Ethernet, IP, TCP, RS-485, Modbus, PROFINET을 어떤 순서로 이해해야 실제 설비 Troubleshooting까지 연결되는지 정리한다.
PLC 통신을 처음 공부한다면 Modbus나 PROFINET 명령어부터 외우기보다 Ethernet과 RS-485 같은 통신 기반, IP와 TCP 같은 Network 개념, 그 위에서 동작하는 Protocol 순서로 이해하는 것이 좋다. 특히 전기회로, 시퀀스, Sensor와 Actuator 배선 경험이 있다면 이미 통신 Troubleshooting에 필요한 절반은 가지고 있는 셈이다.
현장에서 통신이 안 된다고 해서 원인이 항상 PLC Program에 있는 것은 아니다. Cable 단선, Switch Link, IP 설정, Port, Address Offset, Timeout, Interlock까지 여러 단계가 연결되어 있다. 따라서 공부도 실제 고장을 찾는 순서와 비슷하게 진행하는 편이 효과적이다.
1. Ethernet, IP, Modbus는 같은 종류의 용어가 아니다
PLC 통신이 처음 어려운 가장 큰 이유 중 하나는 Ethernet, RS-485, TCP, Modbus, PROFINET 같은 이름을 모두 같은 종류의 통신 방식으로 생각하기 때문이다. 실제로는 역할이 서로 다르다.
| 구분 | 대표 용어 | 먼저 이해할 내용 | 현장에서 보는 항목 |
|---|---|---|---|
| 물리 연결 | Ethernet, RS-485 | 신호가 어떤 배선과 매체를 통해 전달되는가 | Cable, Connector, Link LED, A/B 배선 |
| Network | IP, Subnet Mask | 어떤 장치와 직접 통신할 수 있는가 | IP 중복, Network 대역, Ping |
| 전송 | TCP, UDP, Port | Application Data를 어떤 방식으로 전달하는가 | Connection, Port, Firewall, Timeout |
| 산업용 Protocol | Modbus TCP, PROFINET | 실제 Data를 어떤 규칙으로 주고받는가 | Client, Server, Device, Register, I/O Data |
| Application | Command, Status, Heartbeat | 받은 Data를 설비에서 어떻게 사용할 것인가 | Interlock, Sequence, Alarm, Recovery |
예를 들어 Ethernet Cable이 정상이고 Ping까지 된다고 해서 Modbus TCP 통신이 정상이라는 뜻은 아니다. Ping은 Network에서 상대 장치까지 도달 가능한지를 확인하는 단계이고, 그 이후에는 TCP Connection, Port, Protocol 설정과 Data Address까지 별도로 확인해야 한다.
2. PLC 통신 공부 순서는 이렇게 잡는 것이 좋다
Ethernet Cable, Switch, RJ45, RS-485 A/B와 종단저항부터 확인한다.
IP Address, Subnet Mask, Gateway와 Ping의 의미를 이해한다.
TCP Connection과 Port가 왜 필요한지 이해한다.
처음에는 구조가 단순한 Modbus TCP로 Request와 Response를 이해한다.
Command, Status, Register, Data Type과 Address Map을 직접 구성해본다.
Cable, IP, Address, 상대 장치를 일부러 변경하고 Error가 어떻게 나타나는지 확인한다.
3. 첫 번째는 Ethernet과 IP다
Ethernet 기반 PLC 통신을 공부한다면 IP Address, Subnet Mask, Gateway부터 확실하게 이해하는 것이 좋다. 현장에서 PLC, Robot Controller, HMI, IPC가 같은 Switch에 연결되어 있어도 IP 대역이나 Subnet이 맞지 않으면 서로 통신하지 못한다.
이 단계에서는 어려운 Network 이론보다 다음 질문에 답할 수 있으면 충분하다.
- 두 장치의 IP가 왜 중복되면 안 되는가?
- 192.168.10.10과 192.168.10.20은 언제 같은 Network인가?
- Subnet Mask는 무엇을 결정하는가?
- 같은 로컬 Network에서 Gateway가 없어도 통신할 수 있는 이유는 무엇인가?
- Ping 성공은 무엇을 확인한 것이고, 무엇까지 확인한 것은 아닌가?
여기까지 이해하면 PLC 통신 장애에서 최소한 Physical 문제와 Network 문제를 분리해서 보기 시작할 수 있다.
4. 두 번째는 TCP, UDP, Port다
IP 다음에는 TCP와 UDP를 깊게 공부하기보다 IP가 장치를 찾는 주소라면 Port는 그 장치 안에서 어떤 Service와 통신할 것인지 구분하는 번호라고 이해하면 시작하기 쉽다.
예를 들어 PLC와 PC의 Ping이 정상이어도 특정 TCP Service가 Disable되어 있거나 Port가 열려 있지 않다면 Application 통신은 되지 않는다. 이 단계부터 "Network는 정상인데 통신은 안 된다"라는 상황을 이해할 수 있다.
Ping이 정상이라면 IP Reachability를 확인한 것이다. 실제 PLC Data 통신은 그 다음 단계인 Port, Protocol, Address와 Application Logic까지 확인해야 한다.
5. 세 번째는 Protocol 하나를 직접 붙여본다
처음부터 여러 Protocol을 동시에 공부할 필요는 없다. Ethernet 기반 통신을 익히는 목적이라면 Modbus TCP처럼 Request와 Response 구조가 비교적 명확한 Protocol 하나를 정해서 직접 데이터를 주고받아보는 것이 좋다.
이때 중요한 것은 Function Code를 전부 외우는 것이 아니다. 다음 구조를 실제로 만들어보는 것이다.
| 항목 | 직접 해볼 내용 | 이 과정에서 배우는 것 |
|---|---|---|
| Connection | PLC와 PC를 Ethernet으로 연결 | IP, Subnet, Port |
| Read | PLC 상태값을 PC에서 읽기 | Address와 Data Type |
| Write | PC Command를 PLC에 전달 | Data Ownership과 Command 처리 |
| Heartbeat | 값을 주기적으로 Toggle 또는 Count | Application Alive 확인 |
| Disconnect | Cable 또는 상대 장치를 끊기 | Timeout, Fault, Recovery |
6. PROFINET은 Network 기초가 잡힌 뒤 보는 편이 쉽다
PROFINET을 처음부터 모든 기능까지 공부하려 하면 어렵게 느껴질 수 있다. 먼저 Ethernet과 IP의 기본 구조를 이해한 뒤, PLC와 Remote I/O, Drive, Robot Controller가 어떤 Device로 구성되고 어떤 I/O Data를 주기적으로 교환하는지부터 보는 편이 좋다.
보전업무라면 Program을 새로 만드는 능력보다 현재 Hardware Configuration에서 어떤 장치가 연결되어 있고, 어느 Device에서 Fault가 발생했으며, PLC Logic에서는 그 상태를 어떻게 사용하는지 추적하는 능력이 먼저 도움이 되는 경우가 많다.
7. RS-485는 실제 배선과 함께 공부해야 한다
RS-485는 화면으로만 공부하면 이해하기 어렵다. 가능하면 실제 장치 두 개를 연결하면서 A/B 배선, Signal Ground, Baud Rate, Parity, Stop Bit, Slave Address를 하나씩 변경해보는 것이 좋다.
특히 RS-485와 Modbus RTU를 같은 의미로 생각하면 안 된다. RS-485는 전기적인 통신 기반이고, Modbus RTU는 그 위에서 Data를 주고받기 위한 Protocol로 이해하는 편이 정확하다.
통신이 안 될 때는 Program부터 바꾸기 전에 배선 극성, 종단저항, 통신속도와 Frame 설정부터 확인하는 습관을 들이는 것이 좋다.
8. 실무에서는 정상 통신보다 끊겼을 때를 공부해야 한다
산업용 로봇과 자동화 장비의 통신 Interface를 개발하면서 가장 많은 시간이 들어가는 부분은 정상 상태가 아니라 Fault 상태였다.
9. 통신 장애는 이 순서대로 확인해보자
| 순서 | 확인 항목 | 대표 점검 내용 |
|---|---|---|
| 1 | Power / Wiring | 장치 전원, Cable, Connector, A/B 배선 |
| 2 | Physical Link | Switch와 NIC Link LED, Port 상태 |
| 3 | IP / Subnet | IP 중복, Network 대역, Subnet Mask |
| 4 | Reachability | Ping과 Network 경로 |
| 5 | Port / Session | TCP Port, Server Enable, Connection 수 |
| 6 | Protocol | Function, Device 설정, 통신 Parameter |
| 7 | Data | Address Offset, Length, Data Type, Byte Order |
| 8 | Application | Heartbeat, Timeout, Interlock, Sequence |
이 순서를 습관으로 만들면 통신 Error가 발생했을 때 무작정 PLC Program부터 수정하는 일을 크게 줄일 수 있다.
10. 4주 정도라면 이렇게 공부해볼 수 있다
Ethernet, Switch, IP, Subnet Mask, Gateway, Ping을 실제 장치로 확인한다.
현재 설비에서 I/O, Data Block, Device 상태와 Cross Reference를 따라가본다.
Modbus TCP 같은 Protocol 하나로 Read, Write, Address Map을 직접 구성한다.
IP, Cable, Address와 상대 장치를 일부러 변경하고 Error와 Recovery를 기록한다.
마무리
PLC 통신은 Protocol 이름을 많이 아는 것보다 Data가 Cable에서 시작해 PLC Application까지 어떤 단계를 거치는지 설명할 수 있는 것이 더 중요하다.
전기회로와 시퀀스 경험이 있다면 그 강점을 그대로 활용하면 된다. Cable과 Signal을 볼 수 있는 능력에 IP, Port, Protocol, Address Map을 하나씩 추가하면 Hardware와 Software를 동시에 보는 Troubleshooting 능력이 생긴다.
처음부터 여러 Protocol을 모두 공부하지 말고 Ethernet과 IP → TCP와 Port → Modbus TCP → PLC Data Map → Heartbeat와 Timeout → PROFINET과 다른 산업용 Protocol 순서로 넓혀가는 것을 권한다.
PLC와 PC 역할, Device Map, Data Ownership, Heartbeat와 Timeout을 실제 Interface 설계 관점에서 정리한 TerryPack 통신 가이드다.
Communication Guide 보기 →TerryPack 참고글
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