산업용 통신 프로토콜

디바이스넷(DeviceNet)이란

조이컨 2025. 4. 15. 11:29

디바이스넷 (DeviceNet) 개요

디바이스넷(DeviceNet)은 산업 자동화 환경에서 사용되는 디지털, 다점(multi-drop) 통신 네트워크입니다. 주로 공장의 저레벨(Device Level) 장치들, 예를 들어 센서, 액추에이터, 푸시 버튼, 광센서, 리미트 스위치, 모터 스타터, 간단한 드라이브 등을 상위 컨트롤러(PLC 등)와 연결하기 위해 설계되었습니다.

 

디바이스넷은 **로크웰 오토메이션(Rockwell Automation, Allen-Bradley)**에 의해 개발되었으며, 현재는 독립적인 산업 컨소시엄인 **ODVA(Open DeviceNet Vendor Association)**에서 표준을 관리하고 있습니다.

주요 기반 기술 및 특징

  1. CAN (Controller Area Network) 기반: 디바이스넷은 자동차 산업을 위해 개발되어 널리 사용되는 CAN 프로토콜의 견고한 물리 계층 및 데이터 링크 계층을 기반으로 합니다. 이로 인해 노이즈 환경에 강하고 안정적인 통신이 가능합니다.
    • CSMA/NBA: 충돌 감지 및 비파괴 중재 방식(Carrier Sense Multiple Access with Non-Destructive Bitwise Arbitration)을 사용하여 데이터 충돌 시에도 우선순위가 높은 메시지는 손실 없이 전송됩니다.
  2. CIP (Common Industrial Protocol) 사용: 애플리케이션 계층(상위 계층)에서는 CIP를 사용합니다. CIP는 산업용 장치 간의 데이터 교환을 위한 객체 지향적인 프로토콜로, 디바이스넷 외에도 EtherNet/IP, ControlNet, CompoNet 등 다른 ODVA 네트워크에서도 사용됩니다. 이 덕분에 서로 다른 CIP 기반 네트워크 간의 통합 및 상호 운용성이 향상됩니다.
  3. 네트워크 상 전원 공급: 디바이스넷의 가장 큰 특징 중 하나는 하나의 케이블을 통해 데이터 신호와 장치 구동 전원(일반적으로 24V DC)을 동시에 공급할 수 있다는 점입니다. 4선식 케이블(CAN_H, CAN_L, V+, V-)을 사용하여 저전력 센서나 액추에이터 등의 배선을 크게 간소화할 수 있습니다.
  4. 통신 모델:
    • 프로듀서-컨슈머(Producer-Consumer): 기본 통신 모델로, 특정 장치(Producer)가 네트워크에 데이터를 전송하면, 해당 데이터를 필요로 하는 여러 장치(Consumer)가 동시에 수신할 수 있습니다 (멀티캐스트/브로드캐스트).
    • 마스터-슬레이브(Master-Slave) 및 피어-투-피어(Peer-to-Peer): 요청/응답 방식의 통신도 지원합니다.
  5. 속도 및 거리: 네트워크 길이에 따라 125kbps, 250kbps, 500kbps의 통신 속도를 지원합니다. 속도가 높을수록 최대 네트워크 길이는 짧아집니다.
    • 예: 500kbps 시 최대 100m, 125kbps 시 최대 500m (케이블 종류 및 구성에 따라 다름)
  6. 네트워크 구성: 트렁크라인(Trunkline)과 드롭라인(Dropline) 토폴로지를 사용하며, 최대 64개의 노드(Node, 주소 0-63)를 연결할 수 있습니다. 표준화된 커넥터(예: Mini-style 7/8", Micro-style M12)를 사용하여 설치 및 유지보수가 용이합니다.
  7. 진단 기능: 네트워크 및 각 노드의 상태 진단 기능을 제공합니다.

장점

  • 배선 감소 및 비용 절감: 전원과 신호를 하나의 케이블로 전송하여 배선 작업과 비용을 크게 줄일 수 있습니다.
  • 설치 및 유지보수 용이성: 표준화된 케이블 및 커넥터 사용, 간소화된 배선으로 설치 및 교체가 쉽습니다.
  • 견고하고 신뢰성 높은 통신: CAN 기반으로 전기적 노이즈에 강합니다.
  • 상호 운용성: CIP를 사용하여 다양한 제조사의 장치 및 EtherNet/IP 등 다른 CIP 네트워크와 통합이 용이합니다.

단점

  • 속도 제한: 이더넷 기반 네트워크(예: EtherNet/IP)에 비해 최대 속도가 낮습니다.
  • 노드 수 제한: 최대 64개 노드로 대규모 시스템에는 제약이 될 수 있습니다.
  • 거리 제약: 통신 속도에 따라 네트워크 길이가 제한됩니다.
  • 구성의 복잡성: 네트워크 설계 및 장치 구성에 전문적인 도구와 지식이 필요할 수 있습니다.

현재 상태 (2025년 4월 기준)

디바이스넷은 특히 북미 지역 및 로크웰 오토메이션 시스템을 중심으로 여전히 널리 사용되고 있는 검증된 네트워크입니다. 특히 전원 공급 기능이 필요한 간단한 센서/액추에이터 레벨의 연결에 강점을 가집니다. 하지만 신규 시스템 구축 시에는 더 높은 속도와 유연성, IT 시스템과의 통합 용이성을 제공하는 이더넷 기반의 EtherNet/IP로 전환하는 추세가 강해지고 있습니다. 그럼에도 불구하고 기존 설비의 유지보수 및 특정 애플리케이션 영역에서는 여전히 중요한 역할을 수행하고 있습니다.

 

요약하자면, 디바이스넷은 CAN 기술을 기반으로 하며 CIP를 사용하는, 특히 저레벨 장치 연결에 강점을 가지는 산업용 통신 네트워크로, 네트워크 케이블을 통한 전원 공급 기능이 특징입니다.