지멘스 PLC - 프로피넷의 개요

산업용으로 사용하는 이더넷 통신의 종류는 대략 30가지 정도가 있습니다. 이 중에서 가장 많이 사용하는 통신으로 Modbus TCP, EtherNet/IP, 프로피넷 등이 있는데요, 이 3가지 프로토콜이 산업용 이더넷 응용분야에서 70% 이상을 차지하고 있습니다. 그런 의미에서 프로피넷 통신에 대하여 오늘 살펴보도록 하겠습니다.

 

 

 프로피넷 통신의 개요

주로 제어에 목적이 맞춰져 있던 공장 자동화 시대의 산업용 네트워크는 공장 내 설비를 연결하는 데 중점을 두었습니다. 이른바 3차 산업혁명 시대의 네트워크라고 할 수 있죠. 그러나 4차 산업혁명 시대에 진입하면서 모든 기기, 장치, 시스템, 작업자가 네트워크로 연결되는 IIOT(Industrial Internet Of Things), 산업용 사물 인터넷이 부상하면서 산업용 이더넷이 크게 확산하기 시작하였습니다.

산업용 네트워크는 RS485 통신을 기반으로 한 필드버스와 이더넷을 이용한 산업용 이더넷으로 양분되어 있습니다. RS485 통신은 시리얼 통신을 기반으로 하였기 때문에 이더넷 통신에 비하여 많은 제약이 있는데요. 우선 속도가 많이 차이가 납니다. 이더넷에 기가비트 통신이 나왔지만 RS485는 아직도 최저 kb 속도를 사용하는 것도 많기 때문입니다. 또한 실생활에 무선통신인 Wi-fi가 많이 사용되는 것처럼, 산업에도 무선통신이 조금씩 점유율을 확대해가고 있습니다. 수처리나 철도처럼 유선으로 연결하기 힘든 경우에는 무선이 더 유리하겠죠?

이더넷을 활용하면 네트워크 토폴로지를 자유롭게 선택할 수 있습니다. Star topology, Ring topology, Bus topology 등 여러 가지의 이더넷 토폴로지가 있는데요. 하나의 시스템에서 여러 개의 노드를 유연하게 구성할 수 있기 때문에 산업용 이더넷 통신의 사용은 앞으로 점점 확대될 것으로 예상합니다.

프로피넷이 나오기 전 지멘스는 프로피버스 디피(Profibus DP)를 사용했습니다. 현재까지도 아직 많이 사용하고 있는 프로피버스 디피입니다. 하지만 프로피넷은 공장 자동화를 위해 지멘스가 이더넷을 사용해서 만든 산업용 통신입니다. 현재는 공개 및 표준화해서 관리하고 있는데요. 프로피넷은 이더넷 TCP/IP를 기반으로 한 통신으로 Propibus 기술을 발달시킨 산업용 프로토콜입니다.

 

 

 통신 속도에 따른 프로피넷 통신의 구분

프로피넷 통신은 이더넷이 사용됩니다. 따라서 통신 장비들이 동시에 통신하면서 발생하는 충돌을 방지하기 위한 방법의 하나로 CSMA/CD 프로토콜(Carrier Sense Multiple Access withe Collision Detection)을 사용합니다. 데이터 충돌을 해결하는 프로토콜은 데이터 전송을 불규칙하게 하여 지연시키는 분제점이 발생하는데요. 산업용 이더넷 통신은 정해진 시간 내에 통신을 할 수 있어야 합니다.

1. 프로피넷 NRT (Non Real Time)

빠른 송수신 통신이 필요하지 않은 경우에 사용합니다. 통신 사이클 타임은 대략 100ms이고, UDP/IP를 사용합니다.

2. 프로피넷 RT (Real Time)

빠른 송수신 통신이 필요한 경우에 사용하며, 통신 사이클 타임은 대략 10ms입니다. 빠른 처리 속도를 요구하는 프로피넷 I/O에 주로 사용됩니다. 기존 프로피넷 I/O로 S7-300을 기반으로 한 ET200M이 많이 사용되었습니다. 하지만 이제 신형으로 콤팩트한 타입인 ET200SP가 조금씩 사용분야가 넓어지고 있습니다. S7-1500 PLC와 찰떡궁합으로 볼 수 있습니다.

3. 프로피넷 IRT (Isochronous Real Time)

운송장비 혹은 로봇처럼 복잡한 드라이브 시스템으로 구성된 모션제어에 사용됩니다. 통신 사이클 타임은 1ms 미만으로 앞서 설명드린 2개보다 매우 빠르기때문에, 고속 동작이 필요한 모션 제어에 사용됩니다.

 

지금까지 프로피넷에 대하여 간단하게 설명드렸습니다. 앞으로 프로피버스 DP 제품이 단종되고 모두 프로피넷으로 대체될 것으로 예상합니다. 지멘스 제품을 공부하기 위해서는 Tia Portal은 필수라고 볼 수 있습니다. 앞으로 시간 나는 대로 틈틈이 Tia Portal에 대해 다루어 보도록 하겠습니다.

긴 글 읽어주셔서 감사합니다.