Jaringan vs Bus: Panduan Jelas tentang Pemasangan Kabel dalam Sistem Digital
Kabel antara tangki dan lokasi pemantauan disebut bus atau jaringan. Perbedaan antara kedua istilah ini lebih bersifat semantik daripada teknis, dan keduanya dapat digunakan secara bergantian untuk semua tujuan praktis. Menurut pengalaman saya, istilah “bus” biasanya digunakan merujuk pada serangkaian kabel yang menghubungkan komponen digital dalam ruang perabot suatu perangkat komputer, dan “jaringan” adalah untuk sesuatu yang lebih luas secara fisik.
Dalam beberapa tahun terakhir, namun, kata “bus” telah mendapat popularitas dalam menggambarkan jaringan yang spesialisasi dalam menghubungkan sensor instrumen diskret dalam jarak jauh (“Fieldbus” dan “Profibus” adalah dua contoh). Dalam keduanya, kita merujuk pada sarana di mana dua atau lebih perangkat digital terhubung bersama-sama sehingga data dapat dikomunikasikan di antaranya.
Nama seperti “Fieldbus” atau “Profibus” mencakup tidak hanya pemasangan kabel fisik bus atau jaringan, tetapi juga tingkat tegangan yang ditentukan untuk komunikasi, urutan waktu mereka (terutama untuk transmisi data serial), spesifikasi pinout konektor, dan semua fitur teknis yang membedakan lainnya dari jaringan.
Dalam kata lain, saat kita berbicara tentang jenis bus atau jaringan tertentu dengan nama, kita sebenarnya berbicara tentang standar komunikasi, kurang lebih analog dengan aturan dan kosakata bahasa tertulis. Misalnya, sebelum dua atau lebih orang dapat menjadi teman pena, mereka harus dapat menulis satu sama lain dalam format yang sama.
Hanya memiliki sistem pos yang dapat mengirimkan surat mereka satu sama lain belum cukup. Jika mereka setuju untuk menulis satu sama lain dalam bahasa Prancis, mereka setuju untuk mematuhi konvensi set karakter, kosakata, ejaan, dan tata bahasa yang ditentukan oleh standar bahasa Prancis.
Demikian pula, jika kita menghubungkan dua perangkat Profibus bersama-sama, mereka akan dapat berkomunikasi satu sama lain hanya karena standar Profibus telah menentukan detail penting seperti tingkat tegangan, urutan waktu, dll. Cukup memiliki serangkaian kabel yang direntangkan di antara beberapa perangkat belum cukup untuk membangun sistem yang berfungsi (terutama jika perangkat dibuat oleh pabrikan yang berbeda!).
Untuk mengilustrasikan secara detail, mari kita desain standar bus kita sendiri. Mengambil sistem pengukur tangki air kasar dengan lima saklar untuk mendeteksi berbagai tingkat air, dan menggunakan (setidaknya) lima kabel untuk menyampaikan sinyal ke tujuan, kita dapat melandasi dasar untuk BogusBus yang hebat:
Pemasangan kabel fisik untuk BogusBus terdiri dari tujuh kabel di antara perangkat transmitter (saklar) dan perangkat receiver (lampu). Transmitter terdiri dari semua komponen dan koneksi kabel di sebelah kiri konektor paling kiri (simbol “—>>—”). Setiap simbol konektor mewakili elemen laki-laki dan perempuan yang melengkapi. Pemasangan bus terdiri dari tujuh kabel di antara pasang konektor.
Terakhir, receiver dan semua kabel pendukungnya terletak di sebelah kanan konektor paling kanan. Lima kabel jaringan (dibedai 1 sampai 5) membawa data sementara dua kabel (dibedai +V dan -V) menyediakan koneksi untuk suplai daya DC. Juga ada standar untuk stopper konektor 7-pin. Tata letak pin tidak simetris untuk mencegah koneksi “terbalik”.
Agar pabrikan dapat mendapatkan sertifikasi “BogusBus-compliant” yang luar biasa untuk produk mereka, mereka harus mematuhi spesifikasi yang ditetapkan oleh desainer BogusBus (kemungkinan pabrikan lain yang merancang bus untuk tugas spesifik dan akhirnya memasoknya untuk berbagai tujuan). Misalnya, semua perangkat harus dapat menggunakan suplai daya DC 24 Volt BogusBus: kontak saklar dalam transmitter harus berdaya tahan untuk memutuskan tegangan DC tersebut, lampu pasti harus berdaya tahan untuk diangsul oleh tegangan tersebut, dan konektor harus dapat menanganinya semua.
Pemasangan kabel, tentu saja, harus mematuhi standar yang sama: lampu 1 sampai 5, misalnya, harus dihubungkan ke pin yang sesuai sehingga saat LS4 dari transmitter pabrikan XYZ tertutup, lampu 4 dari receiver pabrikan ABC menyala, dan seterusnya. Karena baik transmitter maupun receiver mengandung suplai daya DC berkeluaran 24 Volt, semua kombinasi transmitter/receiver (dari semua pabrikan yang bersertifikat) harus memiliki suplai daya yang dapat dihubungkan secara paralel dengan aman.
Pertimbangkan apa yang bisa terjadi jika pabrikan XYZ membuat transmitter dengan sisi negatif (-) dari suplai daya 24VDC mereka terhubung ke ground bumi dan pabrikan ABC membuat receiver dengan sisi positif (+) dari suplai daya 24VDC mereka terhubung ke ground bumi. Jika kedua ground bumi relatif “padat” (yaitu, resistensi rendah di antara mereka, seperti mungkin terjadi jika kedua ground dibuat pada struktur logam bangunan industri), kedua suplai daya akan sedikitingkat satu sama lain!
BogusBus, tentu saja, adalah contoh jaringan digital yang sepenuhnya hipotetis dan sangat tidak praktis. Ini memiliki resolusi data yang sangat buruk, memerlukan kabel yang besar untuk menghubungkan perangkat, dan berkomunikasi hanya dalam satu arah (dari transmitter ke receiver). Namun, ini cukup sebagai contoh tutorial dari apa itu jaringan dan beberapa pertimbangan yang terkait dengan pemilihan dan operasi jaringan.
Ada banyak jenis bus dan jaringan yang mungkin Anda temui dalam profesi Anda. Setiap memiliki aplikasi, keuntungan, dan kerugiannya sendiri. Berguna untuk mengenal diri Anda dengan beberapa “sup bingkisan abjad” yang digunakan untuk melabeli desain yang berbeda:
Bus Jarak Dekat
PC/AT
Bus yang digunakan dalam komputer kompatibel IBM awal untuk menghubungkan perangkat periferal seperti drive disk dan kartu suara ke motherboard komputer.
PCI
Bus lain yang digunakan dalam komputer pribadi, tetapi tidak terbatas pada kompatibel-IBM. Lebih cepat dari PC/AT. Tingkat transfer data tipikal 100 Mbytes/detik (32 bit) dan 200 Mbytes/detik (64 bit).
PCMCIA
Bus yang dirancang untuk menghubungkan periferal ke komputer pribadi ukuran laptop dan notebook. Memiliki “jejak” fisik yang sangat kecil, tetapi jauh lebih lambat dari bus PC populer lainnya.
VME
Bus berkinerja tinggi (dikodesain bersama Motorola, dan berdasarkan standar Versa-Bus Motorola sebelumnya) untuk membangun komputer industri dan militer yang serbaguna, di mana beberapa kartu memori, periferal, bahkan mikroprosesor dapat dihubungkan ke “rack” pasif atau “card cage” untuk memfasilitasi desain sistem kustom. Tingkat transfer data tipikal 50 Mbytes/detik (64 bit lebar).
VXI
Sebenarnya perluasan dari bus VME, VXI (VME eXtension for Instrumentation) mencakup bus VME standar bersama dengan konektor untuk sinyal analog di antara kartu dalam rack.
S-100
Kadang disebut bus Altair, standar bus ini adalah hasil konferensi pada tahun 1976, yang dimaksudkan sebagai antarmuka untuk chip mikroprosesor Intel 8080. Mirip dalam filsafat dengan VME, di mana beberapa kartu fungsi dapat dihubungkan ke “rack” pasif, memfasilitasi pembangunan sistem kustom.
MC6800
Kesetaraan Motorola dengan bus S-100 yang berpusat pada Intel, dirancang untuk menghubungkan perangkat periferal ke chip mikroprosesor Motorola 6800 yang populer.
STD
Singkatan dari Simple-To-Design, dan masih satu lagi “rack” pasif yang mirip dengan bus PC/AT, dan cocok untuk desain berdasarkan hardware kompatibel IBM. Dirancang oleh Pro-Log, lebarnya 8 bit (paralel), menampung kartu sirkuit yang relatif kecil (4,5 inci x 6,5 inci).
Multibus I dan II
Bus lain yang dimaksudkan untuk desain komputer kustom yang fleksibel, dirancang oleh Intel. Lebar 16 bit (paralel).
CompactPCI
Adaptasi industri dari standar PCI komputer pribadi, dirancang sebagai alternatif berkinerja tinggi dari bus VME yang lebih tua. Pada kecepatan jam bus 66 MHz, tingkat transfer data adalah 200 Mbytes/detik (32 bit) atau 400 Mbytes/detik (64 bit).
Microchannel
Masih satu lagi bus, yang dirancang oleh IBM untuk seri komputer PS/2 yang kurang berhasil, dimaksudkan untuk antarmuka motherboard PC dengan perangkat periferal.
IDE
Bus yang terutama digunakan untuk menghubungkan hard disk komputer pribadi dengan kartu periferal yang sesuai. Digunakan luas dalam komputer pribadi saat ini untuk antarmuka hard drive dan drive CD-ROM.
SCSI
Alternatif (secara teknis lebih unggul dari IDE) bus yang digunakan untuk hard disk komputer pribadi. SCSI singkatan dari Small Computer System Interface. Digunakan dalam beberapa PC kompatibel-IBM, serta Macintosh (Apple), dan banyak komputer bisnis mini dan mainframe. Digunakan untuk antarmuka hard drive, drive CD-ROM, drive floppy disk, printer, scanner, modem, dan berbagai perangkat periferal lainnya. Kecepatan hingga 1,5 Mbytes per detik untuk standar asli.
GPIB (IEEE 488)
General Purpose Interface Bus, juga dikenal sebagai HPIB atau IEEE 488, yang dimaksudkan untuk antarmuka peralatan pengujian elektronik seperti osiloskop dan multimeter dengan komputer pribadi. “Jalur” alamat/data 8 bit lebar dengan 8 garis tambahan untuk kontrol komunikasi.
Centronics parallel
Digunakan luas pada komputer pribadi untuk antarmuka perangkat printer dan plotter. Kadang digunakan untuk antarmuka dengan perangkat periferal lain, seperti drive ZIP (100 Mbyte floppy) eksternal dan drive pita.
USB
Universal Serial Bus, yang dimaksudkan untuk menghubungkan banyak perangkat periferal eksternal (seperti keyboard, modem, mouse, dll.) ke komputer pribadi. Digunakan lama pada PC Macintosh, kini sedang dipasang sebagai peralatan baru pada mesin kompatibel-IBM.
FireWire (IEEE 1394)
Jaringan serial berkecepatan tinggi yang mampu beroperasi pada 100, 200, atau 400 Mbps dengan fitur serbaguna seperti “hot swapping” (menambah atau menghapus perangkat saat nyala) dan topologi fleksibel. Dirancang untuk antarmuka komputer pribadi berkinerja tinggi.
Bluetooth
Jaringan komunikasi berbasis radio yang dirancang untuk pengikatan perangkat komputer di kantor. Persyaratan keamanan data dirancang ke dalam standar jaringan ini.
Jaringan Jarak Jauh
Loop arus 20 mA
Jangan disamakan dengan standar analog instrumentasi 4-20 mA yang umum, ini adalah jaringan komunikasi digital berdasarkan penggangguan loop arus 20 mA (atau kadang-kadang 60 mA) untuk mewakili data biner. Meskipun impedansi rendah memberikan keimunan kebisingan yang baik, ia rentan terhadap kesalahan pemasangan kabel (seperti putus) yang akan menyebabkan kegagalan seluruh jaringan.
RS-232C
Jaringan serial paling umum yang digunakan dalam sistem komputer, sering digunakan untuk menghubungkan perangkat periferal seperti printer dan mouse ke komputer pribadi. Terbatas dalam kecepatan dan jarak (biasanya 45 kaki dan 20 kbps, meskipun kecepatan lebih tinggi dapat dijalankan dengan jarak yang lebih pendek). Saya telah dapat menjalankan RS-232 dengan andal pada kecepatan di atas 100 kbps, tetapi ini menggunakan kabel hanya 6 kaki panjang! RS-232C sering disebut hanya RS-232 (tanpa “C”).
RS-422A/RS-485
Dua jaringan serial yang dirancang untuk mengatasi beberapa keterbatasan jarak dan serbaguna dari RS-232C. Digunakan luas di industri untuk menghubungkan perangkat serial dalam lingkungan pabrik yang “berisik” secara listrik. Keterbatasan jarak dan kecepatan yang jauh lebih besar dari RS-232C, biasanya lebih dari setengah mil dan pada kecepatan mendekati 10 Mbps.
Ethernet (IEEE 802.3)
Jaringan berkecepatan tinggi yang menghubungkan komputer dan beberapa jenis perangkat periferal. Ethernet “normal” beroperasi pada kecepatan 10 juta bit/detik, dan Ethernet “Fast” beroperasi pada 100 juta bit/detik. Ethernet yang lebih lambat (10 Mbps) telah diimplementasikan dalam berbagai cara pada kabel tembaga (coax tebal = “10BASE5”, coax tipis = “10BASE2”, kabel berpasang = “10BASE-T”), radio, dan pada serat optik (“10BASE-F”). Fast Ethernet juga telah diimplementasikan pada beberapa cara berbeda (kabel berpasang, 2 pasang = 100BASE-TX; kabel berpasang, 4 pasang = 100BASE-T4; serat optik = 100BASE-FX).
Token ring
Jaringan berkecepatan tinggi lain yang menghubungkan perangkat komputer bersama-sama, menggunakan filsafat komunikasi yang sangat berbeda dari Ethernet, memungkinkan waktu respons yang lebih tepat dari perangkat jaringan individual, dan keimunan yang lebih besar terhadap kerusakan pemasangan kabel jaringan.
FDDI
Jaringan sangat berkecepatan tinggi yang diimplementasikan secara eksklusif pada kabeling serat optik.
Modbus/Modbus Plus
Awalnya diimplementasikan oleh perusahaan Modicon, pembuat besar Programmable Logic Controllers (PLC) untuk menghubungkan rak I/O (Input/Output) jarak jauh dengan prosesor PLC. Masih cukup populer.
Profibus
Awalnya diimplementasikan oleh perusahaan Siemens, pembuat besar peralatan PLC lainnya.
Foundation Fieldbus
Bus berkinerja tinggi yang dirancang secara khusus untuk memungkinkan beberapa instrumen proses (transmitter, pengontrol, penyeberang klep) untuk berkomunikasi dengan komputer host dan satu sama lain. Mungkin pada akhirnya akan menggantikan sinyal analog 4-20 mA sebagai standar untuk menghubungkan instrumen kontrol proses di masa depan.
