프로피버스와 이더넷 통신은 다릅니다. 차이점은?

프로피버스와 이더넷 통신은 다릅니다. 하지만 서로 관련이 있고, 특히 산업 현장에서는 이더넷 기반의 "산업용 이더넷"이라는 개념으로 발전하고 있기 때문에 혼동하기 쉽습니다.

쉽게 설명해 드릴게요.

1. 이더넷 (Ethernet): 우리가 흔히 쓰는 인터넷 통신

• 용도: 가정, 사무실, PC방 등에서 컴퓨터, 스마트폰, TV 등을 인터넷에 연결하는 데 가장 널리 사용되는 유선 네트워크 기술입니다. 흔히 'LAN 케이블'이라고 부르는 것으로 연결됩니다.
• 특징:
  • 범용성: 매우 범용적이고 유연합니다. 다양한 장치가 연결될 수 있고, 데이터 전송량도 많습니다.
  • 비결정적: 데이터 전송에 약간의 지연(딜레이)이 발생할 수 있고, 이 지연 시간이 예측 불가능할 수 있습니다. 예를 들어, 웹 서핑을 할 때 잠깐 로딩이 길어지는 정도는 큰 문제가 되지 않습니다.
  • 환경: 비교적 깨끗하고 안정적인 사무실 환경에 적합합니다.
  • 프로토콜: TCP/IP와 같은 프로토콜을 사용합니다.

2. 프로피버스 (PROFIBUS): 산업 현장의 특화된 통신

• 용도: 공장 자동화 시스템, 즉 PLC, 센서, 액추에이터, 로봇 등 산업용 장비 간의 통신에 특화된 디지털 통신 프로토콜입니다.
• 특징:
  • 결정성 (Real-time): 가장 중요한 특징입니다. 데이터 전송에 걸리는 시간이 매우 정확하고 예측 가능합니다. 공장에서는 1/1000초의 오차도 큰 문제를 일으킬 수 있기 때문에, "정해진 시간 안에 반드시 데이터를 주고받아야 한다"는 결정성이 필수적입니다.
  • 신뢰성 및 안전성: 산업 현장은 먼지, 습기, 전자기 간섭 등이 많은 열악한 환경이므로, 이러한 환경에서도 통신 오류 없이 안정적으로 작동해야 합니다.
  • 간단한 구조: 복잡한 네트워크 설정 없이도 장치들을 쉽게 연결하고 사용할 수 있도록 설계되었습니다.
  • 전송 매체: 주로 RS-485 기반의 트위스트 페어 케이블이나 광섬유를 사용합니다.
  • 계층: OSI 7계층 모델 중 하위 계층(물리 계층, 데이터 링크 계층)에 중점을 둡니다.

주요 차이점 요약:

특징	이더넷 (Ethernet)	프로피버스 (PROFIBUS)
주요 용도	사무실, 가정 인터넷, 일반 네트워크 통신	공장 자동화, 산업용 장비 간 통신
결정성	낮음 (지연 시간 예측 어려움)	높음 (실시간, 지연 시간 예측 가능)
환경	일반 사무 환경	열악한 산업 환경 (먼지, 습기, 간섭 등)
주요 목적	데이터 전송의 유연성 및 확장성	정밀한 제어, 높은 신뢰성, 안전성
기술 기반	TCP/IP 등	자체적인 필드버스 통신 프로토콜 (RS-485 등)

그렇다면 "산업용 이더넷"은 무엇인가요?

최근에는 이더넷의 장점(빠른 속도, 대용량 데이터 전송, 유연한 토폴로지 등)을 산업 현장에 적용하기 위해 **"산업용 이더넷(Industrial Ethernet)"**이라는 개념이 등장하고 널리 사용되고 있습니다.

• 산업용 이더넷은 기존 이더넷의 물리적 기반(케이블, 커넥터 등)을 사용하면서도, **산업 자동화의 요구사항(결정성, 신뢰성, 실시간성)**을 충족시키기 위해 특정 프로토콜과 기술을 추가한 것입니다.
• 대표적인 산업용 이더넷 프로토콜로는 PROFINET (프로피버스의 이더넷 기반 후속 버전), EtherCAT, EtherNet/IP 등이 있습니다.

결론적으로:

• 프로피버스는 산업 현장의 실시간 통신을 위해 개발된 고유한 필드버스 프로토콜입니다.
• 이더넷은 일반적인 컴퓨터 네트워크에 사용되는 범용적인 통신 기술입니다.
• 하지만 기술이 발전하면서 이더넷의 장점을 산업에 활용하기 위해 산업용 이더넷이 등장했고, 프로피버스 개발사(지멘스 등)도 PROFINET과 같이 이더넷 기반의 새로운 프로토콜을 개발하여 사용하고 있습니다.

따라서 프로피버스와 이더넷은 다른 것이 맞지만, 프로피버스의 후속 또는 유사 기술 중에는 이더넷을 기반으로 하는 '산업용 이더넷'의 한 종류도 있다는 것을 이해하시면 됩니다.

 

 

추가설명1)

프로피버스(PROFIBUS)는 명확하게 산업용 프로토콜입니다.

공장 자동화 및 공정 제어 분야에서 센서, 액추에이터, PLC(Programmable Logic Controller), HMI(Human Machine Interface) 등 다양한 산업용 장비 간의 안정적이고 실시간적인 데이터 통신을 위해 개발되었습니다.

프로피버스는 "필드버스(Fieldbus)"의 한 종류이며, 필드버스란 현장 장치(field devices)들을 제어 시스템에 직접 연결하여 통신하는 네트워크를 의미합니다. 산업 현장의 열악한 환경에서도 높은 신뢰성과 결정성(실시간성)을 보장하도록 설계된 것이 특징입니다.

 

추가설명2) 이더넷통신선과 프로피버스 통신선 자체가 다르게 사용하나요?

이더넷 통신선과 프로피버스 통신선은 물리적으로 다르게 사용됩니다. 목적과 환경이 다르기 때문에 케이블의 설계와 특성도 달라집니다.

1. 이더넷 통신선 (Ethernet Cable)

• 일반적인 형태: 우리가 흔히 "랜선"이라고 부르는 케이블입니다. RJ45 커넥터를 사용합니다.
• 종류: Cat5e, Cat6, Cat7, Cat8 등 다양한 카테고리가 있으며, 숫자가 높을수록 더 높은 대역폭과 빠른 속도를 지원합니다.
• 내부 구조: 일반적으로 여러 쌍의 꼬인 선(Twisted Pair)으로 구성됩니다. 이 꼬임은 전자기 간섭을 줄이는 데 도움을 줍니다. (예: 4쌍, 즉 8가닥의 선)
• 주요 특징:
  • 범용성: 사무실, 가정 등 다양한 환경에서 PC, 라우터, 스위치 등 여러 장치를 연결하는 데 최적화되어 있습니다.
  • 차폐 여부: STP(Shielded Twisted Pair)와 UTP(Unshielded Twisted Pair) 두 가지 종류가 있지만, 일반적인 환경에서는 UTP가 더 흔하게 사용됩니다. 산업용 이더넷에서는 더 강한 차폐가 적용된 케이블이 사용되기도 합니다.
  • 환경: 비교적 깨끗하고 전자기 간섭이 적은 환경에 적합하도록 설계되었습니다.

2. 프로피버스 통신선 (PROFIBUS Cable)

• 일반적인 형태: 특정 색상(대부분 보라색 또는 자주색)을 띠는 경우가 많으며, D-Sub (DB9) 커넥터를 주로 사용합니다.
• 내부 구조:
  • 특수 차폐 연선 구조: 프로피버스 케이블은 데이터 쌍(Data Pair)을 매우 견고하게 차폐하도록 설계되었습니다. 두꺼운 절연층과 금속 차폐층(호일 및 브레이드 차폐)을 사용하여 산업 현장의 강한 전자기 간섭(EMI)과 노이즈로부터 신호를 보호합니다.
  • 꼬임 강도: 이더넷 케이블보다 더 단단하게 꼬여 있어 신호 무결성을 더욱 높입니다.
• 주요 특징:
  • 산업 환경 최적화: 먼지, 습기, 진동, 고온/저온, 강한 전자기 노이즈 등 가혹한 산업 환경에서도 안정적인 통신을 보장하기 위해 설계되었습니다.
  • 결정성/실시간성: 정밀한 제어 및 실시간 데이터 전송이 중요한 산업 애플리케이션의 요구사항을 충족시키기 위해 신호 손실과 지연을 최소화합니다.
  • 임피던스 매칭: 프로피버스 네트워크의 특정 임피던스(저항) 특성에 맞게 설계되어 신호 반사를 줄이고 안정적인 통신을 유지합니다. (보통 150옴)
  • 내구성: 케이블 피복도 일반 이더넷 케이블보다 훨씬 견고하여 물리적 손상에 강합니다.

결론:

이더넷 통신선과 프로피버스 통신선은 물리적인 구조, 차폐 방식, 커넥터, 그리고 사용 환경에 대한 내구성 측면에서 명확한 차이가 있습니다.

• 이더넷 케이블은 범용적인 고속 데이터 통신에 중점을 둡니다.
• 프로피버스 케이블은 산업 현장의 열악한 환경에서 높은 신뢰성과 실시간성을 보장하는 데 중점을 둡니다.

따라서 특정 통신 프로토콜에 맞는 전용 케이블을 사용하는 것이 안정적인 시스템 운영을 위해 매우 중요합니다. 예를 들어, 일반 이더넷 케이블을 프로피버스 네트워크에 사용하면 통신 오류, 데이터 손실, 불안정한 작동 등 심각한 문제가 발생할 수 있습니다.

 

다음은 이더넷 통신선과 프로피버스 통신선의 그림입니다.

이더넷 통신선 (Ethernet Cable):

 

 

프로피버스 통신선 (PROFIBUS Cable):

그림에서 보시는 것처럼,

• 이더넷 케이블은 일반적으로 파란색이나 회색을 띠고, 우리가 흔히 보는 RJ45 커넥터로 끝이 처리되어 있습니다. 비교적 유연하고 사무실 환경에 적합하게 생겼습니다.
• 프로피버스 케이블은 주로 보라색(또는 자주색)을 띠며, 이더넷 케이블보다 훨씬 두껍고 단단해 보이는 특징이 있습니다. 주로 D-Sub (DB9) 커넥터를 사용하며, 산업 현장의 거친 환경을 견딜 수 있도록 견고하게 설계되었습니다.