Modbus는 산업 자동화에서 널리 사용되는 통신 프로토콜로, 1979년에 Modicon(현 Schneider Electric)이 처음 개발하였습니다. Modbus는 마스터-슬레이브 모델을 기반으로 하며, PLC(Programmable Logic Controller)나 다양한 산업 장비 간의 데이터를 주고받을 수 있도록 합니다. 오늘은 Modbus의 작동 원리와 필드버스 및 이더넷 기반 시스템에서의 활용에 대해 알아보겠습니다.
1. Modbus의 작동 원리
Modbus는 요청-응답 방식의 통신 프로토콜입니다. 마스터(주로 PLC나 SCADA 시스템)가 슬레이브 장치(센서, 액추에이터 등)에게 데이터를 요청하면, 슬레이브는 그에 맞는 데이터를 반환하는 방식으로 작동합니다 주요 구성 요소는 다음과 같습니다.
- PDU (Protocol Data Unit) : 통신의 기본 단위로, 기능 코드와 데이터를 포함합니다.
- ADU (Application Data Unit) : PDU에 추가적인 필드를 더한 형태로, 전체 Modbus 트랜잭션을 정의합니다.
이러한 구조를 통해 Modbus는 데이터를 주고받으며, 주로 마스터-슬레이브 또는 클라이언트-서버 구조로 통신을 진행합니다. 마스터 장치는 모든 통신을 제어하며, 슬레이브는 요청이 있을 때만 응답합니다.
2. Modbus의 필드버스 및 이더넷 기반 시스템에서의 활용
Modbus는 Modbus RTU(Serial 통신)와 Modbus TCP(이더넷 기반) 두 가지 주요 버전으로 사용됩니다.
- Modbus RTU : 전통적인 직렬 통신 방식으로, 마스터와 슬레이브 간에 RS-232, RS-485와 같은 직렬 포트를 통해 통신합니다. 이는 필드버스 환경에서 매우 일반적이며, 산업 장비가 제한된 거리 내에서 통신할 때 유용합니다.
- Modbus TCP : 이더넷 기반의 통신 프로토콜로, TCP/IP 네트워크를 통해 장거리 통신이 가능합니다. 이는 여러 장비가 한 네트워크에서 동작할 수 있으며, 원격으로도 데이터를 주고받을 수 있다는 장점이 있습니다. 이는 스마트 팩토리나 IIoT(Industrial Internet of Things)와 같은 고급 자동화 시스템에서 중요한 역할을 합니다.
3. Modbus의 응용 사례
Modbus는 다양한 산업 분야에서 광범위하게 사용되며, 특히 다음과 같은 분야에서 중요한 역할을 합니다.
SCADA 시스템 : 원격 모니터링 및 제어 시스템에서 Modbus는 데이터를 수집하고 중앙에서 제어하는 데 사용됩니다.
- 에너지 관리 : 전력 소비를 최적화하고 장비 상태를 모니터링하는 데 사용됩니다.
- 환경 모니터링 : 센서 네트워크를 통해 실시간으로 데이터를 수집하여 환경 변화를 감지하는 데 유용합니다.
Modbus는 산업 자동화의 필수적인 통신 프로토콜로, 다양한 산업 장비 간의 효율적인 데이터 전송을 가능하게 합니다. 직렬 통신에서 시작하여 이더넷 기반의 TCP/IP 네트워크로 확장된 Modbus는 스마트 공장과 같은 최신 자동화 시스템에서도 중요한 역할을 하고 있습니다.
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