امروزه فناوری فیبر نوری در حال تغییر بنیادین دنیای اتوماسیون صنعتی است. استفاده از فیبر نوری به جای سیم‌های مسی سنتی، مزایای بی‌شماری ازجمله پهنای باند بالاتر، تداخل الکترومغناطیسی کمتر و ایمنی بیشتر را به ارمغان می‌آورد. در این مقاله قصد داریم مزایای کلیدی استفاده از فیبرنوری در سیستم‌های کنترل صنعتی و اتوماسیون را بررسی کنیم. در ابتدا به معرفی فیبر نوری و ویژگی‌های آن می‌پردازیم. سپس به بحث در مورد کاربردهای صنعتی فیبرنوری ازجمله انتقال داده‌ها، سیستم‌های کنترل و اتوماسیون خواهیم پرداخت. درنهایت نشان خواهیم داد که چطور فیبرنوری می‌تواند بهره‌وری، ایمنی و قابلیت اطمینان سیستم‌های صنعتی را به طور چشمگیری ارتقا دهد.
فیبر نوری چیست؟
فیبر نوری یک نوع کابل ارتباطی است که از جنس شیشه یا پلاستیک ساخته شده و برای انتقال اطلاعات به صورت نوری استفاده می‌شود. در فیبر نوری، اطلاعات به صورت نوری از طریق یک منبع نوری به کابل فیبر نوری وارد می‌شود و سپس از طریق انعکاس داخلی در دیواره‌های فیبر نوری به سمت مقصد حرکت می‌کند. فیبر نوری به دلیل داشتن پهنای باند بالا، سرعت بالا، مقاومت بالا در برابر نوسانات دما و الکتریسیته، امنیت بالا و عدم تداخل با سایر امواج الکترومغناطیسی، در ارتباطات امروزی بسیار کاربرد دارد.
ساختار و اصول عملکرد فیبر نوری
ساختار فیبر نوری شامل سه بخش اصلی است:
- هسته: هسته فیبر نوری معمولاً از شیشه یا پلاستیک ساخته شده است و محور اصلی فیبر را تشکیل می‌دهد. نور درون هسته حرکت می‌کند و به دلیل شاخص شکست بالای شیشه یا پلاستیک، از انتشار خارجی جلوگیری می‌شود.
- پوسته: پوسته فیبر نوری از ماده‌ای با شاخص شکست کمتر از هسته ساخته شده است و هدف آن جلوگیری از انتشار نور در هسته و تمرکز آن درون هسته است. پوسته معمولاً از شیشه سیلیکاتی یا پلاستیک ساخته شده است.
- پوشش: پوشش فیبر نوری از ماده‌ای با شاخص شکست کمتر از پوسته ساخته شده است و هدف آن جلوگیری از انتشار نور در پوسته و تمرکز آن در هسته است. پوشش معمولاً از پلاستیک ساخته شده است.
اصول عملکرد فیبر نوری بر اساس اصل تابشی نور است. نور درون هسته فیبر نوری با شیبی کوچک به سمت پوسته انحراف می‌یابد و در نتیجه درون هسته حرکت می‌کند. این انحراف نور به دلیل تفاوت شاخص شکست هسته و پوسته ایجاد می‌شود. به این روش تابشی نور در فیبر نوری، “انتشار تابشی” یا “تابشی نور” گفته می‌شود.
انواع فیبر نوری
انواع فیبر نوری عبارت‌اند از:
- فیبر نوری تک رشته: در این نوع فیبر نوری، یک رشته نازک از شیشه یا پلاستیک برای انتقال نور استفاده می‌شود.
- فیبر نوری چند رشته: در این نوع فیبر نوری، چندین رشته نازک از شیشه یا پلاستیک برای انتقال نور استفاده می‌شود. این نوع فیبر نوری برای ارتباطات شبکه و انتقال داده‌های بیشتر استفاده می‌شود.
- فیبر نوری ماهواره‌ای: این نوع فیبر نوری برای ارتباطات فضایی استفاده می‌شود و برای ارتباطات بین سیارات و ماه‌ها استفاده می‌شود.
- فیبر نوری پلاستیکی: این نوع فیبر نوری از پلاستیک به جای شیشه ساخته شده است و برای کاربردهایی مانند ارتباطات کوتاه مدت و ارتباطات خانگی استفاده می‌شود.
کاربرد فیبر نوری در اتوماسیون صنعتی
فیبر نوری کاربردهای متعددی در اتوماسیون صنعتی دارد، از آن جمله می‌توان به موارد زیر اشاره نمود:
- انتقال داده‌های کنترلی و مانیتورینگ: فیبر نوری برای ارتباط بین تجهیزات مختلف در یک سیستم اتوماسیون بکار می‌رود. سرعت بالا و پایداری ارتباط آن مزیت محسوب می‌شود
- شبکه‌های صنعتی: فیبر نوری می‌تواند شبکه‌های ارتباطی صنعتی با سرعت بالا و امنیت بیشتری را فراهم کند.
- انتقال تصاویر: فیبر نوری برای انتقال تصاویر از دوربین‌های مداربسته به اتاق کنترل مورد استفاده قرار می‌گیرد.
- سنسورهای فیبر نوری: این سنسورها برای اندازه‌گیری دما، فشار و سایر متغیرهای فیزیکی بکار می‌روند.
- انتقال اطلاعات توسط لیزر: لیزرها از فیبر نوری برای انتقال اطلاعات در فواصل دور استفاده می‌کنند.
- سیستم‌های کنترل حرکت: فیبر نوری در سیستم‌های هدایت خودکار وسایل نقلیه مورد استفاده قرار می‌گیرد.
مزایای فیبر نوری در اتوماسیون صنعتی
فیبر نوری یکی از تکنولوژی‌های مهم در حوزه اتصالات شبکه و ارتباطات است که در صنعت اتوماسیون نیز کاربردهای متعددی دارد. در ادامه به بررسی مزایای فیبر نوری در اتوماسیون صنعتی پرداخته خواهد شد.
سرعت انتقال داده بالا
یکی از مزایای اصلی فیبر نوری در اتوماسیون صنعتی، سرعت بالای انتقال داده‌ها است. فیبر نوری قادر به انتقال داده‌ها با سرعت بسیار بالا است که این امر در صنعت اتوماسیون بسیار مهم است. با استفاده از فیبر نوری، امکان انتقال داده‌ها با سرعت گیگابیتی و حتی ترابیتی وجود دارد.
فیبر نوری دارای پهنای باند بسیار بالایی است و می‌تواند داده‌ها را با سرعت بسیار زیادی منتقل کند. سرعت انتقال داده در فیبر نوری می‌تواند به چندین گیگابیت بر ثانیه برسد. این ویژگی باعث می‌شود ارتباط بین تجهیزات مختلف یک سیستم اتوماسیون به صورت بسیار سریع و با تأخیر بسیار کم انجام شود. سرعت بالای انتقال داده، امکان کنترل و مانیتورینگ دقیق و به‌موقع فرایندهای صنعتی را فراهم می‌کند.
برد بالا
فیبر نوری قادر به انتقال داده‌ها در فواصل بسیار بلند است. این مزیت برای اتوماسیون صنعتی بسیار مهم است زیرا در بسیاری از برنامه‌های اتوماسیون صنعتی، دستگاه‌ها و سنسورها در فواصل بسیار بلندی از یکدیگر قرار می‌گیرند. با استفاده از فیبر نوری، امکان انتقال داده‌ها در فواصل بلند تا 100 کیلومتر و حتی بیشتر وجود دارد.
مقاومت بالا در برابر نویز
فیبر نوری مقاومت بسیار بالایی در برابر نویز دارد. این مزیت برای اتوماسیون صنعتی بسیار مهم است زیرا در بسیاری از محیط‌های صنعتی، نویز و اختلالات الکترومغناطیسی وجود دارد که می‌تواند باعث اختلال در انتقال داده‌ها شود. با استفاده از فیبر نوری، این مشکلات به حداقل می‌رسد و امکان انتقال داده‌ها با کیفیت بالا وجود دارد.
ایمنی و قابلیت اطمینان
فیبر نوری بسیار امن است و امکان دسترسی به داده‌ها در آن وجود ندارد. این مزیت برای اتوماسیون صنعتی بسیار مهم است زیرا در بسیاری از برنامه‌های اتوماسیون صنعتی، امنیت داده‌ها بسیار حائز اهمیت است. با استفاده از فیبر نوری، امکان انتقال داده‌ها با امنیت بالا وجود دارد.
فیبرهای نوری هیچ‌گونه جریان الکتریکی از خود عبور نمی‌دهند و درنتیجه ایمن‌تر هستند.
فیبر نوری در برابر شرایط محیطی سخت مقاوم است و طول عمر بالایی دارد.
احتمال بروز خطا در فیبرهای نوری بسیار پایین و قابلیت اطمینان بالایی دارند.
حجم کم و وزن کم
فیبر نوری دارای حجم کم و وزن کمی است که این مزیت برای اتوماسیون صنعتی بسیار مهم است زیرا در بسیاری از برنامه‌های اتوماسیون صنعتی، فضای محدودی برای نصب و اتصالات وجود دارد. با استفاده از فیبر نوری، امکان نصب و اتصالات در فضای کم وجود دارد.
عدم تداخل با سایر سیگنال‌ها
فیبر نوری با سایر سیگنال‌ها تداخل ندارد و این مزیت برای اتوماسیون صنعتی بسیار مهم است زیرا در بسیاری از برنامه‌های اتوماسیون صنعتی، انواع مختلفی از سیگنال‌ها وجود دارند که می‌تواند باعث تداخل در انتقال داده‌ها شود. با استفاده از فیبر نوری، این مشکلات به حداقل می‌رسد و امکان انتقال داده‌ها با کیفیت بالا وجود دارد. به همین دلیل فیبر نوری احتیاجی به مدارات الکترونیکی حفاظتی در برابر نویز ندارد.
قابلیت ارتقا
فیبر نوری قابلیت ارتقا دارد و این مزیت برای اتوماسیون صنعتی بسیار مهم است زیرا در بسیاری از برنامه‌های اتوماسیون صنعتی، نیاز به ارتقای شبکه وجود دارد. با استفاده از فیبر نوری، امکان ارتقای شبکه با حفظ کیفیت بالا وجود دارد.
هزینه نگهداری پایین
- هزینه نصب و راه‌اندازی فیبر نوری کمتر از سیم‌کشی مسی است.
- فیبر نوری نیاز به تعمیر و نگهداری کمتری دارد و عمر مفید بسیار بالایی دارد.
- هزینه‌های نگهداری طولانی‌مدت فیبر نوری بسیار پایین است.
طول عمر بالا
– فیبرهای نوری در برابر رطوبت و خوردگی مقاوم‌اند و عمر مفید بسیار بالایی دارند. آن‌ها می‌توانند برای ده‌ها سال بدون نیاز به تعویض مورد استفاده قرار گیرند. این مزیت باعث کاهش هزینه‌های نگهداری و تعمیرات می‌شود.
توان و انرژی مصرفی کمتر
فیبر نوری در اتوماسیون صنعتی از دو جهت توان و انرژی مصرفی بهره‌مندی بیشتری نسبت به روش‌های دیگر دارد.
اولاً، فیبر نوری به عنوان یک رسانه انتقال داده‌ها، ازنظر توان مصرفی بهینه‌تر عمل می‌کند. به عنوان مثال، در مقایسه با کابل‌های مسی، فیبر نوری توان مصرفی کمتری دارد و ازاین‌رو در بلندمدت می‌تواند به صرفه‌تر باشد.
ثانیاً، فیبر نوری به دلیل عدم وجود جریان الکتریکی در آن، ازنظر انرژی مصرفی نیز بهینه‌تر عمل می‌کند. درواقع، در روش‌های دیگر انتقال داده‌ها مانند کابل‌های مسی، جریان الکتریکی به همراه خود انرژی از دست می‌دهد و ازاین‌رو انرژی مصرفی بیشتری دارد؛ بنابراین، استفاده از فیبر نوری در اتوماسیون صنعتی می‌تواند به دلیل توان و انرژی مصرفی کمتر، به صرفه‌ترین راه‌حل برای انتقال داده‌ها باشد.
جمع‌بندی نهایی
درمجموع، فیبر نوری با داشتن مزایایی همچون سرعت بالای انتقال داده، مصونیت در برابر تداخل‌های الکترومغناطیسی، ایمنی و دوام بالا و هزینه نگهداری پایین، می‌تواند نقش مهمی در ارتقای عملکرد و بهره‌وری سیستم‌های اتوماسیون صنعتی ایفا کند. به‌کارگیری این فناوری می‌تواند گامی مؤثر در جهت دستیابی به تولید هوشمندتر، سریع‌تر و ایمن‌تر باشد. برای ارتقا آگاهی خود در زمینه فیبر نوری در اتوماسیون صنعتی با نیک صنعت در ارتباط باشید.
.