DCS网络通信介质分析介绍

在控制系统中，通信介质有无线介质和有线介质两大类。远程I／O点要进入DCS或把远程信号送到调度室时，如果安装导线有困难，可以采用无线传输。无线传输如果有太多的障碍物，则会影响传输效果。另外，无线传输时需要发射天线，天线安装的位置要比较高，同时需要接收装置，提高了成本。有线传输介质有双绞线、同轴电缆和光缆3种，如图5-12所示。

图5-12　传输介质

（a）双绞线；（b）同轴电缆；（c）光缆

1.双绞线

双绞线是由两条相互绝缘的铜线在一英尺（1英尺＝30.48厘米）的距离内相互缠绕在一起或互相扭绞起来的次数达到2～12次而成的电线。扭绞有助于消除在电线内高速数据通信所产生的电磁干扰（EMI），这种电磁干扰会对相邻的线对产生影响。双绞线是最普通的低成本的通信介质，适用于低速传输场合。

双绞线又分为非屏蔽双绞线（UTP）和屏蔽双绞线（STP）2种，如图5-12（a）所示。UTP电缆有线缆外皮作为保护层，既可以传输模拟信号，也可以传输数字信号；STP有铜带编织护套，其价格高于UTP，但性能高于UTP。

双绞线传输模拟信号时，最长距离为5 km，传输距离增加时需要加放大器；传输数字信号时，最长距离为2 km，传输距离增加时需要加转发器。最大带宽为1 MHz，传输速率小于2 Mbps。

双绞线具有成本低、连接简单的优点，使用时不需要任何特殊设备，用普通的端子就可以将通信设备和网络连接起来。由于双绞线的性能价格比较优良，故成为计算机网络室内布线的主流线缆。(www.xing528.com)

2.同轴电缆

同轴电缆在DCS中应用比较普遍，它由内导体、中间绝缘层、外导体和外部绝缘层组成。信号通过内导体和外导体传输，外导体一般是接地的，起屏蔽作用，如图5-12（b）所示。

同轴电缆有两种类型，一种是50Ω的基带同轴电缆，用于数字信号的传输；另一种是75Ω的宽带同轴电缆，既可以传输模拟信号，也可以传输数字信号。同轴电缆以单根铜导线为内芯，外裹一层绝缘材料，外覆密集网状导体，最外面是一层保护性塑料。金属屏蔽层能将磁场反射回中心导体，同时也使中心导体免受外界干扰，故同轴电缆具有较好的噪声抑制特性。

基带同轴电缆的传输距离可达到500 m，带宽为10 Mbps，但是随着双绞线为传输介质的快速以太网和千兆以太网的出现，同轴电缆在计算机网络中的应用日益减少。

3.光缆

光缆是一种由光导纤维组成的利用内部全反射原理来传导光束的通信介质，数据以光脉冲发送，光纤本身并不导电。在光缆中传送的光是由发光二极管或激光产生的，其结构如图5-12（c）所示。

光缆分为单模光缆和多模光缆两类，单模光缆利用光的衍射原理制成，传输的距离远，可在几十千米内传输，甚至更远，多用于通信主干网；多模光缆利用光折射、反射原理制成，传输的距离比较近，多用于局域网布线系统。单模光缆只以单一模式光传播，而多模光缆允许使用多个模式传播，使用多模光缆时，光在光缆壁上反射使信号衰减加快。支持单模光缆的设备一般都用激光。

光缆具有良好的抗干扰能力。光缆的主要缺点是分支、连接比较困难和复杂，需要专门的连接工具。与双绞线和同轴电缆比较，光缆可提供极宽的频带且功率损耗小，传输距离长，抗干扰性强，是构建安全性网络的理想选择。