工業通信接口設計的案例
氣體質量流量控制器是否支持通信接口？
在工業自動化與精密制程控制日益普及的今天氣體質量流量控制器（MFC）已不再是孤立的執行單元，而是智能控制系統中的關鍵節點，很多用戶在選型時都會提出一個核心問題：“氣體質量流量控制器是否支持通信接口？”答案是肯定的——高端MFC不僅支持，而且提供多種主流通信接口，實現與PLC、DCS、SCADA系統乃至工業物聯網（IIoT）平臺的無縫集成。
布瑯軻鍶特-氣體質量流量控制器：https://www.bronkhorst-china.com/
以布瑯軻鍶特（Bronkhorst）為例，作為全球領先的微量與高精度流體控制解決方案提供商，全系列氣體質量流量控制器均標配豐富的數字通信能力，滿足從實驗室研發到大規模工業生產的多樣化需求。
主流通信協議全面覆蓋
Bronkhorst MFC支持包括RS232、RS485、Modbus RTU/TCP、PROFIBUS、PROFINET、EtherNet/IP、EtherCAT、CANopen、DeviceNet、POWERLINK以及FLOW-BUS在內的多種工業總線協議，這意味著無論您的控制系統采用何種架構，都能找到匹配的MFC型號，實現即插即用，無需額外轉換模塊，大幅簡化系統集成復雜度。
遠程監控與智能診斷
通過通信接口，用戶可在中央控制室實時讀取流量、設定值、閥門開度、溫度、壓力等關鍵參數，并遠程調整量程、響應時間或執行零點校準，更值得一提的是，Bronkhorst智能MFC內置自診斷功能，可主動上報傳感器漂移、閥門卡滯、通信異常等故障信息，支持預測性維護，顯著降低非計劃停機風險。
展開 PLC的RS485通信接口常見故障原因及解決辦法
即在進入正常的數據通信之前，由主機預先將總線驅動為大于+200mv，并保持一段時間，使所有節點的接收器產生高電平輸出。這樣，在發出有效數據時，所有接收器能夠正確地接收到起始位，進而接收到完整的數據。
（4）r1和r2采用正溫度系數的自恢復保險ptc，如jk60-010，正常情況下的電阻值為5歐，并不影響正常通信，當受到浪涌沖擊時，大電流流過ptc和保護器件tvs（或bl），ptc的電阻值將驟然增大，使浪涌電流迅速減小。
2.從plc外部考慮
（1）使用隔離的pc/ppi電纜，盡量不用廉價的非隔離電纜（特別是在工業現場）。西門子公司早期出產的pc/ppi電纜（6es7901-3bf00-0xa0）是不隔離的，現在也改成隔離的電纜了。
（2）plc的rs-485口聯網時采用隔離的總線連接器，如pfb-g，速率為0～1.5mbps自動適應，外形和使用方法與西門子非隔離的總線連接相同。
（3）與plc聯網的第三方設備，如變頻器、觸摸屏等的rs-485口均使用rs-485隔離器bh-485g進行隔離，這樣各rs-485節點之間就無“電”的聯系，也無地線環流產生，即使某個節點損壞也不會連帶其它節點損壞。
（4）良好的接地是工控系統安全可靠運行的重要條件，對于工業通信網絡更是如此。在工業通信網絡中，至少有三種分開的地線，通過一點接地。第一條是低電平電路地線（即信號地線），包括數字地、模擬地、信號地和直流地等；第二條是噪聲地線，即繼電器、電動機、高功率電路的地線；第三條是機殼接地點，專供機械外殼、機身、機架、地盤使用，此地線應該和交流電源的地線相接。
展開 光通信設計軟件——OptiSystem 光通信系統與放大器設計軟件
OptiSystem是一款具有創新意識、持續更新、功能強大的光通信設計軟件，對LAN, SAN, MAN以及超長距光通信等光傳輸層的幾乎每一種光鏈路都能夠進行設計、測試和仿真。它提供傳輸層光通信系統中從器件到系統層面的設計和規劃，并直觀地呈現分析結果和設計方案。與Optiwave公司的其他設計自動化軟件的協同使用將更加有利于加速產品投向市場并縮短投資回報周期。
OptiSystem是一個獨立的產品，不依賴于其他仿真框架。它是基于光纖通信系統實際建模的系統級仿真軟件。它擁有強大的仿真環境以及元件和系統的分層定義。通過添加用戶組件，可以輕松擴展其功能，并且可以無縫連接到各種工具。
產品優勢：
? 提供對整個光通信系統性能的全局考察
? 快速，低成本的原型設計
? 評估參數靈敏度以設計容差規格
? 直觀地呈現設計選項和方案
? 對各種系統性能數據的快捷訪問
? 提供自動參數掃描與優化
? 和Optiwave系列產品的協同仿真
關鍵功能：
元件庫
OptiSystem元件庫里有數百種元件，用戶可以輸入從實際元件中測得的技術參數。元件庫集成了來自不同供應商的測試與測量設備。用戶可以基于子系統和用戶自定義庫加入新的的元件，或者利用諸如MATLAB或SPICE等第三方軟件與其協同仿真。
和Optiwave其他軟件的集成
OptiSystem允許用戶使用Optiwave軟件工具（OptiSPICE，OptiBPM，OptiGrating和OptiFiber）來構建在器件層面和電子回路層面的元件。
混合信號表征
OptiSystem在仿真時可同時處理光信號和電信號。OptiSystem采用與所需的仿真精度和效率有關的靈活算法對信號進行計算。
品質和性能算法
光通信系統的性能通常會受到碼間串擾和噪聲的限制。
展開 國產接口芯片兼容替換TI MM1192，用于通信設備協議
工采網代理的HBUS芯片 - MS1192是適用于HBS總線規范（日本電子工業協會）的適配器芯片，具備發送接收數據的功能。在發送接收單元中采用AMI編碼方式，可使用雙絞線進行互聯，信號傳輸采用差分方式。
HBS協議對國際標準化組織(ISO)提出的開放系統互連(OSI)七層模型作了精簡，引用了其中的1，2，7層，由三層結構組成，分為物理層、數據鏈路層和應用層。
物理層描述了信號模式和傳輸介質。信號線采用普通的雙絞線。HBS總線上的信號采用脈寬編碼的方式。由于選用的HBS通信芯片要求傳輸信號的頻率最大在 10 kHz左右，所以采用50μs低電平，50μs高電平表示邏輯“0”；50μs低電平，150μs高電平表示邏輯“1”。采用這種方式，抗干擾能力強。接收端通過計算兩個下降沿之間的時間來判斷邏輯“0”和邏輯“1”。協議的數據鏈路層主要是通訊幀結構的設計。通訊以幀的形式進行，所有從主機模塊發出的幀是定長的，數據幀的內容包括起始字節、地址字節、數據字節、校驗字節。
芯片采用單電源5V供電，并且內部集成了輸出三極管以減少外圍電路所需的器件數量。接口芯片 - MS1192一般主要用于電話及相關設備、安全裝置、AV設備、空調設備等。
主要特點：
脈沖變壓器置換
高可靠性
可在 5V 單個電源下工作
低成本
外接零件少、設計簡單
波特率可達 119200bps
應用：
電話及相關設備
空調設備
安全設備
AV 裝置
內部框圖：
目前接口芯片 - MS1192型號產品大量現貨供應，有需求的聯系：13392805792(微信同號)
展開 
工業通信協議怎么選？MQTT/REST/OPC UA 選型指南來了
<p>工業4.0時代，機器、傳感器與系統的高效聯網是數字化轉型的核心，而選對通信協議，直接決定了系統的流暢度、可靠性和擴展性。但面對MQTT、REST、OPC UA這三大主流協議，很多工程師都會陷入選擇困境：輕量級傳輸該用哪個？工業設備互聯選誰更安全？云平臺集成哪款更適配？......</p><p><br></p><p>今天我們將探討最常見的通信協議，從它們的工作原理，到它們的優勢和局限，助您輕松找到合適的標準，確保您的應用程序盡可能順暢、高效、可靠地運行。</p><p><br></p><h2><strong>MQTT、REST 和 OPC UA 什么區別？</strong></h2><p>下圖是通信協議及其最適合應用的簡要介紹。這些通信標準并不是完全獨立運作的，它們常常相互結合，使得一種協議的優勢能夠彌補另一種協議的缺陷。例如，你經常會看到"OPC UA over MQTT"，即以MQTT消息的形式傳輸OPC UA數據，以提高安全性并節省帶寬。
展開 省電模式+I2C通信接口高抗干擾低功耗液晶驅動VK2C21BA LCD段碼顯示IC原廠
單片機可通過I2C接口配置顯示參數和讀寫顯示數據，也可通過指令進入省電模式。其高抗干擾，低功耗的特性適用于水電氣表以及工控儀表類產品。
ANSYS和MODELITHICS攜手加速創建面向5G和工業物聯網的復雜無線通信系統
戰略合作伙伴關系將不斷豐富3D模型庫
2018年12月18日，匹茲堡訊 –Modelithics和ANSYS（NASDAQ: ANSS）將研發業界首款3D電磁場仿真組件模型庫，旨在幫助客戶加速設計面向5G、智能設備和工業物聯網的無線通信系統。上述合作為共享知識產權（IP）并提高射頻（RF）精度提供了新的產業模式，也有助于推進網絡設備和移動設備的微波設計進程。
無線通信設備中使用的電感器、電容器、連接器、封裝濾波器等元器件在狹小的空間內緊密封裝在一起，需要提高功能，實現產品小型化。由此形成的元器件之間的電磁場相互作用和耦合往往會被系統級設計建模方法所忽視，但它會嚴重影響電路性能，特別在較高的5G和毫米波頻率下更是如此。在仿真中預測這些相互作用和耦合影響對于在預算范圍內滿足研發時限要求至關重要。
Modelithics和ANSYS將打造由實體幾何結構和材料屬性定義的模型庫，進而適當仿真元器件和周圍環境的相互作用。無需應用激勵、邊界條件或材料屬性，即可在ANSYS? HFSS?中方便地將仿真即用型3D組件添加到更大型的系統設計中。
Modelithics的總裁Larry Dunleavey指出：“通過此次合作，分立式組件的研發人員能夠在ANSYS HFSS中打造仿真即用型3D組件，用戶可直接在更大型系統仿真中參考這些3D組件。通過3D組件開展協作，不僅有助于廠商為客戶提供HFSS仿真即用型模型，也有助于客戶首次設計就獲得成功，從而贏得競爭優勢。”
展開 省電液晶驅動IC/低功耗液晶段碼顯示屏驅動芯片VKL144B QFN48L I2C通信接口
單片機可通過I2C接口配置顯示參數和讀寫顯示數據，可配置4種功耗模式，也可通過 關顯示和關振蕩器進入省電模式。其高抗干擾，低功耗的特性適用于水電氣表以及工控儀表類 產品。LJQ860
特點
? 工作電壓 2.5-5.5V
? 內置32 kHz RC振蕩器
? 偏置電壓（BIAS）可配置為1/2、1/3
? COM周期（DUTY）為1/4
? 內置顯示RAM為36x4位
? 幀頻80Hz
? 掉電模式（通過關顯示和關振蕩器進入）??
? 可配置4種功耗模式
? I2C通信接口
? 顯示模式36x4
? 3種顯示整體閃爍頻率
? 軟件配置LCD顯示參數
? 讀寫顯示數據地址自動加1
? VLCD腳提供LCD驅動電壓（≤(VDD-VLCD)）
? 內置上電復位電路(POR)-TEST2接低電平使能
? 低功耗、高抗干擾
? 封裝
QFN48L(6.0mm x 6.0mm PP=0.4mm)??????
VKL144_V1.3-CN.pdf
VKL144_V1.3-EN.pdf
VKL144B參考電路.pdf
QFN48L(6x6-0.40).pdf
展開 光通信設計軟件——OptiGrating 光柵設計軟件
OptiGrating 是光纖光柵業界的一個不可缺少的標準設計軟件。它為集成光波導光柵和光纖光柵的設計提供了強有力且用戶界面友好的設計工具。OptiGrating 是基于耦合模理論的數值分析軟件，既能對設定的光柵進行分析也能合成出符合要求的光柵（逆向分析）。一個復雜的光柵被一組均勻光柵片段來近似，這些光柵片段之間用傳遞矩陣法來對進行整合分析。這樣，設計者就可以對整個光柵進行性能分析和優化設計。
基本功能
OptiGrating最重要的基本功能如下：
· WDM add/drop，窄帶以及寬帶光纖和波導濾波器 · 光線布拉格發射器 · EDFA增益平坦元件 · 用于光纖通信的色散補償器 · 利用光柵切趾抑制邊帶 · 光纖和波導傳感器
產品應用
· WDM add/drop、窄帶和寬帶光纖、波導濾波器
· 光纖布拉格光柵反射器
· EDFA增益平坦化光纖
· 用于光纖通信的色散補償器
· 使用光柵切趾法的邊帶抑制
· 光纖傳感器和波導傳感器
· 使用耦合到光纖包層模式的長周期光柵
展開 ANSYS和MODELITHICS攜手加速創建面向5G和工業物聯網的復雜無線通信系統
戰略合作伙伴關系將不斷豐富3D模型庫
2018年12月18日，Modelithics和ANSYS 將研發業界首款3D電磁場仿真組件模型庫，旨在幫助客戶加速設計面向5G、智能設備和工業物聯網的無線通信系統。上述合作為共享知識產權（IP）并提高射頻（RF）精度提供了新的產業模式，也有助于推進網絡設備和移動設備的微波設計進程。
無線通信設備中使用的電感器、電容器、連接器、封裝濾波器等元器件在狹小的空間內緊密封裝在一起，需要提高功能，實現產品小型化。由此形成的元器件之間的電磁場相互作用和耦合往往會被系統級設計建模方法所忽視，但它會嚴重影響電路性能，特別在較高的5G和毫米波頻率下更是如此。在仿真中預測這些相互作用和耦合影響對于在預算范圍內滿足研發時限要求至關重要。
Modelithics和ANSYS將打造由實體幾何結構和材料屬性定義的模型庫，進而適當仿真元器件和周圍環境的相互作用。無需應用激勵、邊界條件或材料屬性，即可在ANSYS? HFSS?中方便地將仿真即用型3D組件添加到更大型的系統設計中。
Modelithics的總裁Larry Dunleavey指出：“通過此次合作，分立式組件的研發人員能夠在ANSYS HFSS中打造仿真即用型3D組件，用戶可直接在更大型系統仿真中參考這些3D組件。通過3D組件開展協作，不僅有助于廠商為客戶提供HFSS仿真即用型模型，也有助于客戶首次設計就獲得成功，從而贏得競爭優勢。”
展開 光通信設計軟件——OptiSPICE 光電回路設計軟件
OptiSPICE 是世上首套能夠同時分析光電子信號元件的光電一體化回路設計軟件。它可以設計和模擬晶體管層面的光電回路，包括從激光驅動器到跨阻抗放大器、光互連和電均衡器。隨著光電元件在芯片和集成板上的集成化發展，擁有一款可靠、精確并高效仿真光電集成回路上的信號傳輸的模擬軟件顯得尤為重要。OptiSPICE 提供了利用光電信號的反饋而達到的自洽解決程序。OptiSPICE 是一個包含參數提取、圖形截取、回路模擬和波形分析的完全集成化平臺。
OptiSPICE是唯一一款用于光學，電學和熱能領域自洽的電路設計軟件。光學元件由延遲微分方程表示，電路由代數微分方程表示，熱電路由一組一階非線性熱擴散方程表示。支持各種電路元件，如二極管，晶體管，BJT和MOSFET，以及激光二極管，光纖和光電二極管等光學元件; OptiSPICE提供瞬態時域，小信號頻率和噪聲分析。
優勢
· 通過OptiSPICE綜合光電的設計環境模擬光電回路，可以大大降低產品開發成本并提高設計效率；
· 解析最先進的瞬態時域、小信號頻率和噪聲分析，來精確預測尖端的光電子回路里的信號變化；
· OptiSPICE回路圖可以在直觀的圖形用戶界面上進行直接的圖表輸入，也可以很方便的理解回路圖，定義參數規格，各個節點的波形探測和使用。
· 使用OptiSPICE的波形顯示器來進行波形的后處理，或者使用OptiSystem用于更高度的后處理波形分析（光譜分析圖譜，眼圖，示波器）。
· 用OptiSPICE自帶的參數提取工具，從實際的測量數據中找到最佳的OptiSPICE模型參數。
回路圖編輯器
· 回路圖編輯器允許用戶使用標準畫圖工具對器件和子系統進行自定義符號；
· 支持不限層數層次設計。圖形中的任何符號可以包含任意尺寸的其它圖形。塊可以嵌套到任意想要的深度。
展開 
光通信設計軟件——OptiBPM 光波導設計軟件
OptiBPM 是一套用于設計復雜光波導的計算機輔助設計軟件，他功能強大、用戶友好，可仿真光器件中光信號的傳導、耦合、開關、分束、復用和解復用，讓您在計算機上創建各種光纖波導設計。
OptiBPM是基于光束傳播法(BPM)，對光通過任何波導介質進行仿真，無論是各向同性還是各向異性介質。使用OptiBPM用戶可以在考察近場分布的同時驗證發散場和波導場。
OptiBPM可以提高工程師的工作效率，減少設計風險，并降低與波導器件設計相關的整體成本。
OptiBPM可以模擬二維（2D）和三維（3D）波導器件中的光傳播。
2D區域是：
· X方向（垂直）-橫向
· Z方向（水平）-傳播方向
3D區域是：
· X方向（垂直）-橫向
· Y方向-深度
· Z方向（水平）-傳播方向
注：模擬器件在橫向尺寸上具有階梯狀的有效折射率分布。
要從真實的3D器件獲取二維器件，要應用有效折射率方法。從3D到2D的縮減包含用一維橫截面替換器件的二維橫截面。用一維有效折射率分布代替實際折射率截面。雖然有效折射率法是一種近似解，但它適用于許多器件。BPM 3D提供了階躍折射率波導設計所需的所有工具。在BPM 3D中，輸入建模數據，這些數據由折射率分布、起始傳播場和一組數值參數組成。折射率分布由項目布局中列出的波導結構提供。起始場可以是波導模式、高斯場、矩形場或用戶自定義場。起始場和其他模擬參數在Global Data對話框中指定，該對話框通過Simulation菜單訪問。
數值模擬
OptiBPM處理環境包含光束傳播方法（BPM）作為其核心元素，以及與BPM算法兼容的模式求解器。BPM基于控制介電質中光傳播的方程的數值解。BPM考慮單色信號，并與求解亥姆霍茲方程有關。
展開 光通信設計軟件——OptiFiber 光纖設計軟件
對于一個光通信系統，它的最佳狀態的設計直接取決于對光纖參數的選擇。光纖的橫截面尺寸, 材料成分和折射率分布都會影響到光通信里極其重要的線性和非線性現象。OptiFiber 使用數值模式求解程序和其它專門用于光纖的解析法來計算光纖通訊時的色散、損耗、雙折射現象和偏振模色散。
OptiFiber 是一種功能強大的工具，它將光纖模式的數值模式求解器與群延遲，群速度色散，有效模面積，損耗，偏振模色散，有效非線性等計算模型相結合.OptiFiber 最強大的功能之一是它能夠預測如何優化給定的光纖，而不是設計目標，例如很小但非零色散和最大模面積。此外，OptiFiber 可以通過導入和分析實際光纖樣品的折射率分布來補充和擴展真實實驗室設備（如EXFO的NR-9200 Optical Fiber Analyzer）的光纖表征能力。OptiFiber 是設計光纖，光纖元件和光通信系統的工程師，科學家和學生不可或缺的工具。
特點和功能
· 評估參數、敏感度和容差
· 利用有限差分法或傳遞矩陣法來求解光纖的LP模或者矢量模
· 可以導入如EXFO NR-9200等儀器測量的光纖剖面的折射率分布進行解析
· 單模光纖設計，如康寧SMF-28的，色散平坦光纖設計，色散位移光纖設計等
· 多模光纖的設計，如50/125 m 和 62.5/125 m 石英光纖等
· 傳播過程中多模干涉的光場分布圖的觀察
· 自動參數掃描
· 光纖傳感設計
· 內外擾動導致的雙折射和PMD的計算
通過以下任一方法設計具有任意二維折射率分布的多層光纖：
1. 使用內置函數庫或使用用戶指定的公式在內部定義配置文件
2.
展開 光通信設計軟件——OptiFDTD 有限差分時域仿真設計軟件
OptiFDTD是用于設計、分析和測試最新無源和非線性光子器件里光波的傳播、散射、反射、衍射、偏振和非線性現象的一款仿真軟件。它功能強大、高度集成且用戶友好，OptiFDTD的核心程序基于時域有限差分法（FDTD），具有二階數值精度和最先進的邊界條件-單軸完美匹配層（UPML）邊界條件。該算法使用全矢量麥克斯韋微分方程對電場和磁場在時域和空間域內進行求解，適用于任意形狀的幾何模型同時對器件的材料特性不需要有任何限制。
OptiFDTD可以顯著提高設計工程師的工作效率，縮短產品推向市場的周期。和其他Optiwave光子自動設計軟件的協同仿真。
FDTD能夠實現有效且強大的仿真能力，并對具有非常精細結構細節的亞微米器件進行分析。亞微米級表示高度的光限制，并且相應地，在典型的器件設計中使用的材料的折射率差異大，這是使用其他數值方法無法解決的限制。
OptiFDTD工作流程
· 使用OptiFDTD創建和運行FDTD模擬可以使用以下4個主要程序來完成：
· OptiFDTD Designer-OptiFDTD主要程序。從這里，您可以創建新設計、設置模擬參數、編寫腳本和啟動模擬。數據保存在擴展名為.fdt的項目文件中。
· OptiFDTD Simulator-從設計器運行模擬并處理.fdt文件中的項目文件。在Desinger中執行模擬時自動打開。模擬結果存儲在擴展名為.fda的文件中。
· OptiFDTD Analyzer-使用OptiFDTD Analyzer（.fda）加載并分析生成的結果文件。包含廣泛的查看選項、分析和后處理功能，并具有將數據導出為其他文件格式的功能。
特點
集成仿真環境
OptiFDTD 擁有一個完整的且使用方便的3D圖形用戶界面，以此可進行復雜器件的設計、仿真和分析。
展開 基于optisystem的光纖通信系統綜合設計
實驗目的
熟悉光纖通信系統的主要組成部分
掌握通信系統綜合設計的主要內容
實驗原理
NRZ、RZ調制格式，直接調制或者外調制，APD管或者PIN管，low pass rectangular filter或者 low pass gauss filter。選擇的理由如下： 選擇NRZ調制格式，因為經NRZ調制的光信號具有緊湊的頻譜特性，調制和調解結構簡單，在10G和一部分40G系統中得到廣泛應用，一直被作為中短距離光纖通信系統中的主要調制格式，通過色散管理和終端可調色散補償技術，NRZ調制格式在終端傳輸距離普通光纖獲得良好的光傳輸性能。
選擇直接調制，因為直接強度調制是用信號直接調制激光器的驅動電流，使其輸出功率隨信號變化.這種方式設備相對簡單，研究較早，現已成熟并商品化.外調制則常用于要求較高的通信系統。
選擇APD管，因為由書上的P264頁的圖8.3可知，PIN管接收靈敏度適用于低數據速率光纖通信，當系統通信數據速率為10G時，PIN靈敏度管不適于應用，我們優選ADP管。
選擇low pass gauss filter（低通高斯響應濾波器），因為low pass rectangular filter（低通矩形響應濾波器）是理想的低通濾波器的模型，在幅頻特性曲線上呈現矩形。 在現實中，如此理想的特性是無法實現的，所有的設計只不過是力圖逼近矩形濾波器的特性而已。而low pass gauss filter（低通高斯響應濾波器）采用時域法測量有效帶寬，具有直觀、簡便的優點，而采用時域法能夠顯著縮短有效帶寬測量時間。
實驗內容
本次實驗中，由NRZ調制格式、直接調制、APD管和low pass gauss filter構成的光纖通信系統。
1）.根據實驗要求，連接實驗電路。
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