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산업용 통신 프로토콜 정리 및 비교 – 개념부터 활용까지

wawManager 2025. 2. 14. 01:00
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산업 자동화 및 IoT 환경에서는 PLC, 센서, 모터 드라이버, 로봇, 네트워크 장비 간 원활한 데이터 교환이 필수적이다.
이를 위해 Modbus, PROFIBUS, CAN, EtherCAT 등 다양한 산업용 통신 프로토콜이 사용된다.

이번 글에서는 산업용 통신 프로토콜의 개념, 종류별 특징, 주요 차이점 및 활용 분야까지 상세히 알아보겠다.

1. 산업용 통신 프로토콜이란?

산업용 통신 프로토콜(Industrial Communication Protocol)은
공장 자동화, 스마트 빌딩, 에너지 관리, IoT 시스템에서 기기 간 데이터를 주고받는 표준화된 규칙이다.
이러한 프로토콜은 직렬(RS485, RS232) 및 이더넷(TCP/IP) 기반으로 구현되며,
각 프로토콜마다 전송 방식, 속도, 네트워크 확장성 등이 다르다.

✅ 산업 장비(PLC, HMI, 센서, 모터 드라이버) 간 표준화된 데이터 교환 가능
✅ 실시간 데이터 처리 및 장거리 통신 지원
✅ 직렬(RS485, RS232) 및 이더넷(TCP/IP) 기반으로 동작

📌 산업 환경에서는 신뢰성 높은 데이터 전송과 장거리 통신이 가능해야 한다.

2. 주요 산업용 통신 프로토콜 비교

프로토콜 통신 방식 네트워크 구조 속도 최대 거리 주요 사용 분야

Modbus RTU RS485 (직렬) 마스터-슬레이브 최대 115.2kbps 1200m 공장 자동화, PLC
Modbus TCP 이더넷 (TCP/IP) 클라이언트-서버 10Mbps~1Gbps 거리 제한 없음 IoT, 스마트 팩토리
PROFIBUS RS485 (직렬) 마스터-슬레이브 12Mbps 100~1200m 공장 자동화, 로봇
EtherCAT 이더넷 (TCP/IP) 마스터-슬레이브 100Mbps 이상 100m 초고속 실시간 제어
CAN (Controller Area Network) 직렬(차동) 멀티마스터 1Mbps 40m~1km 자동차, 산업 자동화
DeviceNet CAN 기반 마스터-슬레이브 500kbps 500m 공장 자동화, 로봇
Profinet 이더넷 (TCP/IP) 클라이언트-서버 100Mbps 이상 거리 제한 없음 스마트 팩토리, 로봇

✅ Modbus RTU – 단순하고 저렴한 직렬 통신 방식, 공장 자동화에 최적화
✅ Modbus TCP – 이더넷 기반으로 네트워크 확장 가능, IoT 환경에서 사용
✅ PROFIBUS – 빠른 응답 속도와 높은 신뢰성, 대형 공장에서 사용
✅ EtherCAT – 초고속 실시간 데이터 처리, 로봇 및 자동화 기기 제어
✅ CAN 통신 – 차량 및 산업 기기 간 네트워크 표준, 노이즈 저항성 우수

📌 프로토콜 선택 시, 데이터 속도, 거리, 확장성, 비용 등을 고려해야 한다.

3. Modbus vs. PROFIBUS vs. EtherCAT 차이점

① 네트워크 구조 비교

  • Modbus RTU – RS485 기반 마스터-슬레이브 구조 (1:N 통신)
  • PROFIBUS – 중앙 집중식 네트워크 구조 (대형 공장 자동화에 최적화)
  • EtherCAT – 분산 네트워크 구조 (실시간 제어 가능)

✅ EtherCAT은 빠른 속도와 실시간 데이터 처리가 필요한 환경에서 최적

② 데이터 전송 속도 비교

프로토콜 최대 속도

Modbus RTU 115.2kbps
Modbus TCP 10Mbps~1Gbps
PROFIBUS 12Mbps
EtherCAT 100Mbps 이상
CAN 통신 1Mbps

✅ EtherCAT과 Modbus TCP는 고속 데이터 전송이 필요한 스마트 공장에서 사용됨

③ 산업별 적용 사례

산업 분야 추천 프로토콜

공장 자동화 (PLC, HMI) Modbus RTU, Modbus TCP, PROFIBUS
스마트 팩토리 (IoT, 클라우드) Modbus TCP, Profinet, EtherCAT
자동차 및 모터 제어 CAN, DeviceNet, EtherCAT
의료 기기 및 센서 네트워크 CAN, Modbus RTU
로봇 제어 및 실시간 응답 시스템 EtherCAT, Profinet

✅ 공장 자동화 → Modbus, PROFIBUS / 차량 및 로봇 제어 → CAN, EtherCAT 사용 추천

4. 산업용 통신 프로토콜의 장단점

✅ 장점

✔ PLC, 센서, 로봇, 모터 드라이버 등 다양한 기기 연결 가능
✔ Modbus, CAN, EtherCAT 등 다양한 프로토콜 지원
✔ 공장 자동화 및 IoT 네트워크 확장 가능

❌ 단점

❌ 프로토콜별로 장비 호환성이 다를 수 있음
❌ 고속 네트워크에서는 실시간 데이터 동기화 필요 (EtherCAT 추천)
❌ 보안 기능이 부족한 프로토콜도 존재 (Modbus RTU, PROFIBUS 등)

5. 산업용 네트워크 구축 시 고려 사항

📌 네트워크 환경에 따른 프로토콜 선택

✅ 저속, 단순한 장치 연결 → Modbus RTU (RS485 기반)
✅ 이더넷 기반 확장형 네트워크 → Modbus TCP, Profinet
✅ 고속 실시간 데이터 처리 필요 → EtherCAT, CANopen
✅ 차량, 산업 장비, 센서 네트워크 → CAN, DeviceNet

📌 네트워크 규모, 데이터 속도, 실시간 응답 필요 여부에 따라 프로토콜을 선택해야 한다.

6. 산업용 통신 프로토콜의 미래 전망

✅ 5G 기반 IIoT(산업용 사물인터넷) 확산 – Modbus TCP, Profinet과 같은 이더넷 기반 프로토콜 사용 증가
✅ 무선 네트워크 도입 확대 – Wi-Fi 6, Bluetooth, LoRa 기반의 산업용 네트워크 등장
✅ 보안 강화 필요성 증가 – Modbus RTU, PROFIBUS 같은 프로토콜의 암호화 및 인증 기능 추가 필요

📌 산업용 네트워크는 IoT, AI, 클라우드 시스템과 연계되며 지속적으로 발전 중이다.

 

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