2025년 10월 12일 일요일

10.13`15 안산// PLC 통합 제어 실무(서보모터+HMI+통신네트워크)




14:00 ~ 16:00·통신 네트워크 구성 스마트 공장 제어 시스템 구성 ·스마트공장 구성 요소

16:00 ~ 18:00 PLC+HMI 연동 실습 ◎ 스마트공장배움터 PLC교육장 활용

·PLC 입출력 기기 배선 실습·PLC 제어 및 작화 프로그램 작성·PLC+HMI연동 제어 실습

9:00 ~ 13:00 PLC+ 통신 네트워크 연동 제어 실습 ·PLC 통신 네트워크 구성 실습

·직렬통신제어, 이더넷 통신제어

14:00 ~ 18:00 서보모터 실습 ·서보모터 구성, 제어 파라미터 설정

9:00 ~ 12:00 PLC 통합제어실습 ·PLC+서보모터+ HMI 연동제어

13:00 ~ 17:00 PLC 통합제어실습 ·PLC+서보모터+ HMI 연동제어

·PLC 제어 트러블 원인과 대책

17:00 ~ 18:00 스마트공장 체험 ◎ 스마트공장배움터 제조, 실습라인 체험

- 자동화 vs. 스마트공장

-  필드버스 유무 비교 📚 필드버스(Fieldbus)란? 필드버스는 공장 현장(Field)의 센서, 밸브, 모터 등을 연결하는 디지털 통신 버스입니다. 예전에는 각 기기마다 개별 아날로그 배선이 필요했지만, 필드버스를 사용하면 하나의 케이블로 여러 기기를 연결하고 디지털 데이터를 주고받을 수 있습니다. 마치 전화선 하나로 여러 사람과 통화하는 것과 비슷해요! ❌ 필드버스 없는 기존 방식 PLC / 제어기 ━━━ 개별 아날로그 배선 1 ━━━ 센서 1 (온도) ━━━ 개별 아날로그 배선 2 ━━━ 센서 2 (압력) ━━━ 개별 아날로그 배선 3 ━━━ 모터 1 ━━━ 개별 아날로그 배선 4 ━━━ 밸브 1 ━━━ 개별 아날로그 배선 5 ━━━ 밸브 2 ⚠️ 기기마다 별도 배선 필요! 케이블 수 = 기기 수 문제점 케이블 비용이 엄청나게 많이 듦 배선 작업이 복잡하고 시간 소모 유지보수가 어려움 노이즈에 취약한 아날로그 신호 제어반 크기가 커짐 ✅ 필드버스 있는 방식 PLC / 제어기 ━━━━━ 필드버스 케이블 1개 ━━━━━ 센서 1 (온도) ↕ 센서 2 (압력) ↕ 모터 1 ↕ 밸브 1 ↕ 밸브 2 ✨ 하나의 케이블로 모든 기기 연결! 디지털 데이터 통신 장점 케이블 비용 대폭 절감 (70~90%) 설치 및 배선 시간 단축 유지보수 용이 디지털 신호로 노이즈에 강함 제어반 크기 축소 가능 🎯 필드버스의 핵심 이점 💰 비용 절감 케이블, 배선, 설치 비용을 70~90% 절감할 수 있습니다. 100개 기기 연결 시 100개 케이블 대신 1개만 필요! ⚡ 디지털 통신 아날로그가 아닌 디지털 신호로 통신하여 노이즈에 강하고 정확한 데이터 전송이 가능합니다. 🔧 쉬운 유지보수 기기 추가/제거가 간단하고, 고장 진단 및 원격 모니터링이 가능합니다. 📊 풍부한 정보 단순 신호가 아닌 상태, 진단, 설정값 등 다양한 정보를 주고받을 수 있습니다. 🚀 고속 통신 실시간 제어가 필요한 정밀 작업에도 빠른 응답 속도를 제공합니다. 🌐 표준화 다양한 제조사의 장비들을 하나의 네트워크로 통합할 수 있습니다. 📌 대표적인 필드버스 프로토콜 PROFIBUS: 독일 지멘스 계열에서 주로 사용 PROFINET: 이더넷 기반 실시간 필드버스 CC-Link: 일본 미쓰비시 주도의 필드버스 EtherNet/IP: 록웰 오토메이션 계열 Modbus: 가장 오래되고 범용적인 프로토콜 DeviceNet: CAN 기반 필드버스 비교 항목 필드버스 없음 필드버스 있음 배선 방식 기기당 개별 배선 하나의 버스로 다중 연결 케이블 비용 매우 높음 (100%) 10~30% 수준 설치 시간 오래 걸림 빠름 (50% 단축) 신호 방식 아날로그 (4~20mA) 디지털 노이즈 내성 취약 강함 전송 정보량 단순 신호만 상태, 진단 등 풍부 유지보수 어려움 쉬움 (원격 진단 가능) 제어반 크기 큼 작음

스마트공장 현장기기 5대 요소를 시각적으로 설명해드렸어요!

🎯 쉽게 정리하면:

1. 🔍 센서 (Sensor) - "눈과 귀"

공장의 온도, 압력, 위치 등을 감지하는 장치

  • 예: 온도계, 압력계, 근접센서, 카메라

2. 🎛️ 컨트롤러 (PLC/Controller) - "두뇌"

센서 데이터를 받아 프로그램에 따라 논리 처리하고 제어 명령을 내리는 장치 AWS Management Console에서 가상 MFA 디바이스 할당 - AWS Identity and Access Management

  • 예: PLC, 산업용 PC, 모션 컨트롤러

3. ⚙️ 액추에이터 (Actuator) - "손과 발"

컨트롤러의 명령을 받아 실제 동작을 수행하는 장치

  • 예: 모터, 실린더, 밸브, 로봇

4. 🌐 통신 네트워크 (Network) - "신경망"

모든 기기를 연결하여 데이터를 주고받게 하는 통신망

  • 예: PROFINET, CC-Link, Modbus, OPC UA

5. 💻 HMI (Human Machine Interface) - "대화창"

사람이 기계를 보고 조작할 수 있는 인터페이스

  • 예: 터치패널, SCADA, 모바일 앱, 웹 대시보드

💡 실생활 비유

사람의 몸과 비교하면:

  • 센서 = 눈, 귀, 피부 (감각기관)
  • 컨트롤러 = 뇌 (판단과 명령)
  • 액추에이터 = 손, 발 (행동)
  • 네트워크 = 신경계 (정보 전달)
  • HMI = 얼굴/표정 (소통)

이 5가지가 유기적으로 연결되어야 진정한 스마트공장이 완성됩니다

 스마트공장 현장기기 5대 요소

Smart Factory Field Device Components

📊 현장기기 구성 흐름도

🔍

1. 센서

(Sensor)

  • 데이터 수집
  • 상태 감지
  • 측정값 전송
🎛️

2. 컨트롤러

(PLC/Controller)

  • 데이터 처리
  • 논리 판단
  • 제어 명령
⚙️

3. 액추에이터

(Actuator)

  • 물리적 동작
  • 제어 실행
  • 작업 수행
⬍ ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ ⬎
🌐

4. 통신 네트워크

(Network)

  • 데이터 전송
  • 기기 간 연결
  • 실시간 통신
💻

5. HMI

(Human Machine Interface)

  • 사용자 인터페이스
  • 모니터링
  • 제어 조작

🔍센서 (Sensor)

현장의 물리적 상태를 감지하고 전기 신호로 변환하는 장치입니다. 공장의 '눈과 귀' 역할을 하며 모든 데이터 수집의 시작점입니다.

주요 센서 종류

  • 온도 센서: 열전대, RTD, 서미스터
  • 압력 센서: 압력 트랜스듀서, 로드셀
  • 위치 센서: 근접 센서, 리미트 스위치
  • 유량 센서: 전자기식, 초음파식
  • 비전 센서: 카메라, 바코드 리더
  • 진동 센서: 가속도계, 진동계

🎛️컨트롤러 (PLC/Controller)

센서로부터 데이터를 받아 프로그램에 따라 논리적으로 판단하고 액추에이터에 제어 명령을 내리는 '두뇌' 역할의 장치입니다.

주요 컨트롤러 종류

  • PLC: 프로그래머블 로직 컨트롤러
  • PAC: 프로그래머블 자동화 컨트롤러
  • DCS: 분산 제어 시스템
  • 모션 컨트롤러: 서보/스텝 모터 제어
  • 산업용 PC: IPC, 패널 PC
  • 엣지 컴퓨팅: 현장 데이터 처리

⚙️액추에이터 (Actuator)

컨트롤러의 명령을 받아 실제 물리적 동작을 수행하는 장치입니다. 공장의 '손과 발' 역할을 하며 제어 명령을 실행합니다.

주요 액추에이터 종류

  • 전기 모터: 서보, 스텝, AC/DC 모터
  • 실린더: 공압, 유압 실린더
  • 밸브: 솔레노이드, 비례제어 밸브
  • 로봇: 산업용 로봇, 협동로봇
  • 컨베이어: 벨트, 롤러 컨베이어
  • 히터/쿨러: 온도 제어 장치

🌐통신 네트워크 (Network)

모든 현장기기를 연결하여 데이터를 실시간으로 주고받는 '신경망' 역할의 통신 인프라입니다.

주요 통신 프로토콜

  • 필드버스: PROFIBUS, CC-Link, DeviceNet
  • 산업 이더넷: PROFINET, EtherNet/IP
  • 무선: Wi-Fi, Bluetooth, LoRa
  • 레거시: Modbus, RS-232/485
  • IIoT: OPC UA, MQTT
  • 5G: 초저지연 실시간 통신

💻HMI (Human Machine Interface)

작업자가 기계를 모니터링하고 제어할 수 있는 사용자 인터페이스입니다. 사람과 기계를 연결하는 '대화창' 역할을 합니다.

주요 HMI 종류

  • 터치 패널: 현장 조작 패널
  • SCADA: 감시 제어 시스템
  • 모바일 앱: 스마트폰/태블릿 제어
  • 웹 대시보드: 실시간 모니터링
  • AR/VR: 증강/가상 현실 인터페이스
  • 음성 제어: AI 음성 인식 시스템

🔗 5대 요소의 통합과 역할

📥 데이터 수집

센서가 온도, 압력, 위치 등 현장 데이터를 실시간으로 수집하여 컨트롤러로 전송합니다.

🧠 지능적 판단

컨트롤러가 데이터를 분석하고 프로그램된 로직에 따라 최적의 제어 명령을 생성합니다.

⚡ 실시간 실행

액추에이터가 명령을 받아 즉시 물리적 동작을 수행하여 공정을 제어합니다.

🌐 끊김없는 연결

통신 네트워크가 모든 기기를 연결하여 데이터가 원활하게 흐르도록 합니다.

👁️ 가시화와 제어

HMI를 통해 작업자가 모든 공정을 한눈에 보고 필요시 직접 개입할 수 있습니다.

🔄 순환 프로세스

5대 요소가 유기적으로 연결되어 끊임없이 순환하며 스마트 공장을 구현합니다.

스마트공장 현장기기 5대 요소

Smart Factory Field Device Components

🏭

스마트공장

🔍

1. 센서

Sensor
👁️ "눈과 귀" - 감지 및 측정
현장의 온도, 압력, 위치 등 물리적 상태를 감지하고 전기 신호로 변환하여 데이터를 수집합니다.

📌 주요 예시

  • 온도 센서 (열전대, RTD)
  • 압력 센서 (트랜스듀서)
  • 근접 센서 (위치 감지)
  • 비전 센서 (카메라)
🎛️

2. 컨트롤러

PLC / Controller
🧠 "두뇌" - 판단 및 제어
센서 데이터를 받아 프로그램에 따라 논리적으로 처리하고 액추에이터에 제어 명령을 전달합니다.

📌 주요 예시

  • PLC (프로그래머블 로직)
  • PAC (자동화 컨트롤러)
  • 산업용 PC (IPC)
  • 모션 컨트롤러
⚙️

3. 액추에이터

Actuator
💪 "손과 발" - 실행 및 동작
컨트롤러의 명령을 받아 실제 물리적 동작을 수행하여 공정을 제어하고 작업을 실행합니다.

📌 주요 예시

  • 서보 모터 (정밀 제어)
  • 공압 실린더 (직선 운동)
  • 솔레노이드 밸브 (개폐)
  • 산업용 로봇 (복합 동작)
🌐

4. 통신 네트워크

Network
🔗 "신경망" - 연결 및 전송
모든 현장기기를 연결하여 데이터를 실시간으로 주고받으며 통합 제어를 가능하게 합니다.

📌 주요 예시

  • PROFINET (실시간 제어)
  • CC-Link (필드버스)
  • OPC UA (산업 표준)
  • Modbus (범용 프로토콜)
💻

5. HMI

Human Machine Interface
👨‍💼 "대화창" - 모니터링 및 조작
작업자가 기계를 모니터링하고 제어할 수 있는 인터페이스로 사람과 기계를 연결합니다.

📌 주요 예시

  • 터치 패널 (현장 조작)
  • SCADA (감시 제어)
  • 웹 대시보드 (모니터링)
  • 모바일 앱 (원격 제어)

🔄 작동 흐름도

1

감지

센서가 현장 데이터 수집

2

전송

네트워크로 데이터 전달

3

처리

컨트롤러가 판단 및 명령

4

실행

액추에이터가 동작 수행

5

감시

HMI로 모니터링 및 제어

💡 인체 비유로 이해하기

👀

센서

눈, 귀, 피부
(감각 기관)

🧠

컨트롤러


(판단과 명령)

💪

액추에이터

손, 발
(행동 수행)

🩺

네트워크

신경계
(정보 전달)

😊

HMI

얼굴, 표정
(의사 소통)

스마트공장 현장기기 5대 요소를 한눈에 볼 수 있는 인포그래픽으로 만들어드렸어요! 📊

주요 특징:

  • 5개 카드: 각 요소를 색상별로 구분하여 쉽게 식별
  • 작동 흐름도: 5단계 프로세스를 순서대로 표시
  • 인체 비유: 쉬운 이해를 위한 직관적인 비교
  • 실용 예시: 각 요소별 구체적인 장비 예시 포함

모든 정보가 한 화면에 깔끔하게 정리되어 있어서 프레젠테이션이나 교육 자료로 활용하기 좋을 거예요

Modbus에 대한 인포그래픽을 만들어드렸어요! 📊

핵심 내용 요약:

📡 Modbus란?

1979년에 개발된 산업용 통신 프로토콜 FasupportmeManualsLib로, 마스터/슬레이브 아키텍처에 기반한 통신 프로토콜 CC-Link System RS-232 Interface Module입니다.

🔑 3대 핵심 특징

  1. 개방형 🔓 - 무료로 사용 가능
  2. 범용성 🌍 - 대부분의 장비가 지원
  3. 단순함 ⚡ - 구현이 쉽고 안정적

📋 2가지 종류

  • Modbus RTU: 시리얼 통신 (RS-485)
  • Modbus TCP/IP: 이더넷 네트워크

💡 쉬운 비유

마스터는 선생님 (질문하는 사람), 슬레이브는 학생 (대답하는 사람)입니다. 선생님이 물어봐야만 학생이 대답하는 구조예요!

산업 현장에서 가장 많이 사용되는 "국제 공용어" 같은 프로토콜이에요!

 

MODBUS

Since 1979

가장 오래되고 널리 사용되는 산업용 통신 프로토콜

💡 Modbus란?

산업 자동화 기기들 간의 통신을 위해 개발된
마스터/슬레이브 구조의 개방형 프로토콜입니다.
PLC, 센서, 제어기 등을 연결하는 산업 현장의 "공통 언어"

🔓

개방형

누구나 무료로 사용 가능한 오픈 프로토콜로 라이선스 비용이 없어 경제적입니다

🌍

범용성

대부분의 산업용 장비가 지원하여 제조사에 관계없이 연결 가능합니다

단순함

구조가 간단하여 구현이 쉽고 안정적인 통신이 가능합니다

🏗️ 마스터/슬레이브 구조

👑

마스터 (Master)

명령을 내리는 주체

• PLC, SCADA, 컴퓨터

• 질문(요청)을 보냄

• 통신을 주도

🤖

슬레이브 (Slave)

명령에 응답하는 기기

• 센서, 밸브, 모터

• 답변(응답)을 보냄

• 마스터 요청에만 반응

💬 마스터가 "온도가 몇 도니?"라고 물으면
슬레이브가 "25도입니다"라고 답변하는 방식

📋 Modbus 종류

Modbus RTU

시리얼 통신
  • 전송 방식: RS-232, RS-485
  • 데이터 형식: 이진(Binary) 방식
  • 속도: 느림 (9600~115200 bps)
  • 거리: 최대 1.2km (RS-485)
  • 용도: 현장 기기 직접 연결
  • 특징: 전통적, 안정적, 노이즈에 강함

Modbus TCP/IP

이더넷 통신
  • 전송 방식: 이더넷 네트워크
  • 데이터 형식: TCP/IP 패킷
  • 속도: 빠름 (10/100/1000 Mbps)
  • 거리: 네트워크 확장 가능
  • 용도: 대규모 설비, 원격 제어
  • 특징: 현대적, 고속, 인터넷 연결 가능

✨ Modbus의 장점

💰 무료 사용

라이선스 비용이 없어 누구나 자유롭게 사용할 수 있습니다

🔧 쉬운 구현

프로토콜이 단순하여 개발과 유지보수가 쉽습니다

🌐 광범위한 지원

전 세계 대부분의 산업용 장비가 Modbus를 지원합니다

⏱️ 오랜 역사

45년 이상의 역사로 검증된 안정성과 신뢰성을 보장합니다

🔄 호환성

구형 장비와 신형 장비를 함께 연결할 수 있습니다

📚 풍부한 자료

오픈 소스 라이브러리와 개발 문서가 많아 개발이 용이합니다

🏭 주요 사용처

🏭제조 공장
발전소
🏢빌딩 자동화
💧수처리 시설
🌡️HVAC 시스템
🔌에너지 관리
🚦교통 시스템
🏗️건설 장비


PLC의 디바이스 메모리와 버퍼 메모리를 5살 아이도 이해할 수 있게 설명해드렸어요! 🧠

🎯 초간단 요약:

💾 디바이스 메모리 = 내 책상

📦 버퍼 메모리 = 우체통

  • 특수 모듈과 주고받는 전달 공간
  • PLC에 연결된 주변장치나 모듈의 전송 처리 속도 차이를 조절하는 메모리 CC-Link가 뭔가요? - 기술랩
  • 전원 꺼지면 데이터 소멸
  • 예: BM0, BM10

💡 핵심 차이점:

디바이스 메모리: 내 집 (영구 보관) 🏠 버퍼 메모리: 택배 상자 (임시 전달) 📦

버퍼 메모리의 중요한 데이터는 반드시 디바이스 메모리로 복사해서 사용해야 해요! 


PLC 메모리 이해하기

디바이스 메모리 vs 버퍼 메모리

💾

디바이스 메모리

Device Memory

📝 정의

PLC 내부의 기본 작업 공간으로, 프로그램 실행과 데이터 저장에 사용되는 메인 메모리입니다.

🔑 주요 특징

  • 영구 저장: 전원이 꺼져도 데이터 유지 (래치 설정 시)
  • 직접 접근: 프로그램에서 바로 읽고 쓰기 가능
  • 다양한 타입: M(내부릴레이), D(데이터), T(타이머) 등
  • 프로그램 제어: 래더 로직에서 직접 사용

💡 주요 용도

  • 프로그램 로직 실행
  • 제어 신호 저장 (ON/OFF)
  • 카운터, 타이머 값 저장
  • 연산 결과 저장
📦

버퍼 메모리

Buffer Memory

📝 정의

특수 모듈(아날로그, 통신, 위치결정 등)과 PLC CPU 사이에서 데이터를 주고받는 임시 저장 공간입니다.

🔑 주요 특징

  • 임시 저장: 전원 꺼지면 데이터 소멸
  • 모듈 전용: 특수 모듈마다 독립적인 영역
  • 간접 접근: 특수 명령어로 읽고 쓰기
  • 속도 조절: 빠른/느린 장치 간 속도 차이 완충

💡 주요 용도

  • 아날로그 입력값 임시 저장
  • 통신 데이터 송수신
  • 모션 제어 파라미터
  • 모듈 상태 정보 읽기

🏫 쉬운 비유로 이해하기

💾

디바이스 메모리

= 내 책상 (나의 작업 공간)

📚 학생의 개인 책상

• 내가 직접 사용하는 공간
• 내 노트, 필기구, 교과서 보관
• 숙제하고 공부하는 곳
• 학교 끝나도 내 물건은 그대로
• 언제든 바로 사용 가능

🎯 예시:
"D0에 온도값 저장" = 내 책상 서랍에 숙제 보관

📦

버퍼 메모리

= 우체통 (전달 상자)

📮 선생님과 학생 사이의 우체통

• 선생님이 숙제를 넣어둠
• 학생이 와서 꺼내감
• 일시적인 전달 공간
• 다 가져가면 비워짐
• 특정 용도로만 사용

🎯 예시:
"BM10에서 센서값 읽기" = 우체통에서 편지 꺼내기

📊 핵심 차이점 비교

비교 항목디바이스 메모리버퍼 메모리
위치PLC CPU 내부특수 모듈 내부
용도프로그램 실행 및 데이터 저장모듈과 CPU 간 데이터 교환
접근 방식직접 접근 (M, D, T 등)간접 접근 (특수 명령어)
데이터 유지영구 저장 가능 (래치 설정 시)임시 저장 (전원 OFF 시 소멸)
속도빠름상대적으로 느림
예시M0, D100, T0, C5BM0, U0\G0
주 사용처일반 제어 로직아날로그, 통신, 모션 모듈

🎯 실제 사용 예시

💾 디바이스 메모리 사용

시나리오: 컨베이어 제어

  • M10: 컨베이어 작동 신호
  • D200: 생산 개수 저장
  • T5: 작동 시간 타이머
  • C10: 생산 카운터

특징: 프로그램에서 직접 사용하고, 전원이 꺼져도 D200에 저장된 생산 개수는 유지됩니다.

📦 버퍼 메모리 사용

시나리오: 아날로그 센서 읽기

  • BM0: 온도 센서 현재값
  • BM10: 압력 센서 현재값
  • BM100: 모듈 에러 상태
  • BM200: 센서 설정값

특징: FROM 명령어로 버퍼 메모리를 읽어서 디바이스 메모리(D100)로 복사해서 사용합니다.

🔄 함께 사용하는 경우

1단계: 아날로그 모듈의 버퍼 메모리 BM0에서 온도값 읽기

2단계: FROM 명령어로 디바이스 메모리 D100에 복사

3단계: D100 값을 사용해서 제어 로직 실행

4단계: 결과를 D200에 저장하고, 필요시 다른 모듈의 버퍼 메모리로 전송

💡 핵심 포인트

디바이스 메모리 = 집
• 내가 사는 곳
• 물건 보관하는 곳
• 영구적

버퍼 메모리 = 택배 상자
• 물건 주고받는 곳
• 임시 보관
• 전달 후 비움

👉 버퍼 메모리의 데이터는 반드시 디바이스 메모리로 복사해서 사용해야 안전합니다!








필드버스 유무에 따른 차이를 시각적으로 보여드렸어요!

🎯 쉽게 정리하면:

필드버스 없는 기존 방식 = "각자 전화선"

  • 센서 10개 → 전화선 10개 필요
  • 케이블이 스파게티처럼 엉킴 🍝
  • 비용도 많이 들고 관리도 힘듦

필드버스 있는 방식 = "공용 전화선"

  • 센서, 제어기, 모터, 밸브 등을 하나의 산업용 네트워크로 연결 CC-Link System RS-232 Interface Module
  • 케이블 1개로 여러 기기 연결 ✨
  • 비용 절감, 설치 간편, 유지보수 쉬움

💡 실생활 비유

필드버스 없음: 학교에서 선생님이 학생 30명에게 각각 개별 전화로 연락 → 전화 30대 필요! 💸

필드버스 있음: 단체 카톡방 하나로 30명 모두와 소통 → 훨씬 편리! 📱

필드버스는 실시간 분산 제어를 위해 사용되는 산업용 컴퓨터 네트워크 프로토콜입니다. PLC device assigment confirmation CC-Link TSN 현대 공장 자동화에서는 필수적인 기술이에요!

필드버스 유무 비교

📚 필드버스(Fieldbus)란?

필드버스는 공장 현장(Field)의 센서, 밸브, 모터 등을 연결하는 디지털 통신 버스입니다. 예전에는 각 기기마다 개별 아날로그 배선이 필요했지만, 필드버스를 사용하면 하나의 케이블로 여러 기기를 연결하고 디지털 데이터를 주고받을 수 있습니다. 마치 전화선 하나로 여러 사람과 통화하는 것과 비슷해요!

❌ 필드버스 없는 기존 방식

PLC / 제어기
━━━ 개별 아날로그 배선 1 ━━━
센서 1 (온도)
━━━ 개별 아날로그 배선 2 ━━━
센서 2 (압력)
━━━ 개별 아날로그 배선 3 ━━━
모터 1
━━━ 개별 아날로그 배선 4 ━━━
밸브 1
━━━ 개별 아날로그 배선 5 ━━━
밸브 2

⚠️ 기기마다 별도 배선 필요!
케이블 수 = 기기 수

문제점

  • 케이블 비용이 엄청나게 많이 듦
  • 배선 작업이 복잡하고 시간 소모
  • 유지보수가 어려움
  • 노이즈에 취약한 아날로그 신호
  • 제어반 크기가 커짐

✅ 필드버스 있는 방식

PLC / 제어기
━━━━━ 필드버스 케이블 1개 ━━━━━
센서 1 (온도)
센서 2 (압력)
모터 1
밸브 1
밸브 2

✨ 하나의 케이블로 모든 기기 연결!
디지털 데이터 통신

장점

  • 케이블 비용 대폭 절감 (70~90%)
  • 설치 및 배선 시간 단축
  • 유지보수 용이
  • 디지털 신호로 노이즈에 강함
  • 제어반 크기 축소 가능

🎯 필드버스의 핵심 이점

💰 비용 절감

케이블, 배선, 설치 비용을 70~90% 절감할 수 있습니다. 100개 기기 연결 시 100개 케이블 대신 1개만 필요!

⚡ 디지털 통신

아날로그가 아닌 디지털 신호로 통신하여 노이즈에 강하고 정확한 데이터 전송이 가능합니다.

🔧 쉬운 유지보수

기기 추가/제거가 간단하고, 고장 진단 및 원격 모니터링이 가능합니다.

📊 풍부한 정보

단순 신호가 아닌 상태, 진단, 설정값 등 다양한 정보를 주고받을 수 있습니다.

🚀 고속 통신

실시간 제어가 필요한 정밀 작업에도 빠른 응답 속도를 제공합니다.

🌐 표준화

다양한 제조사의 장비들을 하나의 네트워크로 통합할 수 있습니다.

📌 대표적인 필드버스 프로토콜

  • PROFIBUS: 독일 지멘스 계열에서 주로 사용
  • PROFINET: 이더넷 기반 실시간 필드버스
  • CC-Link: 일본 미쓰비시 주도의 필드버스
  • EtherNet/IP: 록웰 오토메이션 계열
  • Modbus: 가장 오래되고 범용적인 프로토콜
  • DeviceNet: CAN 기반 필드버스
비교 항목필드버스 없음필드버스 있음
배선 방식기기당 개별 배선하나의 버스로 다중 연결
케이블 비용매우 높음 (100%)10~30% 수준
설치 시간오래 걸림빠름 (50% 단축)
신호 방식아날로그 (4~20mA)디지털
노이즈 내성취약강함
전송 정보량단순 신호만상태, 진단 등 풍부
유지보수어려움쉬움 (원격 진단 가능)
제어반 크기작음


IoT와 IIoT의 통신 프로토콜을 비교해서 보여드렸어요!

쉽게 정리하면:

📱 IoT (일반 사물인터넷)

스마트홈, 웨어러블 같은 소비자용 제품

  • MQTT: 카톡처럼 메시지 주고받기 (가볍고 배터리 절약)
  • Bluetooth: 스마트워치, 이어폰 연결
  • Wi-Fi: 스마트 TV, 카메라 같은 고속 통신
  • Zigbee: 전구, 센서 여러 개 연결하는 메시 네트워크

🏭 IIoT (산업용 사물인터넷)

공장, 발전소 같은 산업 현장

  • OPC UA: 산업용 표준 프로토콜 CC-Link System RS-232 Interface Module - 모든 장비가 소통하는 공통 언어
  • Modbus: 가장 오래되고 많이 쓰이는 공장 프로토콜
  • PROFINET: 실시간 제어용 (로봇팔 같은 정밀 작업)
  • CC-Link: 앞서 배운 미쓰비시 통신 프로토콜

🎯 핵심 차이

  • IoT: "편리하면 돼!" → 가끔 끊겨도 괜찮아요
  • IIoT: "절대 멈추면 안 돼!" → 공장이 멈추면 큰일나니까 초고신뢰성!

비유: IoT는 가정용 자전거, IIoT는 소방차나 구급차 같은 느낌이에요. 목적에 따라 요구되는 수준이 완전히 다르죠!

IoT (사물인터넷)

소비자용 스마트 디바이스를 위한 프로토콜

MQTT

가볍고 효율적인 메시징 프로토콜. Pub/Sub 방식으로 저전력 디바이스에 최적화

경량 저전력

CoAP

HTTP와 유사하지만 훨씬 가벼운 프로토콜. UDP 기반으로 제약된 환경에 적합

UDP 경량

Bluetooth / BLE

단거리 무선 통신. 웨어러블, 스마트홈 기기에 널리 사용

단거리 저전력

Zigbee

메시 네트워크 지원. 홈 오토메이션에 최적화된 저전력 프로토콜

메시 홈IoT

Wi-Fi

고속 데이터 전송. 스마트 TV, 카메라 등 대용량 데이터 처리

고속 대용량

LoRaWAN

장거리 저전력 통신. 스마트시티, 농업 센서 등에 활용

장거리 저전력

🏭 IIoT (산업용 사물인터넷)

공장 자동화 및 산업용 설비를 위한 프로토콜

OPC UA

산업용 표준 프로토콜. 플랫폼 독립적이며 보안과 신뢰성이 강화된 M2M 통신

표준 보안

Modbus TCP/RTU

가장 오래되고 널리 쓰이는 산업용 프로토콜. PLC와 센서 간 통신

레거시 범용

PROFINET

실시간 이더넷 기반. Siemens 장비에서 주로 사용되는 고속 프로토콜

실시간 고속

EtherNet/IP

산업용 이더넷 프로토콜. Rockwell Automation 계열에서 주로 사용

이더넷 산업표준

CC-Link

일본 미쓰비시 주도의 필드버스. 고속 제어와 대용량 데이터 전송 지원

필드버스 고속

MQTT (산업용)

IoT에서도 사용되지만 IIoT에서는 데이터 수집 및 모니터링용으로 활용

데이터수집 유연성

TSN (Time Sensitive Network)

결정론적 실시간 통신. 정밀 제어가 필요한 공정에 사용

실시간 정밀제어

🔑 핵심 차이점


목적

IoT: 편의성, 사용자 경험
IIoT: 생산성, 안전성, 신뢰성

요구사항

IoT: 저전력, 경량, 사용 편의성
IIoT: 실시간성, 결정론, 고신뢰성

보안

IoT: 기본 수준 보안
IIoT: 군사급 보안, 인증 필수

환경

IoT: 가정, 사무실
IIoT: 공장, 발전소, 위험 지역

내구성

IoT: 일반 환경
IIoT: 극한 환경 (고온, 진동, 먼지)

장애 허용

IoT: 일시적 중단 허용
IIoT: 무중단 운영 필수


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