프로피버스(PROFIBUS)와 이더캣(EtherCAT)은 둘 다 산업 자동화 분야에서 사용되는 통신 기술이며, 차이점은?

프로피버스(PROFIBUS)와 이더캣(EtherCAT)은 둘 다 산업 자동화 분야에서 사용되는 통신 기술이지만, 근본적으로 다른 특징을 가지고 있으며 서로 비슷한 통신 방식이라고 보기는 어렵습니다.

주요 차이점은 다음과 같습니다.

1. 기반 기술:

• 프로피버스(PROFIBUS):
  • 초기에는 필드버스(Fieldbus) 계열의 통신 프로토콜입니다.
  • 주로 RS-485 물리 계층을 기반으로 하며, 특수한 케이블과 토폴로지(버스, 스타)를 사용합니다. (PROFIBUS DP의 경우)
  • 이더넷과는 다른 자체적인 통신 프로토콜 스택을 가집니다.
• 이더캣(EtherCAT):
  • 산업용 이더넷(Industrial Ethernet) 계열의 통신 프로토콜입니다.
  • 표준 이더넷(IEEE 802.3)의 물리 계층과 프레임 구조를 그대로 사용합니다. 즉, 일반적인 이더넷 케이블(CAT5e, CAT6 등)을 사용할 수 있습니다.
  • 하지만 일반 이더넷과는 매우 다른 독특한 방식으로 데이터를 처리하여 실시간성을 확보합니다.

2. 통신 방식 (핵심 차이):

• 프로피버스(PROFIBUS):
  • 마스터-슬레이브(Master-Slave) 구조: 마스터 디바이스가 슬레이브 디바이스들을 순차적으로 폴링(polling)하여 데이터를 읽고 씁니다.
  • 토큰 링 방식 (PROFIBUS DP의 경우): 여러 마스터가 있을 경우, 토큰을 주고받으며 버스 접근 권한을 제어하여 결정론적인 통신을 보장합니다.
  • 데이터 전송 시 각 슬레이브는 자신에게 해당하는 데이터만 받습니다.
• 이더캣(EtherCAT):
  • "On-the-fly" 처리 방식: 이더넷 프레임(EtherCAT Telegram)이 네트워크 상을 지나가는 동안, 각 슬레이브 디바이스는 프레임 전체를 수신하지 않고 지나가면서 자신에게 필요한 데이터를 읽고, 동시에 전송할 데이터를 프레임에 기록하여 다음 슬레이브로 즉시 전달합니다.
  • 이 방식은 스위치나 허브 없이도 고속의 실시간 통신을 가능하게 합니다. 프레임이 모든 슬레이브를 한 번에 통과하며 데이터를 처리하기 때문에 매우 효율적입니다.
  • 하나의 프레임으로 여러 슬레이브의 데이터를 동시에 처리할 수 있어 네트워크 부하가 적고, 매우 짧은 사이클 타임(마이크로초 단위)을 달성할 수 있습니다.

3. 성능 및 특징:

• 프로피버스: 안정적이고 검증된 필드버스 기술로, 비교적 느린 속도에서도 결정론적 통신이 필요한 공장 자동화에 널리 사용됩니다. 최대 12Mbps의 전송 속도를 가집니다.
• 이더캣: 프로피버스보다 훨씬 빠른 전송 속도와 더 높은 동기화 정밀도를 제공합니다. 수십, 수백 개의 노드를 마이크로초 단위로 동기화할 수 있어 고정밀 모션 제어, 로봇 공학 등 매우 빠른 응답이 필요한 애플리케이션에 적합합니다.

요약:

• 프로피버스: 전통적인 필드버스 방식. RS-485 기반의 마스터-슬레이브 폴링 방식.
• 이더캣: 산업용 이더넷 방식. 표준 이더넷 물리 계층을 사용하지만, 독자적인 "On-the-fly" 데이터 처리로 초고속, 고정밀 실시간 통신 구현.

따라서, 둘 다 산업 자동화에서 중요한 실시간 통신을 목표로 하지만, 기술적인 구현 방식과 성능 특성 면에서 확연한 차이가 있습니다. 이더캣은 프로피버스가 갖는 한계점(대역폭, 속도, 동기화 정밀도)을 이더넷 기반에서 극복한 차세대 기술이라고 볼 수 있습니다.