필드버스란?
필드버스는 공장이나 플랜트 등의 현장에서 센서, 액추에이터 등의 필드 장비와 PLC, DCS 등의 컨트롤러를 디지털 통신으로 연결하는 버스 시스템을 말합니다.
필드버스를 사용하면 기존의 아날로그 신호나 병렬 신호에 비해 배선을 생략할 수 있고, 데이터 양을 늘리거나 노이즈에 강할 수 있습니다. 또한, 필드 장비의 자가 진단이나 설정 변경 등도 원격으로 할 수 있게 됩니다.
다양한 종류가 있으며, 대표적인 것으로 PROFIBUS, CANopen, AS-i 등을 들 수 있습니다.
필드버스의 사용 용도
필드버스는 그 다기능성과 효율성으로 인해 제조업을 중심으로 다양한 산업에서 활용되고 있습니다. 비용 절감, 효율성 및 최적화를 실현하는 중요한 도구입니다.
1. 제조업
제조 현장에서는 공정 제어와 모니터링이 중요한 요소이다. 필드버스는 센서, 액추에이터 등의 장치를 통합된 통신 플랫폼으로 연결하여 공정의 자동화와 효율화를 가능하게 한다.
2. 공정 제어
화학 공장이나 정유 공장과 같은 공정 제어에서 필드버스는 온도, 압력, 유량과 같은 공정 변수를 실시간으로 모니터링하고 최적의 상태를 유지하기 위해 필요한 조정을 수행합니다.
3. 자동화
건물 및 인프라 자동화에서 필드버스는 조명, 냉난방, 안전 시스템과 같은 다양한 장치를 하나의 네트워크로 통합합니다. 이를 통해 운영자는 중앙에서 모든 시스템을 모니터링하고 제어할 수 있습니다.
4. 자동차 제조
자동차 제조 산업에서 필드버스는 생산 라인의 각 스테이션을 연결하고 액추에이터와 센서의 데이터를 통합하여 각 스테이션 간의 정밀한 조정을 가능하게 합니다.
필드버스의 원리
필드버스의 원리는 한마디로 ‘디지털 통신을 이용한 장치 간 정보 공유’라고 할 수 있습니다. 다음과 같은 특성으로 인해 필드버스는 제조업, 공정 제어 등 다양한 분야에서 활용되고 있습니다.
1. 멀티 드롭
필드버스는 공장이나 플랜트 내 다양한 장치를 하나의 케이블로 연결하는 통신 네트워크입니다. 이를 통해 각 장치는 별도의 연결 케이블 없이 하나의 필드버스 케이블로 데이터를 송수신할 수 있습니다. 이는 디지털 멀티 드롭 기술이라고도 불리며, 여러 장치가 동일한 통신 라인을 공유할 수 있게 해줍니다.
2. 통신 프로토콜
필드 버스는 통신 프로토콜을 사용합니다. 통신 프로토콜은 데이터를 송수신하는 방법을 규정한 규칙을 말하며, 필드버스에서는 이 규칙에 따라 장치 간 정보 교환이 이루어집니다. 이를 통해 모든 장치가 다른 장치와 호환성을 유지하고 정보의 정확한 전달을 보장할 수 있습니다.
3. 실시간성
필드 버스의 또 다른 중요한 원리는 실시간성입니다. 공장이나 플랜트 운영에서는 신속하고 정확한 정보 전달이 요구된다. 필드버스는 데이터를 실시간으로 송수신하여 이를 실현합니다.
예를 들어, 센서의 데이터를 즉시 제어 시스템에 전송하고 필요에 따라 액추에이터를 움직이는 등 시스템의 신속한 대응을 가능하게 합니다.
필드 버스에 대한 추가 정보
필드버스와 산업용 이더넷의 차이점
공장의 네트워크는 정보계 네트워크, 컨트롤러 간 네트워크, 필드 네트워크로 나뉩니다. 컨트롤러 간 네트워크에는 산업용 이더넷이, 필드 네트워크에는 필드버스가 사용됩니다.
2017년 산업용 이더넷 설치 수가 필드버스 설치 수를 역전했습니다. 독일에서 시작된 인더스트리 4.0으로 인해 공장 전체의 IT화가 실현되기 시작했습니다.