필드버스 vs 산업용 이더넷 비교 - 스마트팩토리 네트워크 핵심

산업용 네트워크 기술 시장 분석(출처: HMS Networks)

 

필드버스 정의

산업용 네트워크 중 하나인 필드버스란 

Field(생산에 필요한 각종 설비들이 운전 되는 현장) + Bus(각 설비 사이의 데이터를 전송하는 통로)

생산에 필요한 각종 설비들이 운전되는 현장에서 각 설비들(센서, 액추에이터, 제어디바이스) 사이의 데이터를 전송하는 디지털 직렬 통신망이라고 정의할 수 있습니다.

 

필드버스 장점

원각 절감과 유지보수의 편리성, 시스템 구축 시 하나의 제조회사에 의존하지 않고 사용자가 원하는 제품을 선정해 사용할 수 있다는 것입니다. 배선 방식에 비해 필드버스의 경우 리모트 I/O 모듈을 현장 근처에 설치해 단자대 없이 센서 및 기기를 직접 연결하고 통신선 한 가닥만 제어 기기로 배선함으로써 중앙 집중식 대비 약 40~50%의 절감 효과를 얻을 수 있습니다. 또한, 센서나 I/O의 이상 시 해당 노드에서 점검을 빠르게 할 수 있어 장비의 다운 타임을 줄일 수 있습니다. 

 

필드버스 세분화

1. 컨트롤버스

PLC, DCS 또는 제어용 PC HMI(Human Machine Interface) 상호의 정보 교환에 이용되는 네트워크로서 콘트롤러 상위 네트워크라고도 합니다. 

 

2. 필드버스

PLC, DCS 또는 아날로그형의 제어 기기와 필드 기기간의 접속을 디지털화 네트워크화한 것으로 FA계(Factory Automaiton), PA계(Process Automation)로 분류할 수 있습니다.콘트롤러 하위 네트워크 혹은 필드 네트워크라고도 합니다.

 

3. 센서버스

(Process Automation)로 분류할 수 있습니다.콘트롤러 하위 네트워크 혹은 필드 네트워크라고도 합니다 센서 신호, 액추에이터 신호(검출단·조작단의 온 오프 신호, 접점 신호, 또는 아날로그 입출력 신호)를 고속으로 전송하는 네트워크를 말합니다. 코드화된 제어 명령이나 메시지는 취급할 필요가 없고 디바이스 버스,비트 버스 혹은 센서 레벨 네트워크라고도 합니다. 

 

필드버스 vs 산업용 이더넷

• 필드버스: 전통적인 저속 현장 제어 통신
• 산업용 이더넷: Ethernet 기반의 고속 확장성 공장 네트워크

산업	산업용 Ethernet	필드버스
반도체	매우 높음	일부 레거시
LCD	매우 높음	일부
자동차	높음	일부
물류 자동화	매우 높음	거의 없음
화학/정유	중간	아직 많음
제약	중간	존재

 

 

산업용 이더넷

데이터를 패킷로 나누어 네트워크를 통해 전달한느 기술입니다.

산업 현장에서는 1Gbps/s 속도로 사용이 가능합니다. 

 

다만, 특정 패킷이 목적이에 도달하는 시간이 정해져 있지 않기 때문에 실시간 제어 기능이 보장되지 않습니다. 

그렇기에 PLC 등 컨트롤러 하위는 아직 필드버스를 사용하는 데가 있으나 그 상위로 연결되는 부분은 이더넷을 사용합니다.

(이젠 필드 계열까지 이더넷 사용을 지원하는 End Device도 많이 나온 상황입니다.)

 

통신 방식은 제조 디바이스에 따라 결정되는 경우가 많습니다. 

로크웰 오토메이션의 디바이스를 주로 사용하는 곳에서는 Ethernet/IP를, 지멘스 PLC를 주로 사용하는 현장은 PROFNET을

미쓰비시 제품을 사용하는 경우 CC-LINK IE를 사용합니다. 공장들 대부분이 혼용해서 사용하는 경우가 많고 통합 과정이 매우 까다로웠습니다. 이 상황에 대한 대응 방법으로 OPC-UA 기술이 많이 쓰이고 있습니다.

 

 

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OPC-UA 실습 1 - 서버, 클라이언트 연동