一種無源分光rs-485光纖總線接入方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及工業(yè)制造領(lǐng)域，具體涉及一種無源分光RS-485光纖總線接入方法，及實(shí)施該方法的系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]智能儀表是隨著80年代初單片機(jī)技術(shù)的成熟而發(fā)展起來的，現(xiàn)在世界儀表市場基本被智能儀表所壟斷。宄其原因就是企業(yè)信息化的需要，企業(yè)在儀表選型時其中的一個必要條件就是要具有聯(lián)網(wǎng)通信接口。最初是數(shù)據(jù)模擬信號輸出簡單過程量，后來儀表接口是RS-232接口，這種接口可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)的通信方式，但這種方式不能實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)功能。隨后出現(xiàn)的RS-485解決了這個問題。
[0003]RS-485采用差分信號負(fù)邏輯，-2V?-6V表示“0”，+2V?+6V表示“I”。RS-485有兩線制和四線制兩種接線，四線制只能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)的通信方式，現(xiàn)很少采用，現(xiàn)在多采用的是兩線制接線方式，這種接線方式為總線式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在同一總線上一般最多可以掛接32個結(jié)點(diǎn)。在RS-485通信網(wǎng)絡(luò)中一般采用的是主從通信方式，即一個主機(jī)帶多個從機(jī)。連接RS-485通信鏈路時用一對雙絞線將各個接口的端連接起來。
[0004]傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟话悴捎媒K端匹配的總線型結(jié)構(gòu)，不支持環(huán)形或星形網(wǎng)絡(luò)。組網(wǎng)介質(zhì)主要有雙絞線電纜和光纖，雙絞線電纜和光纖在構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)時，具有如下問題:
[0005](I)共模干擾:RS_485接口采用差分方式傳輸信號方式，并不需要相對于某個參照點(diǎn)來檢測信號，系統(tǒng)只需檢測兩線之間的電位差就可以了。但人們往往忽視了收發(fā)器有一定的共模電壓范圍，RS-485收發(fā)器共模電壓范圍為-7?+12V，只有滿足上述條件，整個網(wǎng)絡(luò)才能正常工作。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)線路中共模電壓超出此范圍時就會影響通信的穩(wěn)定可靠，甚至損壞接口。
[0006](2)EM1:發(fā)送驅(qū)動器輸出信號中的共模部分需要一個返回通路，如沒有一個低阻的返回通道(信號地)，就會以輻射的形式返回源端，整個總線就會像一個巨大的天線向外輻射電磁波。
[0007](3)采用一條雙絞線電纜作總線，將各個節(jié)點(diǎn)串接起來，從總線到每個節(jié)點(diǎn)的引出線長度應(yīng)盡量短，以便使引出線中的反射信號對總線信號的影響最低。
[0008](4)采用一條雙絞線電纜作總線的最大通信距離約為1219m，最大傳輸速率為10Mbps，傳輸速率與傳輸距離成反比，在10KbpS的傳輸速率下，才可以達(dá)到最大的通信距離，如果需傳輸更長的距離，需要加485中繼器。隨著傳輸距離的增加，通信速率會急速下降，并不能保證高速遠(yuǎn)距離的通信要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種遠(yuǎn)距離、高速、大容量、采用RS-485結(jié)合光纖通信，通信可靠性高的無源分光RS-485光纖總線接入方法及實(shí)施該方法的系統(tǒng)。
[0010]本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案為:
[0011]一種無源分光RS-485光纖總線接入方法，其包括以下步驟:
[0012](I)設(shè)置RS-485總線控制端；
[0013](2)設(shè)置無源RS-485光網(wǎng)絡(luò)局端，且無源RS-485光網(wǎng)絡(luò)局端的一端連接RS-485總線控制端；
[0014](3)設(shè)置無源RS-485光網(wǎng)絡(luò)終端，且無源RS-485光網(wǎng)絡(luò)終端的一端連接無源RS-485光網(wǎng)絡(luò)局端的另一端；
[0015](4)設(shè)置用戶終端設(shè)備，且用戶終端設(shè)備連接無源RS-485光網(wǎng)絡(luò)終端的另一端；
[0016](5)工作時，RS-485總線控制端發(fā)出控制信號，并通過總線傳輸至無源RS-485光網(wǎng)絡(luò)局端，無源RS-485光網(wǎng)絡(luò)端局將控制信號轉(zhuǎn)換成TTL邏輯信號后，然后根據(jù)通信邏輯，將TTL邏輯信號轉(zhuǎn)換成光信號，然后由光纖，將光信號傳輸至無源RS-485光網(wǎng)絡(luò)終端，無源RS-485光網(wǎng)絡(luò)終端將光信號轉(zhuǎn)換成RS-485總線邏輯電平信號，從而控制與無源RS-485光網(wǎng)絡(luò)終端連接的用戶終端設(shè)備；
[0017](6)用戶終端設(shè)備將反饋數(shù)據(jù)信號通過無源RS-485光網(wǎng)絡(luò)終端，轉(zhuǎn)換成光信號，然后通過光纖將光信號傳輸至無源RS-485光網(wǎng)絡(luò)局端，由無源RS-485光網(wǎng)絡(luò)局端將信號轉(zhuǎn)換成RS-485總線電平或是RS-232電平信號，傳輸至RS-485總線控制端的RS-485或是RS-232 接口。
[0018]所述無源RS-485光網(wǎng)絡(luò)局端包括電源模塊，主控板，多個平面波導(dǎo)型光分路器和多個光口，其中，所述主控板包括RS-232中控接口，RS-485中控接口，兩路RS-485級聯(lián)接口，多個光電轉(zhuǎn)換模塊和總線仲裁處理器，所述RS-232中控接口、RS-485中控接口和兩路RS-485級聯(lián)接口連接總線仲裁處理器和RS-485總線控制端，所述多個光電轉(zhuǎn)換模塊一端連接總線仲裁處理器，另一端連接平面波導(dǎo)型光分路器一端，平面波導(dǎo)型光分路器另一端連接光口。
[0019]所述無源RS-485光網(wǎng)絡(luò)終端包括單端口 RS-485光網(wǎng)絡(luò)終端、嵌入式RS-485光網(wǎng)絡(luò)終端和多端口 RS-485光網(wǎng)絡(luò)終端，其中，所述單端口 RS-485光網(wǎng)絡(luò)終端包括依次連接的光口、光電轉(zhuǎn)換模塊、高速光耦、RS-485接口芯片和三級防雷電路；嵌入式RS-485光網(wǎng)絡(luò)終端包括依次連接的光口、光電轉(zhuǎn)換單元、高速光耦、RS-485接口芯片和三級防雷電路；所述多端口 RS-485光網(wǎng)絡(luò)終端包括依次連接的光口，光電轉(zhuǎn)換模塊，總線仲裁處理器，高速光耦、RS-485接口芯片和三級防雷電路，其還包括與處理芯片相連接的一路上行光纖接口、兩路級聯(lián)光口和兩路RS-485級聯(lián)接口。
[0020]所述光電轉(zhuǎn)換模塊將總線仲裁處理器送出的TTL電平控制信號轉(zhuǎn)換成光信號送到平面波導(dǎo)型光分路器，并將平面波導(dǎo)型光分路器送回來的光信號還原成總線仲裁處理器可以處理的TTL電平信號。
[0021]所述光電轉(zhuǎn)換模塊包括發(fā)射單元和接收單元；發(fā)射單元包括激光驅(qū)動器和激光器；接收單元包括光電二極管和放大比較電路，發(fā)射單元接收到總線仲裁處理器處理過的RS-485總線邏輯電平“O”時驅(qū)動激光器發(fā)光，發(fā)出邏輯“O”的光信號，在接收到總線仲裁處理器處理過的RS-485總線邏輯電平“I”時，驅(qū)動電路不驅(qū)動激光器發(fā)光，產(chǎn)生邏輯“I”的光信號，接收單元在接收到無源RS-485光網(wǎng)絡(luò)終端發(fā)送來的邏輯“O”光信號，將此光信號轉(zhuǎn)換成總線仲裁處理器可以處理的邏輯“1”TTL高電平信號，總線仲裁處理器將此信號轉(zhuǎn)化為邏輯“0”TTL低電平信號，送到RS-485總線驅(qū)動芯片后傳送到RS-485總線控制端，在沒有光信號輸入時，將此光信號轉(zhuǎn)換成總線仲裁處理器可以處理的邏輯“0”TTL低電平信號，總線仲裁處理器將此信號轉(zhuǎn)化為邏輯“I”TTL高電平信號，送到RS-485總線驅(qū)動芯片后傳送到RS-485總線控制端。
[0022]所述無源RS-485光網(wǎng)絡(luò)終端光電轉(zhuǎn)換模塊的接收單元將無源RS-485光網(wǎng)絡(luò)局端發(fā)送過來的光信號轉(zhuǎn)換成TTL邏輯電平信號，經(jīng)相位轉(zhuǎn)換后送到高速光耦的發(fā)光二極管引腳，發(fā)光二極管是否發(fā)光由輸入邏輯狀態(tài)決定，對高速光耦的光敏器件，將光信號邏輯轉(zhuǎn)換相應(yīng)的邏輯電平輸出，從而實(shí)現(xiàn)電氣隔離，并將數(shù)據(jù)發(fā)送RS-485接口芯片驅(qū)動到數(shù)據(jù)總線上；當(dāng)用戶終端設(shè)備通過RS-485總線發(fā)送數(shù)據(jù)時，RS-485接口芯片將RS-485電平轉(zhuǎn)換成TTL邏輯電平信號送到高速光耦的發(fā)光二極管引腳，發(fā)光二極管是否發(fā)光是由輸入邏輯狀態(tài)決定的，對應(yīng)高速光耦的光敏器件，將光信號邏輯轉(zhuǎn)換相應(yīng)的邏輯電平輸出，從而實(shí)現(xiàn)電氣隔離，數(shù)據(jù)相位轉(zhuǎn)換后送到光電轉(zhuǎn)換模塊的發(fā)射單元，經(jīng)局端設(shè)備送到RS-485控制端，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集。
[0023]一種實(shí)施所述方法的系統(tǒng)，其包括依次連接的RS-485總線控制端，無源RS-485光網(wǎng)絡(luò)局端，無源RS-485光網(wǎng)絡(luò)終端和用戶終端設(shè)備，其中所述RS-485總線控制端發(fā)出控制信號，并通過總線傳輸至無源RS-485光網(wǎng)絡(luò)局端，無源RS-485光網(wǎng)絡(luò)局端將控制信號轉(zhuǎn)換成TTL邏輯信號后，然后將TTL邏輯信號轉(zhuǎn)換成光信號，由光纖將光信號傳輸至無源RS-485光網(wǎng)絡(luò)終端，無源RS-485光網(wǎng)絡(luò)終端將光信號轉(zhuǎn)換成RS-485總線邏輯電平信號，從而控制與無源RS-485光網(wǎng)絡(luò)終端連接的用戶終端設(shè)備；用戶終端設(shè)備將反饋數(shù)據(jù)信號通過無源RS-485光網(wǎng)絡(luò)終端，轉(zhuǎn)換成光信號，然后通過光纖將光信號傳輸至無源RS-485光網(wǎng)絡(luò)局端，由無源RS-485光網(wǎng)絡(luò)局端將信號轉(zhuǎn)換成RS-485總線電平或是RS232電平信號，然后傳輸至RS-485總線控制端。
[0024]所述無源RS-485光網(wǎng)絡(luò)局端包括電源模塊，主控板，多個平面波導(dǎo)型光分路器和多個光口，其中，所述主控板包括RS-232中控接口，RS-485中控接口，兩路RS-485級聯(lián)接口，多個光電轉(zhuǎn)換模塊和總線仲裁處理器，所述RS-232中控接口、RS-485中控接口和兩路RS-485級聯(lián)接口連接總線仲裁處理器和RS-485總線控制端，所述多個光電轉(zhuǎn)換模塊一端連接總線仲裁處理器，另一端連接平面波導(dǎo)型光分路器一端，平面波導(dǎo)型光分路器另一端連接光口。
[0025]所述無源RS-485光網(wǎng)絡(luò)終端包括單端口 RS-485光網(wǎng)絡(luò)終端、嵌入式RS-485光網(wǎng)絡(luò)終端和多端口 RS-485光網(wǎng)絡(luò)終端，其中，所述單端口 RS-485光網(wǎng)絡(luò)終端包括依次連接的光口、光電轉(zhuǎn)換模塊、