看到光:光纤照亮过程控制和仪器仪表
光纤技术——它不再仅仅用于装饰照明了。在20世纪70年代，使用光纤电缆的装饰照明在大学宿舍，单身公寓和前卫的家中发表了声明(不断变化的彩色灯光跳舞的针头)。在那个时候，可能创造出真正整洁新奇的照明的东西，还没有让工业世界着火。
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光纤技术——它不再仅仅用于装饰照明了。在20世纪70年代，使用光纤电缆的装饰照明在大学宿舍，单身公寓和前卫的家中发表了声明(不断变化的彩色灯光跳舞的针头)。在那个时候，可能创造出真正整洁新奇的照明的东西，还没有让工业世界着火。
由于许多原因，光纤已经适应于工业用途。在通信方面，无论是工厂网络还是过程仪表，光纤技术都比传统的铜线或电缆具有优势。数据可以以数字方式传输，而且速度大大提高。光纤电缆具有抗腐蚀、抗振动、抗EMI(电磁干扰)和RFI(射频干扰)等性能，是铜线的优点。在网络应用中，它具有优越的传输质量，并且通常易于安装和维护。
位于加州Benicia的系统集成商DST Controls的工程总监Mike Shulim将噪声抗扰性列为考虑在控制网络中使用光纤的首要原因。“此外，光纤网络‘没有’生命，”舒林评论道。“铜基系统会随着使用年限而退化。10至15年后，变速器速度下降，内部产生的噪音增加。光纤系统的有效寿命是铜的三倍。这绝对是一个长期的解决方案。”
此外，光纤导体比铜线更小、更轻、更灵活。低成本光换能器的发展和光纤制造技术的进步使其与传统布线相比具有成本竞争力。与传统的电线电缆相比，带宽非常高(两根头发那么细的光纤可以同时传输相当于24000个电话)。它需要两根铜线包含在一根更粗的电缆中才能传送一个电话。光纤电缆的终端和香料(特别是在野外)，曾经是它的阿喀琉斯之踵，自20世纪70年代出现以来，已经有了很大的改进，使其在现代数字通信中脱颖而出。
Shulim先生指出，在控制装置中使用光纤，尤其是改造和系统扩展，其成本与使用铜导体相当。“用户可以在与现有电力电缆相同的管道和托盘中运行光纤电缆，没有'噪音'问题，节省安装时间和成本。”
据舒林说，更小、更灵活的电缆通常更容易安装，但技术人员必须更加关注细节。电缆的过度延伸和糟糕的终端可能是灾难性的。质量变化在规定不佳的电缆也可能是一个问题。Shulim先生说，“只要两英寸的坏电缆就能使系统瘫痪。一般来说，光纤对安装错误的容忍度较低。”
标尺变化
光纤技术已经适应于控制仪表应用，其原因往往与使其成为网络的良好选择相同。FiberFlex是一种由Ohmart/Vega公司(Cincinnati, O.)开发的核连续物位探测器，该装置的闪烁体采用光纤束。
核连续液位计的工作原理是引导一个狭窄的辐射风扇通过一个容器到达探测器或闪烁体。在光纤闪烁体中，辐射产生光子，然后用电子设备测量并与液位相关。随着工艺水平的提高，它保护探测器免受辐射。探测器“看到”的辐射越多，过程水平越低(可识别到跨度的1%);检测到的辐射越少意味着辐射水平越高。
为了避免“盲点”并确保准确的读数，闪烁体必须符合伽马射线源对面的血管壁。顾名思义，FiberFlex是一种灵活、轻便的光纤，可以轻松安装到23英尺的测量长度上。
根据Ohmart/Vega总工程师Kevin Carmichael的说法，在测量连续水平时，“核装置通常是最后的技术手段”。核测量用于材料极热，腐蚀性，危险或粘性的过程中的液位值。简而言之，由于高成本和复杂性，它在没有其他技术可用的情况下使用。
清晰的愿景
并不是所有的光纤材料都是一样的。事实上，与必须传达传感器“看到”的清晰图像的仪器相比，带有“开与关”数字模式的通信可以使用不同等级的光纤。这些材料用于内窥镜等医疗检查设备，也适用于工业温度传感器。在红外传感器的情况下，光纤电缆可以用来连接一个必须与处理电子设备分开安装的传感头。光纤对温度和电磁干扰的固有免疫增强了这类应用。
由Raytek公司(Santa Cruz, california)开发的Marathon FR1非接触式比例温度计是该技术的实际应用实例之一。据说，即使在高温(在这种情况下，200°C)和电“嘈杂”环境中，该传感器也能提供双色比例温度计的准确性和稳定性。光纤电缆的长度可达33英尺，无需重新校准即可在现场更换。FR1目前有三种型号，覆盖范围为500至2500°C。它适用于恶劣的操作环境，包括金属和玻璃生产。
这种类型的光纤仪器的一个常见用途是碳阳极“烘烤”。在铝的还原过程中，碳阳极在电解过程中被消耗。这些阳极通常大于一立方米，消耗数百个，高效制造是铝生产的关键。阳极由钙化的绿色焦炭和蒸馏的煤焦油制成。然后在超过1000°C的温度下在燃气/燃油坑中烘烤数天，以形成最佳的物理和电气性能。控制烘烤过程需要精确监测烘烤坑顶部的温度。
最初由S型热电偶/保护管处理，现在可以使用光纤传感器更准确地测量坑内空气温度。利用光纤传感器的精度、抗噪声能力和远程安装电子设备的能力，许多铝冶炼厂已经采用光纤传感器技术来满足这种要求苛刻的应用。
光纤电缆也可用于液位传感，提供固有安全性并消除RFI/EMI问题。Kinematics & Controls公司(Brooksville, Fla.)使用一根塑料纤维将红色可见光发送到位于液位开关传感器头部的棱镜尖端。如果开关干燥，光线会反射回远程安装的控制器。然而，当液位达到并淹没传感器时，光线会折射到介质中，而不会返回。然后控制器产生适当的输出信号plc或驱动继电器线圈。
该传感器电缆通常用于监测可燃液体的液位，长度为20英尺，可用于最远100英尺的应用。微小的光纤头，只有0.25英寸。迪亚。，可以装在狭窄的地方。光纤的使用消除了传感器上的热敏元件，如果需要，设备可以在300°F以上的温度下感应液体。
把事情分开
通过光纤电缆将电子元件与传感器头分离也适用于光电传感器设计。由于不能将光传输到其电子器件，光电池将不得不在封装中集成传感器和电子器件。这种封装的尺寸(即使现在电子产品的小型化程度)也会限制安装的灵活性和便利性。
根据美国Keyence公司(Woodcliff Lake, N.J.)高级技术支持工程师Charley Strobel的说法，将两个组件分开确实具有优势。在其FS-V10系列光电传感器的情况下，Keyence提供了一个小传感器头，可以用于“紧密”的机械位置，并允许用户在任何方便的远程位置安装电子设备，最远可达33英尺。
由于远程电子设备不会“妨碍”传感器，并且可以按照需要进行封装，因此可以优化电子和机械特性。“更大”的电子设备可以降低响应时间，为方便的读数和手动控制提供空间，并允许自动和/或手动校准等功能。这些类型的传感器通常检测小目标，例如在生产橡胶和建筑材料(泡沫绝缘材料，墙板等)的网络过程中的注册和引导标记。
糟糕的环境
潮湿和腐蚀性的环境会影响传统的铜线。即使在标准管道安装中，未密封或组装不良的电气箱的连接也会严重腐蚀。此外，屏蔽较差的线路受EFI和RFI的支配。控制工程师在改造、扩展或改造控制系统时，通常需要使用现有的电缆桥架或通过现有的导管拉出额外的电线。添加新的电干扰源，如电机、发电机、备用电源设备或工厂照明及其对控制系统的累积影响可以忽略不计。
为了规避这些问题，家禽管理系统公司(PMSI，密歇根州，Saranec)使用朗讯技术公司(Avon, Conn.)的FiberWire光纤工业通信系统作为其“鸡舍”控制包的骨干。这些控制系统旨在控制鸡舍环境的各个方面，包括控制饲料、水、光线、空气循环和鸡蛋产量。专门的鸡蛋生产控制包已经建成，通过与环境控制系统互联来控制鸡蛋的流出。
FiberWire将每个鸡舍的计算机连接到一个中央计算机系统，该系统可以计算出哪个鸡舍每天、每周或每分钟的产蛋量最好。然后，这些信息有助于确定每个房屋所需的适当环境控制，以生产最佳数量的鸡蛋。PMSI光纤专家Bill Kaufman表示:“FiberWire的结构、抗损坏、耐腐蚀、抗EMI/RFI使其成为系统的完美选择。
“鸡舍环境阴暗潮湿，充满了氨和甲烷。许多这些综合设施运行在230/460伏，三相电源延伸到整个设施，即使有屏蔽通信电缆也会产生噪音。我们最近改造了密歇根州的一个老厂址，在采用光纤解决方案之前，我们花了2万多美元来消除噪音，”考夫曼说。
光纤电缆的电气隔离在这种应用中提供了另一个优势。PMSI的农场可能有12到32个鸡舍，长500英尺，宽60英尺。每座房子都是由钢铁和电线制成的，这是一个完美的闪电吸引力!“你可以想象如果我们使用铜线会发生什么，”考夫曼先生说。“闪电会一路穿过整个系统，摧毁沿途的一切。”
生产进展
光纤技术自其卑微的“好奇心”地位以来，已经照亮了许多应用。据DST Controls的Mike Shulim称，“在我们正在进行的控制项目中，我们已经看到它的使用量每年增长200%。”
即使它在高科技控制和通信系统上取得了成功，那些光纤灯和雕塑仍然可以为那些想要在室内装饰上发表声明的人提供帮助。如果你正在寻找，我有几个网站给你!
寻找第一的光纤风格
光纤网络中的问题与传统网络中的问题不同。由于信息在光纤系统中是如此的压缩，单个光纤的断裂对数据流的破坏要大得多。图兰·埃尔多安是罗切斯特大学光学研究所(Rochester, N.Y.)的主任，他说，一个“一英寸蠕虫大小”的装置安装在电缆内部，紧贴在一根光纤上，可以精确地测量它的工作效率。
以前执行此功能的设备复杂且相当大，阻碍了系统内的适应性。这种新设备没有活动部件，可以安装在任何有光纤的地方。这种光纤时代的线路测试仪可以自我监控每条线路，并在出现故障时提示。这种探测器的工作原理是利用芯片上的一个微型光电探测器，对上下游的波长进行比较。它可以准确地报告哪些波长通过被监测的光纤。
罗彻斯特大学光学研究所的网址是
“走向长远”——大型炼油厂/石化综合设施的连接控制
印度最大的私营公司信实工业有限公司(RIL)最近在印度西海岸的贾姆纳格尔建造并投入使用了据称是世界上最大、最高度一体化的炼油厂和石化综合设施。
它包括世界上最大的“绿地”炼油厂、世界上最大的对二甲苯工厂、亚洲最大的聚丙烯工厂、一个360兆瓦(印度最大的)自备发电厂、一个海洋储油库、一个完整的配送终端，以及印度最大的私营港口。该综合体采用了最新和最先进的工艺、自动化、信息技术和网络。RIL与主要工程承包商柏克德公司(Bechtel, San Francisco, california)共同完成所有设计工作。它的建造投资为60亿美元。该综合体使用Foxboro (Foxboro，马萨诸塞州)。I/A系列控制系统、Triconex ESD (Irvine, california)过程保护系统和SAP (Norwood, Mass)R/3 ERP系统。
总共安装了310英里的光纤电缆来连接这个庞大综合体内的各种自动化系统。系统和相关网络由Foxboro India (I/A系列DCS和终端自动化系统，以及Triconex ESD系统)、Wormald U.K.(消防和燃气控制系统)、Bently Nevada U.K.(机器状态监测系统)和Rockwell automation U.K. (PLC系统)提供。
大约155英里的光纤控制网络连接了综合体内的五个主要I/A系列系统。控制的系统包括炼油厂和海运码头(安装在任何地方的最大的I/A系列系统)、芳烃工厂、聚丙烯工厂、综合设施的自备发电厂和港口运营。光纤“节点总线扩展器”将公共I/A系列系统中的物理分布式控制节点段连接起来。这包括控制炼油厂和海运码头的那个，它们位于综合设施内总局域网(LAN)长度超过12英里的地方。然而，RIL将它们放在一个共同的控制系统上，以简化foxboro提供的先进的非现场应用程序(油箱信息、石油运动和混合优化/监督)与炼油厂单元控制之间的数据传输。
光纤载波局域网还将所有五个控制系统以及其他工厂系统连接到一个通用的工厂信息网络(PIN)上。PIN为整个综合体的授权用户提供访问五个控制系统的任何实时过程显示或历史信息的权限。这个网络长约13英里，几乎完全由现成的商用光纤组件组成。
除了提供最具成本效益的解决方案来适应非常大的距离，光纤比传统的铜介质还具有其他优势。这些包括卓越的电气隔离，以保护设备免受接地回路的影响，以及在现场常见的严重雷暴放电，以及免受RMI和EMI干扰。此外，光纤系统的高带宽可以处理目前通过Reliance Jamnagar PIN传输的大量通信流量，包括数据、语音和视频，以及未来扩展时更高的通信速率。
把纤维吹来吹去
可以使用光纤局域网的工业控制应用也可以从住友电气光波公司开发的技术中受益。在大型、复杂和不断增长的过程工业站点中，对现有网络的频繁移动、更改和添加的需求可能会对安装/维护计划和预算造成严重破坏，并破坏工厂的关键操作。
FutureFlex空气吹吹光纤(ABF)布线系统是一种紧凑的管状电缆基础设施，用于代替传统的内部管道，形成局域网拓扑结构。管式电缆在外护套内最多可容纳19个较小的独立管。一旦管束就位，单个光纤束的安装就可以开始了。本质上，所需的电缆束通过电缆管在空气或氮气流中以高达150 fpm的速度通过专用吹缆头。该操作需要两名技术人员，在预定运行的两端各一名。如果配置改变，电缆也可以吹出管(和重复使用)和新的吹入。
据该系统的应用工程师Jimi Hendrix介绍，住友生产的可吹制纤维束中有2、6、12或18根纤维。纤维外面覆盖着一层特殊的聚乙烯泡沫外护套，它像高尔夫球一样有凹陷，使纤维可以漂浮在空气或氮气流上。典型的安装速度为3,500英尺，速度为100-150英尺/分钟，具体取决于下入的几何形状。
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