网络和总线

储罐和监控位置之间的电线称为总线或网络 .这两个术语之间的区别更多的是语义而不是技术，并且出于所有实际目的，这两个术语可以互换使用。根据我的经验，术语“总线”通常用于指代计算机设备外壳内连接数字组件的一组电线，而“网络”则是指物理上更广泛的东西。

然而，近年来，“总线”一词在描述专门用于长距离互连离散仪表传感器的网络中越来越流行（“现场总线”和“Profibus”是两个例子）。无论哪种情况，我们都参考了将两个或多个数字设备连接在一起以便在它们之间进行数据通信的方式。

“现场总线”或“Profibus”等名称不仅包含总线或网络的物理接线，还包含指定的通信电压电平、时序（尤其是串行数据传输）、连接器引脚规格以及所有其他区别技术网络特点。

换句话说，当我们通过名称谈论某种类型的总线或网络时，我们实际上是在谈论一种通信标准 ，大致类似于书面语言的规则和词汇。例如，在两个或更多人成为笔友之前，他们必须能够以一种通用的格式相互写信。

仅仅拥有一个能够相互传递信件的邮件系统是不够的。如果他们同意用法语写信，他们同意遵守法语标准规定的字符集、词汇、拼写和语法的约定。

同样，如果我们将两个 Profibus 设备连接在一起，它们将能够相互通信，因为 Profibus 标准已经指定了诸如电压电平、时序等重要细节。简单地在多个设备之间串连一组电线是不足以构建一个工作系统（特别是如果设备是由不同制造商制造的！）。

为了详细说明，让我们设计我们自己的总线标准。以带有五个开关的原水箱测量系统来检测不同的水位，并使用（至少）五根电线将信号传导到目的地，我们可以为强大的BogusBus奠定基础 :

BogusBus 的物理接线由发射器设备（开关）和接收器设备（灯）之间的七根电线组成。变送器包含最左侧连接器左侧的所有组件和接线连接（“—>>—”符号）。每个连接器符号代表一个互补的公母元件。总线接线由连接器对之间的七根导线组成。

最后，接收器及其所有组成接线位于最右侧连接器的右侧。五根网络线（标记为 1 到 5）承载数据，而其中两根线（标记为 +V 和 -V）为直流电源提供连接。 7 针连接器插头也有一个标准。引脚布局不对称，以防止“反向”连接。

为了让制造商在他们的产品上获得令人惊叹的“符合 BogusBus”的认证，他们必须遵守 BogusBus 设计者（很可能是另一家为特定任务设计总线并结束出于各种目的对其进行营销）。例如，所有设备都必须能够使用 BogusBus 的 24 伏直流电源：发射器中的开关触点必须额定用于切换该直流电压，灯必须明确额定由该电压供电，以及连接器必须能够处理这一切。

当然，接线必须符合相同的标准：例如，灯 1 到 5 必须连接到适当的引脚，以便当制造商 XYZ 发射器的 LS4 关闭时，制造商 ABC 接收器的灯 4 亮起，等等在。由于发射器和接收器都包含额定输出为 24 伏的直流电源，所有发射器/接收器组合（来自所有认证制造商）必须 有可以安全并联的电源。

考虑一下，如果制造商 XYZ 制造了一个将其 24VDC 电源的负极 (-) 侧接地的发送器，而制造商 ABC 制造了一个将其 24VDC 电源的正极 (+) 侧接地的接收器，会发生什么情况。如果两个接地都相对“牢固”（即它们之间的电阻较低，例如如果两个接地是在工业建筑的金属结构上制成的情况），则两个电源将各自短路其他！

当然，BogusBus 是一个完全假设且非常不切实际的数字网络示例。它的数据分辨率非常低，需要大量布线来连接设备，并且只能在一个方向（从发射器到接收器）进行通信。然而，它确实足以作为说明网络是什么以及与网络选择和操作相关的一些注意事项的教程示例。

在您的职业中，您可能会遇到多种类型的总线和网络。每一种都有自己的应用、优点和缺点。值得将自己与一些用于标记各种设计的“字母汤”联系起来：

短途巴士

PC/AT
早期IBM兼容计算机使用的总线，用于将磁盘驱动器和声卡等外围设备连接到计算机主板。

PCI
另一种用于个人计算机的总线，但不限于 IBM 兼容机。比 PC/AT 快得多。典型的数据传输速率为 100 MB/秒（32 位）和 200 MB/秒（64 位）。

PCMCIA
旨在将外围设备连接到笔记本电脑和笔记本电脑大小的个人计算机的总线。具有非常小的物理“足迹”，但比其他流行的 PC 总线慢得多。

VME
高性能总线（由摩托罗拉共同设计，基于摩托罗拉早期的 Versa-Bus 标准），用于构建多功能工业和军用计算机，其中多个内存、外设甚至微处理器卡可以插入到一个被动“机架”或“卡笼”，以促进定制系统设计。典型数据传输速率为 50 MB/秒（64 位宽）。

VXI
实际上是 VME 总线的扩展，VXI（用于仪表的 VME 扩展）包括标准 VME 总线以及用于机架中卡之间模拟信号的连接器。

S-100
有时称为 Altair 总线，该总线标准是 1976 年会议的产物，旨在用作英特尔 8080 微处理器芯片的接口。在理念上与 VME 类似，其中多个功能卡可以插入到一个无源“机架”中，从而促进定制系统的构建。

MC6800
Motorola 相当于以 Intel 为中心的 S-100 总线，旨在将外围设备连接到流行的 Motorola 6800 微处理器芯片。

性病
代表Simple-To-Design，是另一个类似于PC/AT 总线的无源“机架”，非常适合基于IBM 兼容硬件的设计。由 Pro-Log 设计，8 位宽（并行），可容纳相对较小（4.5 英寸 x 6.5 英寸）的电路卡。

多总线 I 和 II
另一种由英特尔设计的用于灵活设计定制计算机系统的总线。 16 位宽（并行）。

紧凑型PCI

个人计算机 PCI 标准的工业改编，旨在作为旧 VME 总线的更高性能替代品。在 66 MHz 的总线时钟速度下，数据传输速率为 200 MB/秒（32 位）或 400 MB/秒（64 位）。

微信
另一种总线，这是 IBM 为其命运多舛的 PS/2 系列计算机设计的总线，用于将 PC 主板连接到外围设备。

集成开发环境
一种主要用于将个人计算机硬盘驱动器与适当的外围卡连接起来的总线。广泛用于当今的个人计算机中，用于硬盘驱动器和CD-ROM 驱动器接口。

SCSI
用于个人计算机磁盘驱动器的替代（技术上优于IDE）总线。 SCSI 代表小型计算机系统接口。用于一些 IBM 兼容的 PC，以及 Macintosh (Apple) 和许多小型和大型商用计算机。用于连接硬盘驱动器、CD-ROM 驱动器、软盘驱动器、打印机、扫描仪、调制解调器和许多其他外围设备。对于原始标准，速度高达每秒 1.5 MB。

GPIB (IEEE 488)
通用接口总线，也称为 HPIB 或 IEEE 488，用于将电子测试设备（如示波器和万用表）连接到个人计算机。 8 位宽的地址/数据“路径”，带有 8 条额外的通信控制线。

Centronics 并行
广泛用于个人计算机上，用于连接打印机和绘图仪设备。有时用于与其他外围设备接口，例如外部 ZIP（100 MB 软盘）磁盘驱动器和磁带驱动器。

USB
通用串行总线，旨在将许多外部外围设备（如键盘、调制解调器、鼠标等）与个人计算机互连。长期以来在 Macintosh PC 上使用，现在作为新设备安装在 IBM 兼容机器上。

火线 (IEEE 1394)
一种高速串行网络，能够以 100、200 或 400 Mbps 的速度运行，具有“热插拔”（在通电时添加或移除设备）和灵活的拓扑结构等多种功能。专为高性能个人计算机接口而设计。

蓝牙
一种基于无线电的通信网络，专为计算机设备的办公室链接而设计。本网络标准中设计的数据安全规定。

远距离网络

20 mA 电流回路
不要与常见的仪器仪表 4-20 mA 模拟标准混淆，这是一种基于中断 20 mA（或有时 60 mA）电流回路以表示二进制数据的数字通信网络。虽然低阻抗提供了良好的抗噪性，但它容易受到布线故障（例如断线）的影响，从而导致整个网络失效。

RS-232C
计算机系统中最常用的串行网络，通常用于将打印机和鼠标等外围设备连接到个人计算机。速度和距离有限（通常为 45 英尺和 20 kbps，尽管可以在较短的距离内运行更高的速度）。我已经能够以超过 100 kbps 的速度可靠地运行 RS-232，但这是使用只有 6 英尺长的电缆！ RS-232C 通常简称为 RS-232（无“C”）。

RS-422A/RS-485
两个串行网络旨在克服 RS-232C 的某些距离和通用性限制。在工业中广泛用于在电气“嘈杂”的工厂环境中将串行设备连接在一起。与 RS-232C 相比，距离和速度限制要大得多，通常超过半英里，速度接近 10 Mbps。

以太网 (IEEE 802.3)
一种将计算机和某些类型的外围设备连接在一起的高速网络。 “普通”以太网的运行速度为 1000 万比特/秒，“快速”以太网的运行速度为 1 亿比特/秒。较慢的 (10 Mbps) 以太网已以各种方式在铜线（粗同轴电缆 =“10BASE5”、细同轴电缆 =“10BASE2”、双绞线 =“10BASE-T”）、无线电和光纤上实现（“10BASE-F”）。快速以太网也以几种不同的方式实现（双绞线，2 对 =100BASE-TX；双绞线，4 对 =100BASE-T4；光纤 =100BASE-FX）。

令牌环
另一个将计算机设备连接在一起的高速网络，使用与以太网大不相同的通信原理，允许单个网络设备的响应时间更精确，并且对网络布线损坏具有更大的免疫力。

外国直接投资
专门在光纤电缆上实现的超高速网络。

Modbus/Modbus Plus
最初由 Modicon 公司实施，Modicon 公司是一家大型可编程逻辑控制器 (PLC) 制造商，用于将远程 I/O（输入/输出）机架与 PLC 处理器相连。还是蛮受欢迎的。

现场总线
最初由另一家大型PLC设备制造商西门子公司实施。

基金会现场总线
一种高性能总线，专门设计用于允许多个过程仪表（变送器、控制器、阀门定位器）与主机以及彼此之间进行通信。可能最终取代4-20 mA模拟信号成为未来互连过程控制仪表的标准方式。