一种无源分光rs-485光纤总线接入方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及工业制造领域，具体涉及一种无源分光RS-485光纤总线接入方法，及实施该方法的系统。
【背景技术】
[0002]智能仪表是随着80年代初单片机技术的成熟而发展起来的，现在世界仪表市场基本被智能仪表所垄断。宄其原因就是企业信息化的需要，企业在仪表选型时其中的一个必要条件就是要具有联网通信接口。最初是数据模拟信号输出简单过程量，后来仪表接口是RS-232接口，这种接口可以实现点对点的通信方式，但这种方式不能实现联网功能。随后出现的RS-485解决了这个问题。
[0003]RS-485采用差分信号负逻辑，-2V?-6V表示“0”，+2V?+6V表示“I”。RS-485有两线制和四线制两种接线，四线制只能实现点对点的通信方式，现很少采用，现在多采用的是两线制接线方式，这种接线方式为总线式拓扑结构在同一总线上一般最多可以挂接32个结点。在RS-485通信网络中一般采用的是主从通信方式，即一个主机带多个从机。连接RS-485通信链路时用一对双绞线将各个接口的端连接起来。
[0004]传统的网络拓扑一般采用终端匹配的总线型结构，不支持环形或星形网络。组网介质主要有双绞线电缆和光纤，双绞线电缆和光纤在构建网络时，具有如下问题:
[0005](I)共模干扰:RS_485接口采用差分方式传输信号方式，并不需要相对于某个参照点来检测信号，系统只需检测两线之间的电位差就可以了。但人们往往忽视了收发器有一定的共模电压范围，RS-485收发器共模电压范围为-7?+12V，只有满足上述条件，整个网络才能正常工作。当网络线路中共模电压超出此范围时就会影响通信的稳定可靠，甚至损坏接口。
[0006](2)EM1:发送驱动器输出信号中的共模部分需要一个返回通路，如没有一个低阻的返回通道(信号地)，就会以辐射的形式返回源端，整个总线就会像一个巨大的天线向外辐射电磁波。
[0007](3)采用一条双绞线电缆作总线，将各个节点串接起来，从总线到每个节点的引出线长度应尽量短，以便使引出线中的反射信号对总线信号的影响最低。
[0008](4)采用一条双绞线电缆作总线的最大通信距离约为1219m，最大传输速率为10Mbps，传输速率与传输距离成反比，在10KbpS的传输速率下，才可以达到最大的通信距离，如果需传输更长的距离，需要加485中继器。随着传输距离的增加，通信速率会急速下降，并不能保证高速远距离的通信要求。
【发明内容】
[0009]本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种远距离、高速、大容量、采用RS-485结合光纤通信，通信可靠性高的无源分光RS-485光纤总线接入方法及实施该方法的系统。
[0010]本发明为实现上述目的所采用的技术方案为:
[0011]一种无源分光RS-485光纤总线接入方法，其包括以下步骤:
[0012](I)设置RS-485总线控制端；
[0013](2)设置无源RS-485光网络局端，且无源RS-485光网络局端的一端连接RS-485总线控制端；
[0014](3)设置无源RS-485光网络终端，且无源RS-485光网络终端的一端连接无源RS-485光网络局端的另一端；
[0015](4)设置用户终端设备，且用户终端设备连接无源RS-485光网络终端的另一端；
[0016](5)工作时，RS-485总线控制端发出控制信号，并通过总线传输至无源RS-485光网络局端，无源RS-485光网络端局将控制信号转换成TTL逻辑信号后，然后根据通信逻辑，将TTL逻辑信号转换成光信号，然后由光纤，将光信号传输至无源RS-485光网络终端，无源RS-485光网络终端将光信号转换成RS-485总线逻辑电平信号，从而控制与无源RS-485光网络终端连接的用户终端设备；
[0017](6)用户终端设备将反馈数据信号通过无源RS-485光网络终端，转换成光信号，然后通过光纤将光信号传输至无源RS-485光网络局端，由无源RS-485光网络局端将信号转换成RS-485总线电平或是RS-232电平信号，传输至RS-485总线控制端的RS-485或是RS-232 接口。
[0018]所述无源RS-485光网络局端包括电源模块，主控板，多个平面波导型光分路器和多个光口，其中，所述主控板包括RS-232中控接口，RS-485中控接口，两路RS-485级联接口，多个光电转换模块和总线仲裁处理器，所述RS-232中控接口、RS-485中控接口和两路RS-485级联接口连接总线仲裁处理器和RS-485总线控制端，所述多个光电转换模块一端连接总线仲裁处理器，另一端连接平面波导型光分路器一端，平面波导型光分路器另一端连接光口。
[0019]所述无源RS-485光网络终端包括单端口 RS-485光网络终端、嵌入式RS-485光网络终端和多端口 RS-485光网络终端，其中，所述单端口 RS-485光网络终端包括依次连接的光口、光电转换模块、高速光耦、RS-485接口芯片和三级防雷电路；嵌入式RS-485光网络终端包括依次连接的光口、光电转换单元、高速光耦、RS-485接口芯片和三级防雷电路；所述多端口 RS-485光网络终端包括依次连接的光口，光电转换模块，总线仲裁处理器，高速光耦、RS-485接口芯片和三级防雷电路，其还包括与处理芯片相连接的一路上行光纤接口、两路级联光口和两路RS-485级联接口。
[0020]所述光电转换模块将总线仲裁处理器送出的TTL电平控制信号转换成光信号送到平面波导型光分路器，并将平面波导型光分路器送回来的光信号还原成总线仲裁处理器可以处理的TTL电平信号。
[0021]所述光电转换模块包括发射单元和接收单元；发射单元包括激光驱动器和激光器；接收单元包括光电二极管和放大比较电路，发射单元接收到总线仲裁处理器处理过的RS-485总线逻辑电平“O”时驱动激光器发光，发出逻辑“O”的光信号，在接收到总线仲裁处理器处理过的RS-485总线逻辑电平“I”时，驱动电路不驱动激光器发光，产生逻辑“I”的光信号，接收单元在接收到无源RS-485光网络终端发送来的逻辑“O”光信号，将此光信号转换成总线仲裁处理器可以处理的逻辑“1”TTL高电平信号，总线仲裁处理器将此信号转化为逻辑“0”TTL低电平信号，送到RS-485总线驱动芯片后传送到RS-485总线控制端，在没有光信号输入时，将此光信号转换成总线仲裁处理器可以处理的逻辑“0”TTL低电平信号，总线仲裁处理器将此信号转化为逻辑“I”TTL高电平信号，送到RS-485总线驱动芯片后传送到RS-485总线控制端。
[0022]所述无源RS-485光网络终端光电转换模块的接收单元将无源RS-485光网络局端发送过来的光信号转换成TTL逻辑电平信号，经相位转换后送到高速光耦的发光二极管引脚，发光二极管是否发光由输入逻辑状态决定，对高速光耦的光敏器件，将光信号逻辑转换相应的逻辑电平输出，从而实现电气隔离，并将数据发送RS-485接口芯片驱动到数据总线上；当用户终端设备通过RS-485总线发送数据时，RS-485接口芯片将RS-485电平转换成TTL逻辑电平信号送到高速光耦的发光二极管引脚，发光二极管是否发光是由输入逻辑状态决定的，对应高速光耦的光敏器件，将光信号逻辑转换相应的逻辑电平输出，从而实现电气隔离，数据相位转换后送到光电转换模块的发射单元，经局端设备送到RS-485控制端，实现数据的采集。
[0023]一种实施所述方法的系统，其包括依次连接的RS-485总线控制端，无源RS-485光网络局端，无源RS-485光网络终端和用户终端设备，其中所述RS-485总线控制端发出控制信号，并通过总线传输至无源RS-485光网络局端，无源RS-485光网络局端将控制信号转换成TTL逻辑信号后，然后将TTL逻辑信号转换成光信号，由光纤将光信号传输至无源RS-485光网络终端，无源RS-485光网络终端将光信号转换成RS-485总线逻辑电平信号，从而控制与无源RS-485光网络终端连接的用户终端设备；用户终端设备将反馈数据信号通过无源RS-485光网络终端，转换成光信号，然后通过光纤将光信号传输至无源RS-485光网络局端，由无源RS-485光网络局端将信号转换成RS-485总线电平或是RS232电平信号，然后传输至RS-485总线控制端。
[0024]所述无源RS-485光网络局端包括电源模块，主控板，多个平面波导型光分路器和多个光口，其中，所述主控板包括RS-232中控接口，RS-485中控接口，两路RS-485级联接口，多个光电转换模块和总线仲裁处理器，所述RS-232中控接口、RS-485中控接口和两路RS-485级联接口连接总线仲裁处理器和RS-485总线控制端，所述多个光电转换模块一端连接总线仲裁处理器，另一端连接平面波导型光分路器一端，平面波导型光分路器另一端连接光口。
[0025]所述无源RS-485光网络终端包括单端口 RS-485光网络终端、嵌入式RS-485光网络终端和多端口 RS-485光网络终端，其中，所述单端口 RS-485光网络终端包括依次连接的光口、光电转换模块、