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

  PROFIBUS, Foundation Fieldbus, Modbus는 산업 자동화 시스템에서 널리 사용되는 주요 필드버스(Fieldbus) 프로토콜입니다. 이들은 각각 특징과 장점을 가지고 있으며, 다양한 산업 환경에서 데이터 통신 및 장비 제어를 위한 핵심 역할을 합니다.

 

PROFIBUS (Process Field Bus)

PROFIBUS는 지멘스(Siemens)에서 개발된 필드버스 프로토콜로, 산업 자동화 및 프로세스 제어 분야에서 널리 사용됩니다. 크게 두 가지 버전으로 나뉩니다.

PROFIBUS DP (Decentralized Peripherals) : 빠른 속도로 데이터를 전송할 수 있어, 주로 센서 및 액추에이터와 같은 주변 장치와의 통신에 사용됩니다. 공장 자동화에 많이 사용되며, 높은 신뢰성과 실시간 데이터 전송이 필요한 환경에 적합합니다.

PROFIBUS PA (Process Automation) : 프로세스 자동화에 특화된 버전으로, 본질 안전성을 요구하는 환경에서의 사용을 염두에 두고 설계되었습니다. 석유화학, 제약 산업 등에서 주로 사용됩니다.

장점

• 다양한 산업 환경에 적용 가능
• 실시간 데이터 전송 능력
• 높은 신뢰성 및 견고한 통신

단점

• 설치 및 유지보수 비용이 상대적으로 높을 수 있음
• 기술적인 복잡성으로 인해 초기 설정이 어려울 수 있음

 

Foundation Fieldbus

Foundation Fieldbus는 프로세스 자동화 산업에서 표준으로 자리 잡은 디지털 통신 프로토콜입니다. 주로 공정 산업에서 사용되며, 아날로그 신호를 디지털 신호로 대체하여 장비 간의 통신을 더욱 효율적으로 만들어 줍니다.

H1 : 저속 (31.25 kbps) 네트워크로, 현장 장비와 직접 통신하는 데 사용됩니다. 본질 안전성을 제공하며, 폭발 위험이 있는 환경에서도 안전하게 사용할 수 있습니다.

HSE (High-Speed Ethernet) : 고속 (100 Mbps) 이더넷 기반 네트워크로, 주요 제어 시스템과 고속 통신이 필요할 때 사용됩니다.

장점

• 고도로 분산된 제어 시스템 구현 가능
• 각 장치의 상태 및 성능을 실시간으로 모니터링 가능
• 복잡한 공정 자동화 시스템에 최적화

단점

• 초기 설치 및 설정이 복잡하고 비용이 많이 들 수 있음
• 교육 및 유지보수에 전문 지식이 필요

 

Modbus

Modbus는 1979년 모디콘(Modicon)에서 개발한 가장 오래된 필드버스 프로토콜 중 하나로, 간단하고 유연한 구조 덕분에 다양한 산업 자동화 시스템에서 여전히 널리 사용되고 있습니다.

Modbus RTU (Remote Terminal Unit) : 직렬 통신 방식으로, RS-232 또는 RS-485를 통해 데이터 전송을 수행합니다. 신뢰성 높은 통신을 제공하며, 소규모 시스템에서 많이 사용됩니다.

Modbus TCP/IP : 이더넷 기반의 통신 방식으로, 인터넷을 통해 원격으로 데이터를 주고받을 수 있습니다. 네트워크 기반의 현대적 시스템에 적합합니다.

장점

• 간단한 구조로 인해 설치와 유지보수가 용이
• 다양한 장치와 호환 가능
• 저렴한 비용으로 구현 가능

단점

• 보안 기능이 부족해 데이터 전송 중 위협에 노출될 수 있음
• 최신 프로토콜에 비해 기능적 제한이 있음

 

PROFIBUS, Foundation Fieldbus, Modbus 비교

• 속도 및 실시간 통신 : PROFIBUS와 Foundation Fieldbus는 실시간 통신에 강점을 가지며, Modbus는 상대적으로 속도가 느릴 수 있습니다.
• 사용 용도 : PROFIBUS는 공장 자동화, Foundation Fieldbus는 공정 자동화, Modbus는 다양한 산업 자동화 환경에서 사용됩니다.
• 호환성 및 확장성 : Modbus는 간단한 설정과 높은 호환성으로 소규모 시스템에 적합하고, Foundation Fieldbus는 복잡한 대규모 시스템에서 강점을 발휘합니다.

 

마치며

필드버스 프로토콜(PROFIBUS, Foundation Fieldbus, Modbus)은 산업 자동화의 발전과 함께 계속 진화하며, 산업용 사물인터넷(IIoT)과 스마트 공장 환경에서 더욱 중요한 역할을 할 것입니다. 이들 간의 호환성과 통합이 개선되면서, 유연하고 효율적인 산업 자동화 시스템 구축이 가능해질 것입니다. 각각의 프로토콜은 독특한 강점을 바탕으로 다양한 산업 환경에서 필수적인 데이터 통신을 담당하며, 앞으로도 그 중요성은 계속해서 증가할 것입니다.