필드버스(Fieldbus)

  필드버스의 기본 개념부터 종류, 장단점, 사용 사례, 그리고 향후 전망까지 다뤄보겠습니다.

 

필드버스란?

  필드버스(Fieldbus)는 산업 자동화 시스템에서 사용되는 디지털 통신 프로토콜의 일종으로, 센서와 액추에이터 같은 현장 장치(field device)와 제어 시스템 간의 데이터를 교환하기 위해 설계되었습니다. Fieldbus는 복잡한 배선을 줄이고, 여러 장치를 하나의 네트워크로 연결하여 데이터의 통합 관리와 효율적인 통신을 가능하게 합니다.

 

Fieldbus의 구조

  Fieldbus는 중앙 제어 시스템과 현장 장치들 간의 통신을 지원하는 다중 노드 네트워크를 구성합니다. 주요 구성 요소는 다음과 같습니다.

• 마스터 장치 : 중앙 제어 시스템으로, 네트워크 통신을 관리합니다.
• 슬레이브 장치 : 센서, 액추에이터 등 필드 장치로, 마스터 장치와 데이터를 주고받습니다.
• 통신 매체 : Fieldbus는 주로 트위스트 페어 케이블, 광섬유, 또는 무선 통신을 통해 데이터를 전송합니다.

 

Fieldbus의 주요 기능

• 데이터 통합 : 여러 장치의 데이터를 중앙에서 통합 관리하여 공정 제어를 최적화합니다.
• 실시간 통신 : 지연 없는 실시간 데이터 전송을 통해 정확한 제어와 모니터링이 가능합니다.
• 진단 기능 : 시스템 상태 및 오류를 실시간으로 모니터링하고 진단할 수 있어, 유지보수 효율성을 높입니다.
• 확장성 : 네트워크에 장치를 쉽게 추가하거나 제거할 수 있어 유연성이 뛰어납니다.

 

Fieldbus의 종류

  Fieldbus는 여러 표준과 프로토콜로 나뉘며, 각각의 프로토콜은 특정 산업 또는 애플리케이션에 맞게 최적화되어 있습니다. 대표적인 Fieldbus 프로토콜은 다음과 같습니다.

• PROFIBUS (Process Field Bus) : 주로 공정 자동화와 제조 분야에서 사용되며, 고속 데이터 전송을 지원합니다.
• Foundation Fieldbus : 석유, 가스, 화학 산업에서 널리 사용되며, 고신뢰성과 높은 정확성을 제공합니다.
• Modbus : 간단하고 효율적인 통신을 지원하며, 다양한 산업에서 널리 채택된 표준 프로토콜입니다.
• DeviceNet : 주로 제조업에서 사용되며, 저속에서 중속의 데이터 전송에 적합합니다.

 

2024.09.02 - [업무/제어] - 필드버스(Fieldbus) 프로토콜 : PROFIBUS, Foundation Fieldbus, Modbus 비교

필드버스(Fieldbus) 프로토콜 : PROFIBUS, Foundation Fieldbus, Modbus 비교

Fieldbus의 장단점

  Fieldbus는 전통적인 아날로그 통신과 달리 단일 네트워크로 여러 장치를 연결해 배선 비용과 복잡성을 크게 줄일 수 있습니다. 네트워크 구조의 유연성 덕분에 시스템 확장이 용이합니다. 디지털 통신으로 신호 왜곡과 간섭이 적어, 데이터 전송의 신뢰성이 높습니다. 실시간으로 데이터 전송이 가능하여, 정확하고 신속한 제어가 가능합니다.

하지만 복잡한 시스템의 초기 설치 및 설정 비용이 높고, 시스템 설계, 설치 및 유지보수를 위해 높은 수준의 전문 지식이 필요합니다. 다양한 Fieldbus 프로토콜이 존재하기 때문에, 서로 다른 시스템 간의 호환성 문제가 발생할 수 있습니다.

 

Fieldbus의 주요 사용 사례

• 공정 자동화 : 석유, 화학, 제약 산업에서 복잡한 공정 제어와 모니터링에 사용됩니다.
• 제조 자동화 : 자동차 제조, 전자 기기 조립 등에서 실시간 데이터 통신을 통해 생산 공정을 최적화합니다.
• 전력 산업 : 발전소와 같은 에너지 생산 시설에서 안정적인 데이터 전송을 위해 Fieldbus를 활용합니다.

 

마치며

  Fieldbus는 산업 자동화와 디지털화가 발전함에 따라 스마트 공장과 산업용 사물인터넷(IIoT) 환경에서 핵심 인프라로 자리 잡을 것입니다. 특히, 고속, 고신뢰성 통신을 지원하며, 다양한 프로토콜 간의 통합과 호환성 개선으로 더 많은 산업 분야에서 활용이 확대될 것으로 기대됩니다. 이러한 Fieldbus의 도입은 산업 현장의 데이터 통합과 실시간 제어를 가능하게 하여, 효율성과 생산성을 극대화하는 중요한 기술로 평가받고 있습니다.