introduction
Fieldbus는 실시간 분산 제어에 사용되는 산업용 컴퓨터 네트워크 프로토콜들의 Family 로서 IEC 61158로 국제표준에 제정되었습니다.
통상적으로 복잡한 자동화 산업 시스템(제조 조립 라인 등)은 분산 제어 시스템 (시스템 컨트롤러의 조직 계층 구조)을 필요로 합니다.
이러한 계층에서는 Top Level에 운영자가 시스템을 운영하고 모니터 할 수 있는Human Machine Interface (HMI) 가 위치합니다.
이 HMI는 일반적으로 Middle level의 PLC와 Non-time-critical 통신 시스템 (예: Ethernet)으로 Link 되어 있습니다.
Bottom Level부분에는 실제 작업을 하는 제어 Component (Sensors, Actuators, Electric motors, Console lights, Switches, Valves and Contactors) 들과 PLC를 Fieldbus가 Link 하고 있습니다.
이와 같은 Fieldbus는 종전의 4-20mA 통신의 1:1 구조와 달리 현재의 LAN 연결과 동등한 기능을 가지고 있어서 1:N 구조가 가능합니다.
통상적으로 복잡한 자동화 산업 시스템(제조 조립 라인 등)은 분산 제어 시스템 (시스템 컨트롤러의 조직 계층 구조)을 필요로 합니다.
이러한 계층에서는 Top Level에 운영자가 시스템을 운영하고 모니터 할 수 있는Human Machine Interface (HMI) 가 위치합니다.
이 HMI는 일반적으로 Middle level의 PLC와 Non-time-critical 통신 시스템 (예: Ethernet)으로 Link 되어 있습니다.
Bottom Level부분에는 실제 작업을 하는 제어 Component (Sensors, Actuators, Electric motors, Console lights, Switches, Valves and Contactors) 들과 PLC를 Fieldbus가 Link 하고 있습니다.
이와 같은 Fieldbus는 종전의 4-20mA 통신의 1:1 구조와 달리 현재의 LAN 연결과 동등한 기능을 가지고 있어서 1:N 구조가 가능합니다.
Standardization
Fieldbus기술은 ISA S50.02의 완성을 기점으로 1988년 정도에 등장했지만,
International Standard로 제정 되기까지 오랜 기간이 걸렸습니다. 1999년, IEC Fieldbus Standard 초안 상의 차이를 해결하기 위해 IEC SC65C/WG6 Standards Committee 가 개최 됐는데,
이 회의 결과로 다음과 같은 8개의 서로 다른 Protocol로 구성된 IEC 61158 Standard 의 초기 형태가 완성되었습니다.
• Type 1 Foundation Fieldbus H1
• Type 2 ControlNet
• Type 3 PROFIBUS
• Type 4 P-Net
• Type 5 FOUNDATION fieldbus HSE
(High Speed Ethernet)
• Type 6 SwiiftNet
• Type 7 WorldFIP
• Type 8 Interbus
• Type 2 ControlNet
• Type 3 PROFIBUS
• Type 4 P-Net
• Type 5 FOUNDATION fieldbus HSE
(High Speed Ethernet)
• Type 6 SwiiftNet
• Type 7 WorldFIP
• Type 8 Interbus
이 후 새로운 IEC committee SC65C/MT-9가 결성 되어 Safety Fieldbus 나 Real-time Ethernet같은 새로운 Protocol도 International Fieldbus Standard 에 추가 하기로 결정 되었습니다.
IEC 61158 specification
Fieldbus 기술 상에는 치열한 경쟁이 상존하고 있으며, 이로 인해 "통합된 유일한 Fieldbus" 를 제정하는 것은 아직 실현되지 못하고 있는 실정입니다. 이것은 사실 서로 다른 응용분야에서는 서로 다른 Fieldbus가 사용된다는 점을 생각할 때 예측할 수 있는 결과였습니다.
(예를 들어, 자동차용 Fieldbus는 기능적으로 Process plant control과는 다릅니다.)
IEC 61158은 다음과 같은 구조로 구성되어 있습니다.
(예를 들어, 자동차용 Fieldbus는 기능적으로 Process plant control과는 다릅니다.)
IEC 61158은 다음과 같은 구조로 구성되어 있습니다.
• Part 1 Overview and guidance for the
IEC 61158 series
• Part 2 Physical Layer specification and
service definition
• Part 3 Data Link Layer Service definition
• Part 4 Data Link Layer Protocol
specification
• Part 5 Application Layer Service definition
• Part 6 Application Layer Protocol
specification
IEC 61158 series
• Part 2 Physical Layer specification and
service definition
• Part 3 Data Link Layer Service definition
• Part 4 Data Link Layer Protocol
specification
• Part 5 Application Layer Service definition
• Part 6 Application Layer Protocol
specification
Fieldbus Advantage
Fieldbus에서는 필요한 케이블의 양이 4-20mA시스템 설치에 비해 훨씬 적습니다. 그 원인은 앞서 기술한 바와 같이 4-20mA 장치의 경우에서는 각 Device 마다 각각의 Cable Set가 필요하지만, Fieldbus에서는 많은 국들이 멀티-드롭 방식으로 하나의 케이블을 공유하기 때문입니다.
또한, 4-20mA 에서는 단지 하나의 파라미터가 전송 될 수 있는 반면, Fieldbus에서는 하나의 Device에 여러 개의 파라미터가 전송 가능 합니다. 따라서, Fieldbus는 예측 및 예방적 유지 관리 전략을 세우기 위한 좋은 기반을 제공합니다. Fieldbus 장치에서의 진단 기능은 Device가 심각한 문제에 처하기 전에 그 문제를 해결하는데 훌륭하게 사용될 수 있습니다. 이와 같이, Fieldbus는 종래의 Hard-Wired 구조에 비해, Total Coat Ownership을 극도로 감소 시킴으로써, 공장 자동화의 필수 요소로 부상하고 있습니다.
또한, 4-20mA 에서는 단지 하나의 파라미터가 전송 될 수 있는 반면, Fieldbus에서는 하나의 Device에 여러 개의 파라미터가 전송 가능 합니다. 따라서, Fieldbus는 예측 및 예방적 유지 관리 전략을 세우기 위한 좋은 기반을 제공합니다. Fieldbus 장치에서의 진단 기능은 Device가 심각한 문제에 처하기 전에 그 문제를 해결하는데 훌륭하게 사용될 수 있습니다. 이와 같이, Fieldbus는 종래의 Hard-Wired 구조에 비해, Total Coat Ownership을 극도로 감소 시킴으로써, 공장 자동화의 필수 요소로 부상하고 있습니다.
