前回の記事では、光ファイバの主な種類について検討しました。 とりわけ、光ファイバーの範囲はコンピューターネットワークのみに限定されないという事実に注意が向けられました。 光ファイバー通信回線（FOCL）を使用する産業が増えています。
ETF会社は、産業用アプリケーション用の光ファイバーコンポーネントの供給において幅広い経験を持っています。 また、この記事では、産業条件の特定の観点から光ファイバの主な特徴を検討し、さまざまな産業でのその応用のいくつかの具体例を示します。
産業で光ファイバーを使用する理由
産業用アプリケーションでは、長距離にわたる高速信号伝送の必要性はほとんどありません。 伝送速度の一般的な値は数百Mbpsに制限され、通信回線のセクションの長さは数十から数百メートルです。 ツイストペアまたは同軸ケーブルに基づく標準回線、および無線通信は、これらの条件を完全に満たしています。 ただし、産業条件では、情報転送の安全性や信頼性などの要因が前面に出てきます。 また、この点で、光ファイバーのその他の利点が実感され、競合製品とは大きく異なります。 まず、光ファイバの次の2つの機能について説明します。
- 電磁放射（EMP）に対する耐性 。 工業プロセスでは、多くの場合、レベルの高い電磁ノイズが伴い、その原因は発電所、無線機器、その他の技術機器になります。 電磁干渉により、歪みが発生したり、データが完全に失われたりする可能性があります。 競合他社とは異なり、光ファイバーは誘電体で作られているため、電磁干渉の影響をまったく受けません。 これにより、電磁放射のソース（特に、技術機器の電源ライン）の近くに光通信ラインを敷設できます。 さらに、光ファイバ自体は周囲の空間に電磁界を生成しないため、隣接する光ファイバ通信ライン間にクロストークはありません。
- ガルバニック絶縁 。 光ファイバは誘電体であるため、送信側と受信側の間に電気的接触はありません。 これにより、接続された機器の電位差、理想的でない接地中の均等化電流の流れ、および電力サージやその他の緊急事態に関連する多数の問題を解決できます。 光ファイバー絶縁は、電気絶縁に使用されるオプトカプラーや他の超小型回路よりも大幅に高い電圧を提供します。
これらの理由から、多くの産業用途では、最良の、そして時には唯一の正しい解決策は、光ファイバーを使用することです。 プラスチック（ポリマー）光ファイバー（POF）に基づく産業用通信回線は、要件を完全に満たすと同時に、比較的低コストのコンポーネントとPOFを使用する単純さを引き付けるため、非常に人気があります。
産業における光ファイバ（特にPOF）の可能なアプリケーションの範囲は非常に多様です。 産業用光ファイバコンポーネントの大手メーカーの1つであるアバゴテクノロジー（現在のBroadcom Limited）がリリースしたアプリケーションノートの特定の例を簡単に見ていきます。
1.プロセス管理
自動化された産業システムでは、コントローラーはコンピューターから制御信号を受け取ります。 これらの信号が伝送される通信回線は、多くの場合、電力線に沿って、技術設備の近くに配置されます。 送信信号への干渉の影響を排除するために、光ファイバーが使用されます。 そのため、光ファイバーを使用して、コンピューターとプログラマブルロジックコントローラー（PLC）間の通信、および共通の情報ネットワークに統合された複数のPLC間の通信を編成することができます。
別の例としては、産業用ロボットの制御があります。その設計には、電動モーター、ソレノイド、および電磁干渉を引き起こすその他の要素が含まれます。 また、光ファイバは比較的柔軟性があるため、ロボットの可動部間の通信に使用できます。
2.データ収集および測定システム
生産において非常に重要なのは、制御および測定システムです。 多くの場合、高電圧機器のさまざまなパラメータを監視する必要があります。 取得したデータの処理は、低電圧マイクロプロセッサ技術を使用して実行されます。 したがって、光ファイバを使用して達成される信頼性の高いガルバニック絶縁は、信号伝送に必要です。
自動計測システムは、GPIBインターフェースバス（IEEE-488）も広範囲に使用します。 光ファイバーを使用すると、測定デバイスと情報を処理するコンピューター間の距離を伸ばすことができます。 これにより、ガルバニック絶縁と電磁干渉に対する保護が保証されます。これは、測定精度の点で重要です。
3.雷保護
処理装置が異なる部屋にある場合、植物間の光ファイバー接続により、落雷による損傷の可能性から保護されます。
4.電源機器
光ファイバーは、ある産業施設から別の産業施設に情報を転送するためだけに使用されるわけではありません。 光ファイバーインターフェイスは、多くの場合、機器間で通信するために機器内で使用されます。 例としては、IGBTトランジスタの制御があります。IGBTトランジスタは、インバータ、スイッチング電源、その他の電源デバイスの電子キーとして機能します。 光ファイバは、制御信号を生成する低電圧マイクロコントローラとパワートランジスタのゲートとの間に信頼性の高いガルバニック絶縁を提供します。
光ファイバを使用するもう1つのパワーエレクトロニクスデバイスは、配電網の負荷を軽減し、供給電力の品質を改善し、コストを削減するために高電圧システムで使用されるStatic VAR Compensator（SVC）です。 SVCの主な要素は、サイリスタスイッチドキャパシタ（TSC-サイリスタスイッチドキャパシタ）とサイリスタ制御リアクトル（TCR-サイリスタ制御リアクトル）であり、これらのスイッチングにより強い電磁界が発生します。 したがって、制御信号とフィードバック信号をSVCに送信するために、干渉の影響を受けず、ガルバニック絶縁を提供する光ファイバが使用されます。
5.代替エネルギーのインストール
上記から、同じプロセスの異なる段階で光ファイバを使用できることがわかります。 例として、近年、代替エネルギーとして人気を博している業界を考えてみましょう。 現在最も一般的な分野は、風力エネルギーと太陽エネルギーです。
風力発電機 （風力タービン-風力発電所）は、風の流れの運動エネルギーを電気エネルギーに変換します。 風力発電機の設計には、整流器、インバーター、変圧器、フィルターが含まれ、生成された電気の必要な変換を実行して、その後の長距離伝送に使用します。 光ファイバを使用した風力発電機の電源装置の接続により、送信信号に対する電力サージと電磁干渉の影響が排除されます。 光ファイバーコンポーネントは、機器や電力線の近くに配置できます。 光ファイバは、次の風力発電設備に使用できます。
- 整流器およびインバーターのパワートランジスター用のゲートドライバー。
- 計器および通信パネル。
- タービン制御ユニット。
- 環境条件および機器条件を監視するシステム。
- 風力発電所の情報ネットワーク。
同様に、光ファイバは、太陽エネルギーを電流に変換する太陽電池に基づく発電所の機器にも使用されています。 太陽光発電所の光ファイバーは、次のシステムで使用されます。
- パワーインバーターのトランジスター用ゲートドライバー。
- 計器および通信パネル。
- 変電所自動化機器およびリレー保護。
6.光アーク保護システム
ここで、光ファイバは通信チャネルとしてだけでなく、システムの主要な要素として機能するため、光ファイバの次の使用例は、以前のものとは多少異なります。 電気変電所の完全な開閉装置（開閉装置）の電気アークに対する保護の光学システムについて話しています。 そのようなシステムは、アーク短絡から生じる閃光の光放射を検出します。 このアプローチにより、事故発生時の回路ブレーカーの応答時間が最小化されます。 敏感な要素として、通常、フラッシュの放射を収集して光ファイバーを介して制御デバイスに送信するレンズ光学センサー、または表面全体で光を検出する透明なシェル内の光ファイバーの一部である光ファイバーセンサーが使用されます。 センサーはリモートで制御できます。 光アーク保護システムの詳細については、 こちらをご覧ください 。
7.その他の自動化システム
さまざまなプラントの集中管理の必要性は、生産とエネルギーに関連しない他のシステムでも発生します。 光ファイバを使用することをお勧めする2つの例を示します。
店舗、銀行、その他の機関のPOS端末のネットワーク。 POS端末と中央コンピュータ間で情報を伝送するために光ファイバーを使用すると、実行される操作の高い通信速度とデータセキュリティが保証されます。 これは、強力な干渉源が存在する可能性のある広い領域で特に重要です。
ゲームエンターテイメントセンター。 光ファイバは、ゲームエンターテイメントシステムの自動化にも使用できます。つまり、中央コンピュータをゲーム機に接続し、マシンの内部接続と、マルチプレイヤーゲーム用のゲーム機間の通信に使用できます。
8.医療機器
光ファイバが積極的に使用されている別の分野は、医療機器です。 光ファイバの絶縁特性は、患者、スタッフ、および電子機器を機器の高電圧部分から保護します。 例は、X線装置です。 放射線を発生させるために、X線管に高電圧が印加されます。 光ファイバーは、高電圧源と低電圧制御機器の間にガルバニック絶縁を提供します。 これにより、高電流と高電圧の切り替えから生じる電磁干渉の影響もなくなります。
Broadcom Limitedの汎用リンクコンポーネント
もちろん、光ファイバーのすべての可能な産業用途をリストすることはできません。 しかし、この電気通信分野は、世界中とわが国の両方で積極的に発展しています。
これらおよび他の同様の情報伝送システムを実装するために、産業の厳しい条件に適合する産業用光ファイバーコンポーネントが製造されています。 Broadcom Limitedが製造したVersatile Linkコンポーネントは、開発者の間で非常に人気がありました（EFO LLCはBroadcomの公式ディストリビューターです）。 このコンポーネントのラインは、プラスチック光ファイバで動作するように設計されており、個別の光トランスミッタおよびレシーバ、コネクタ、アダプタ（ソケット）、POFパッチコードが含まれています。 Versatile Linkコンポーネントは、信頼性が高く、費用対効果が高く、使いやすいため、ほとんどすべての業界で使用できます。
次の記事では、この一連のコンポーネントの詳細な概要を説明します。 Versatile Link製品範囲は、光ファイバコンポーネント専用のEFO Webサイト-InFiber.ruで確認できます。