네트워크 및 버스

탱크와 모니터링 위치 사이의 전선을 버스 또는 네트워크라고 합니다. . 이 두 용어 사이의 구별은 기술적인 것보다 더 의미론적이며, 이 두 용어는 모든 실제적인 목적을 위해 상호 교환적으로 사용될 수 있습니다. 내 경험에 따르면 "버스"라는 용어는 일반적으로 컴퓨터 장치의 인클로저 내에서 디지털 구성 요소를 연결하는 일련의 전선과 관련하여 사용되며 "네트워크"는 물리적으로 더 널리 퍼져 있는 것을 의미합니다.

그러나 최근 몇 년 동안 "버스"라는 단어는 장거리에 걸쳐 개별 계측 센서를 상호 연결하는 것을 전문으로 하는 네트워크를 설명하는 데 인기를 얻었습니다("필드버스" 및 "프로피버스"가 두 가지 예임). 두 경우 모두 두 개 이상의 디지털 장치가 서로 연결되어 데이터가 서로 통신할 수 있도록 하는 수단을 참조합니다.

"Fieldbus" 또는 "Profibus"와 같은 이름은 버스 또는 네트워크의 물리적 배선뿐만 아니라 통신을 위한 지정된 전압 레벨, 타이밍 시퀀스(특히 직렬 데이터 전송의 경우), 커넥터 핀아웃 사양 및 기타 모든 구별되는 기술을 포함합니다. 네트워크의 기능.

즉, 특정 유형의 버스나 네트워크를 이름으로 말할 때 실제로는 표준 통신을 말하는 것입니다. , 문자 언어의 규칙 및 어휘와 대략 유사합니다. 예를 들어, 두 명 이상이 펜팔이 되려면 공통 형식으로 서로에게 편지를 쓸 수 있어야 합니다.

서로의 편지를 전달할 수 있는 메일 시스템만으로는 충분하지 않습니다. 서로에게 프랑스어로 편지 쓰기에 동의하는 경우 프랑스어 표준에서 지정한 문자 집합, 어휘, 철자 및 문법 규칙을 준수하는 데 동의합니다.

마찬가지로 두 개의 Profibus 장치를 함께 연결하면 Profibus 표준이 전압 레벨, 타이밍 시퀀스 등과 같은 중요한 세부 사항을 지정했기 때문에 서로 통신할 수 있습니다. 단순히 여러 장치 사이에 일련의 전선을 연결하는 것은 작업 시스템을 구성하기에 충분합니다(특히 장치가 다른 제조업체에서 제작된 경우).

자세히 설명하기 위해 자체 버스 표준을 설계해 보겠습니다. 다양한 수위를 감지하기 위해 5개의 스위치가 있는 원유 탱크 측정 시스템을 사용하고 (최소한) 5개의 전선을 사용하여 목적지까지 신호를 전달함으로써 강력한 BogusBus의 기반을 놓을 수 있습니다. :

BogusBus의 물리적 배선은 송신기 장치(스위치)와 수신기 장치(램프) 사이의 7개 와이어로 구성됩니다. 트랜스미터는 가장 왼쪽 커넥터("->>-" 기호)의 왼쪽에 있는 모든 구성 요소와 배선 연결로 구성됩니다. 각 커넥터 기호는 보완적인 남성 및 여성 요소를 나타냅니다. 버스 배선은 커넥터 쌍 사이의 7개 와이어로 구성됩니다.

마지막으로 수신기와 모든 구성 배선은 가장 오른쪽 커넥터의 오른쪽에 있습니다. 네트워크 와이어 중 5개(1~5로 표시됨)는 데이터를 전달하는 반면, 해당 와이어 중 2개(+V 및 -V로 표시됨)는 DC 전원 공급 장치에 대한 연결을 제공합니다. 7핀 커넥터 플러그에 대한 표준도 있습니다. 핀 레이아웃은 "역방향" 연결을 방지하기 위해 비대칭입니다.

제조업체가 제품에 대한 경외심을 불러일으키는 "BogusBus 호환" 인증을 받으려면 BogusBus(특정 작업을 위해 버스를 설계하고 종료한 다른 회사일 가능성이 큼)의 설계자가 설정한 사양을 준수해야 합니다. 다양한 목적으로 마케팅). 예를 들어, 모든 장치는 BogusBus의 24볼트 DC 공급 전원을 사용할 수 있어야 합니다. 트랜스미터의 스위치 접점은 해당 DC 전압을 전환할 수 있는 정격이어야 하고 램프는 해당 전압으로 전원이 공급되는 정격이어야 하며 커넥터 모든 것을 처리할 수 있어야 합니다.

물론 배선은 동일한 표준을 준수해야 합니다. 예를 들어 램프 1에서 5까지는 제조업체 XYZ 송신기의 LS4가 닫힐 때 제조업체 ABC 수신기의 램프 4가 켜지도록 적절한 핀에 배선해야 합니다. 켜짐. 송신기와 수신기 모두 24볼트의 정격 DC 전원 공급 장치를 포함하기 때문에 모든 송신기/수신기 조합(모든 인증 제조업체의)은 반드시 병렬로 안전하게 배선할 수 있는 전원 공급 장치가 있어야 합니다.

제조업체 XYZ가 24VDC 전원 공급 장치의 음극(-) 쪽이 접지에 연결된 송신기를 만들고 ABC 제조업체가 24VDC 전원 공급 장치의 양극(+) 쪽이 접지된 수신기를 만든 경우 어떤 일이 발생할 수 있는지 생각해 보십시오. 두 접지가 상대적으로 "단단한" 경우(즉, 두 접지가 산업 건물의 금속 구조에 만들어진 경우와 같이 접지 간의 저항이 낮음) 두 전원 공급 장치는 각각 단락됩니다. 기타!

물론 BogusBus는 완전히 가상적이고 매우 비현실적인 디지털 네트워크의 예입니다. 데이터 해상도가 매우 낮고 장치를 연결하는 데 상당한 배선이 필요하며 한 방향(송신기에서 수신기로)으로만 통신합니다. 그러나 네트워크가 무엇인지, 네트워크 선택 및 운영과 관련된 몇 가지 고려 사항에 대한 자습서 예제로 충분합니다.

직업에서 접할 수 있는 많은 유형의 버스와 네트워크가 있습니다. 각각에는 고유한 응용 프로그램, 장점 및 단점이 있습니다. 다양한 디자인에 레이블을 지정하는 데 사용되는 "알파벳 수프"에 대해 생각해 볼 가치가 있습니다.

근거리 버스

PC/AT
초기 IBM 호환 컴퓨터에서 디스크 드라이브 및 사운드 카드와 같은 주변 장치를 컴퓨터의 마더보드에 연결하는 데 사용된 버스입니다.

PCI
개인용 컴퓨터에 사용되는 또 다른 버스이지만 IBM 호환에 국한되지 않습니다. PC/AT보다 훨씬 빠릅니다. 일반적인 데이터 전송 속도는 100Mbytes/초(32비트) 및 200Mbytes/초(64비트)입니다.

PCMCIA
노트북 및 노트북 크기의 개인용 컴퓨터에 주변 장치를 연결하도록 설계된 버스입니다. 물리적 "발자국"은 매우 작지만 널리 사용되는 다른 PC 버스보다 훨씬 느립니다.

VME
여러 메모리, 주변기기, 심지어 마이크로프로세서 카드까지 연결할 수 있는 다목적 산업용 및 군용 컴퓨터를 구성하기 위한 고성능 버스(Motorola가 공동 설계하고 Motorola의 이전 Versa-Bus 표준을 기반으로 함) 맞춤형 시스템 설계를 용이하게 하는 수동 "랙" 또는 "카드 케이지". 50Mbytes/초의 일반적인 데이터 전송 속도(64비트 폭).

VXI
실제로 VME 버스의 확장인 VXI(VME eXtension for Instrumentation)에는 표준 VME 버스와 랙의 카드 간 아날로그 신호용 커넥터가 포함됩니다.

S-100
알테어 버스라고도 하는 이 버스 표준은 Intel 8080 마이크로프로세서 칩에 대한 인터페이스 역할을 하기 위해 1976년 회의에서 나온 제품입니다. 여러 기능 카드를 수동 "랙"에 연결할 수 있는 VME와 철학이 유사하여 맞춤형 시스템 구축이 용이합니다.

MC6800
Motorola는 Intel 중심의 S-100 버스에 해당하며 주변 장치를 널리 사용되는 Motorola 6800 마이크로프로세서 칩에 인터페이스하도록 설계되었습니다.

성병
Simple-To-Design의 약자이며 PC/AT 버스와 유사한 또 다른 수동 "랙"이며 IBM 호환 하드웨어를 기반으로 하는 설계에 적합합니다. Pro-Log에서 설계한 8비트 너비(병렬)로 비교적 작은(4.5인치 x 6.5인치) 회로 카드를 수용합니다.

멀티버스 I 및 II
Intel에서 설계한 맞춤형 컴퓨터 시스템의 유연한 설계를 위한 또 다른 버스입니다. 16비트 너비(병렬).

CompactPCI

구형 VME 버스에 대한 고성능 대안으로 설계된 개인용 컴퓨터 PCI 표준의 산업적 적응. 66MHz의 버스 클록 속도에서 데이터 전송 속도는 200MB/초(32비트) 또는 400MB/초(64비트)입니다.

마이크로채널
또 다른 버스입니다. 이 버스는 PC 마더보드와 주변 장치의 인터페이스용으로 설계된 불운한 PS/2 시리즈 컴퓨터용으로 IBM이 설계한 것입니다.

IDE
개인용 컴퓨터 하드 디스크 드라이브를 적절한 주변 카드와 연결하는 데 주로 사용되는 버스입니다. 오늘날의 개인용 컴퓨터에서 하드 드라이브 및 CD-ROM 드라이브 인터페이스에 널리 사용됩니다.

SCSI
개인용 컴퓨터 디스크 드라이브에 사용되는 대체(기술적으로 IDE보다 우수한) 버스입니다. SCSI는 Small Computer System Interface의 약자입니다. 일부 IBM 호환 PC, Macintosh(Apple), 많은 미니 및 메인프레임 비즈니스 컴퓨터에 사용됩니다. 하드 드라이브, CD-ROM 드라이브, 플로피 디스크 드라이브, 프린터, 스캐너, 모뎀 및 기타 주변 장치 호스트를 인터페이스하는 데 사용됩니다. 원래 표준에 대해 초당 최대 1.5MB의 속도를 제공합니다.

GPIB(IEEE 488)
HPIB 또는 IEEE 488이라고도 하는 범용 인터페이스 버스로, 오실로스코프 및 멀티미터와 같은 전자 테스트 장비를 개인용 컴퓨터에 인터페이스하기 위한 것입니다. 통신 제어를 위한 8개의 추가 라인이 있는 8비트 폭 주소/데이터 "경로".

센트로닉스 병렬
프린터 및 플로터 장치를 연결하기 위해 개인용 컴퓨터에서 널리 사용됩니다. 때때로 외부 ZIP(100Mbyte 플로피) 디스크 드라이브 및 테이프 드라이브와 같은 다른 주변 장치와 인터페이스하는 데 사용됩니다.

USB
범용 직렬 버스(Universal Serial Bus):많은 외부 주변 장치(예:키보드, 모뎀, 마우스 등)를 개인용 컴퓨터에 연결하기 위한 것입니다. Macintosh PC에서 오랫동안 사용되어 왔으며 현재 IBM 호환 시스템에 새 장비로 설치되고 있습니다.

파이어와이어(IEEE 1394)
"핫 스와핑"(전원이 켜진 상태에서 장치 추가 또는 제거) 및 유연한 토폴로지와 같은 다양한 기능으로 100, 200 또는 400Mbps에서 작동할 수 있는 고속 직렬 네트워크입니다. 고성능 개인용 컴퓨터 인터페이스용으로 설계되었습니다.

블루투스
컴퓨터 장치의 사무실 연결을 위해 설계된 무선 기반 통신 네트워크입니다. 이 네트워크 표준으로 설계된 데이터 보안을 위한 조항입니다.

장거리 네트워크

20mA 전류 루프
일반적인 계측 4-20mA 아날로그 표준과 혼동하지 마십시오. 이것은 이진 데이터를 나타내기 위해 20mA(또는 때때로 60mA) 전류 루프를 중단하는 것을 기반으로 하는 디지털 통신 네트워크입니다. 낮은 임피던스는 우수한 노이즈 내성을 제공하지만 전체 네트워크에 장애가 발생하는 배선 오류(예:단선)에 취약합니다.

RS-232C
컴퓨터 시스템에서 사용되는 가장 일반적인 직렬 네트워크로, 프린터 및 마우스와 같은 주변 장치를 개인용 컴퓨터에 연결하는 데 자주 사용됩니다. 속도와 거리가 제한됩니다(일반적으로 45피트 및 20kbps, 더 짧은 거리에서 더 높은 속도를 실행할 수 있음). 100kbps가 넘는 속도로 RS-232를 안정적으로 실행할 수 있었지만 이것은 6피트 길이의 케이블을 사용하고 있었습니다! RS-232C는 종종 단순히 RS-232("C" 없음)라고 합니다.

RS-422A/RS-485
RS-232C의 거리 및 다양성 제한을 극복하기 위해 설계된 2개의 직렬 네트워크. 전기적으로 "시끄러운" 공장 환경에서 직렬 장치를 함께 연결하기 위해 업계에서 널리 사용됩니다. RS-232C보다 훨씬 더 큰 거리와 속도 제한이 있습니다. 일반적으로 0.5마일 이상이고 10Mbps에 가까운 속도입니다.

이더넷(IEEE 802.3)
컴퓨터와 일부 유형의 주변 장치를 함께 연결하는 고속 네트워크입니다. "일반" 이더넷은 1천만 비트/초의 속도로 실행되고 "빠른" 이더넷은 1억 비트/초로 실행됩니다. 더 느린(10Mbps) 이더넷은 구리선(굵은 동축 ="10BASE5", 가는 동축 ="10BASE2", 연선 ="10BASE-T"), 라디오 및 광섬유에서 다양한 수단으로 구현되었습니다. (“10BASE-F”). Fast Ethernet은 또한 몇 가지 다른 수단으로 구현되었습니다(연선, 2쌍 =100BASE-TX, 연선, 4쌍 =100BASE-T4, 광섬유 =100BASE-FX).

토큰링
이더넷과는 다른 통신 철학을 사용하여 컴퓨터 장치를 서로 연결하는 또 다른 고속 네트워크로, 개별 네트워크 장치의 응답 시간이 더 정확하고 네트워크 배선 손상에 대한 내성이 높아집니다.

FDDI
광섬유 케이블에 독점적으로 구현된 초고속 네트워크입니다.

모드버스/모드버스 플러스
원격 I/O(입력/출력) 랙을 PLC 프로세서와 연결하기 위한 대규모 PLC(Programmable Logic Controller) 제조업체인 Modicon Corporation에서 구현했습니다. 여전히 인기가 많습니다.

프로피버스
원래 PLC 장비의 또 다른 대형 제조업체인 Siemens Corporation에서 구현했습니다.

재단 필드버스
여러 프로세스 기기(트랜스미터, 컨트롤러, 밸브 포지셔너)가 호스트 컴퓨터 및 서로 통신할 수 있도록 특별히 설계된 고성능 버스입니다. 미래에 공정 제어 기기를 상호 연결하는 표준 수단으로 궁극적으로 4-20mA 아날로그 신호를 대체할 수 있습니다.