Page 38 - 网络电信2023年9月刊

解 决 方 案

用于DCS远距离通信的RS485转光纤模块设计

荣亚迪，吴胜华，王 强
南京邮电大学

摘要:针对在DCS系统中DPU与I/O卡件进行ＲS485通信会产生电信号的衰减、易受到电磁干扰，数
据需要远距离传输的要求，设计了一种用于DCS远距离通信的ＲS485转光纤模块。该模块主要包含光模
块、ＲS485通讯芯片和保护电路，通过光模块可以将ＲS485通讯芯片发送的电信号转化为光信号，实现
DPU与较远距离的I/O卡件进行数据交互。实验结果表明:该模块可以实现数据的可靠传输，有效地解决了
在远距离情况下集散控制系统主控与卡件稳定通信问题，具有较好的实用性。
关键词: DCS; ＲS485; 光模块; 光纤; 保护电路; 远距离

引言 为光信号，也可以将光信号转换为电信号。ＲS485通讯芯片与
在工业控制领域中，ＲS485通信由于其硬件设计简单、 光模块连接将转化后的电信号转换为差分信号。自动切换电路
传输数据量大、控制方便等优点而被广泛应用，但是常用的 完成光电信号的自动切换。同时增加了保护电路模块可以应对
ＲS485通信采用双绞线传输信号会带来电信号衰减、易受电磁 静电放电、感性负载关闭或者雷击引起的电过压瞬变，以保证
干扰和高速信号传输距离较短等问题 ［1－4］ 。为了克服上述问 整个电路可以在恶劣环境中稳定可靠工作。
题，设计了一种ＲS485转光纤模块。设计采用了光纤作为传输
介质，其传输的光信号不容易受到外界电磁干扰的影响，信号 二、硬件设计
衰减慢而且更适合高速信号远距离传输。常用的DCS系统中，因 2.1光模块
为DPU的成本较高因此不可能将DPU放置于控制现场，因此远程 光纤所传输的光信号不易受外界电磁信号的干扰，信号的
控制站的I/O卡件会通过ＲS485通信与DPU交换数据，由于集散 衰减速度慢，所以信号的传输距离比电信号要远，特别适用于
控制系统中控制系统的分散性需要较远距离的ＲS485通信，通 电磁环境恶劣的地方。一根光纤内部可以同时传送多路信号，
过ＲS485 转光纤模块可以实现将I/O卡件发送的数据由电信号 所以光纤的传输速度非常高。在要求可靠、高速、长距离传送
转化为光信号利用光纤实现高速、可靠传输。 数据时，光纤是一个理想的选择 ［5］ 。设计选用的光模块为NT
Ｒ－21XX系列，可以实现光电转换，收发器支持高达10Mbps的
一、总体设计 数据速率，传输距离最高可达40km。NTＲ光模块信号端口如图2
ＲS485转光纤模块主要包括了光模块、ＲS485通讯芯片、 所示，1、5、6、9号引脚是和电源相关的信号; SD引脚为光纤
自动切换电路和一些保护电路部分，电路原理图如图1所示。光 信号侦测引脚;ＲD和ＲD为差分数据输出引脚; TD和TD为差分数
模块可以实现将DPU或者I/O卡件发送的ＲS485差分电信号转换 据输入引脚。

60 网络电信 二零二三年十月