足。这些问题随着光纤技术的快速发展，都已经得到解决。至于设备价格问题，比如，光接口器件的使用量较多，会因此带来系统安装成本上升，但是随着光通信事业的发展，这些元器件将会大批量生产，其使用会更方便，价格会更便宜。 　　现今在工业控制领域应用较多的光纤类型主要有三种普通多模光纤塑料包层多模光纤塑料光纤。在工业控制领域使用的光纤对于安装和使用的环境决定了单模光纤由于过小的纤芯直径9靘不适合在这种情况下使用。普通多模光纤的纤芯直径一般都在50——62.5靘之间，较大的纤芯使得多模光纤的跳线在使用中对于震动或者接头偏移的冗余优于单模光纤，增加了设备在运行中的可靠性。塑料包层多模光纤的纤芯直径增加到200——600靘，相比普通多模光纤对于震动和偏移的冗余更高，对于安装精度的要求也相对比较低。塑料光纤由于其衰减过大的特性，在数据传输时只能在较短的距离内使用。 　　光纤控制系统现在已经广泛应用于重型设备，船舶制造，航天航空，汽车制造等诸多领域。 　　在我国“十二五”规划期间，新能源的开发和利用已经上升到了国家战略的高度。其中风能和太阳能更是发展的重点。在风力发电系统中现在已经广泛的使用了光纤控制系统来提高效率，降低成本。相比传统的铜线，光纤在风机塔筒内强电场的作用下对于信号传输没有任何的干扰。光纤控制系统也可以广泛的应用于太阳能电厂内太阳能电池板的控制，节省空间，同样没有电磁干扰的问题。我国一直都是世界重型机械的生产大国，近几年在一些重型机械比如港口设备，高速列车等产品上面也越来越多的采用了光纤控制系统来替代传统的铜线控制系统。光纤控制系统在这类设备上的优势也是十分的显著，带宽高，重量轻，柔韧性好，节省排线空间，价格便宜等等。 　　近几年我国造船业迅猛发展，虽然目前对光纤在舰船的应用有许多研究，但根据现有资料表明，除了少量的科考船，军舰和水上居住船艇已经应用上了光纤外，光纤在商船上作为通信应用还几乎属于空白。在我国的科学考察船上已经利用了光纤作为船舶驾驶台和机舱的信号检测传输，多年来的船上实际应用，证明光纤产品在船舶上的应用是可行的，要传输大量的信号，必须使用光纤。在某些船上，已经对部署以光纤为信道的EPON网络进行了研究，并得到实际应用。主要用于提供视频监控，接入互联网，文档、邮件、数据库等服务。 　　光纤通信系统在航空航天业也有广泛的应用。粗略计算一架商业飞机飞行1年，其重量每减少1kg，其燃料将节省100L。飞机上很多数据传输和控制系统都用的是铜线，其重量几乎是每英寸4kg，在同样的长度下，铜线的重量将是塑料光纤的5倍，是石英光纤的15倍。例如在一般的大型飞机上有不少于150——170km的铜线，其中50%——60%是用于数据传输和信号，如果将这些铜线全部用光纤系