필드·컨트롤·IT 세 계층

하나의 망이 아니다

공장 네트워크를 하나의 덩어리로 보면 요구 조건이 서로 모순됩니다. 1밀리초를 보장해야 하면서 동시에 기가비트 영상을 흘려야 하고, 폐쇄적이어야 하면서 클라우드에 닿아야 합니다. 그래서 실제로는 성격이 다른 망을 층으로 쌓아 각 층에 다른 것을 요구합니다.

필드 계층은 센서·액추에이터·로봇이 PLC 와 값을 주고받는 자리입니다. 값은 작고 주기는 짧으며 지연이 짧아야 합니다. 여기서 Modbus RTU·Profibus·DeviceNet·CAN 같은 규격이 쓰입니다.

조립 스테이션의 필드 배선. 초록 단자대에 물린 선 한 가닥이 센서 하나이고, 그 하나하나가 값을 냅니다 · 사진 Ludovic Delot · Pexels License

컨트롤 계층은 PLC·DCS·SCADA·HMI 가 있는 자리입니다. 필드에서 올라온 값으로 공정을 제어하고 사람이 보는 화면을 그립니다. 여기서는 산업용 이더넷 기반인 Profinet·EtherNet/IP·Modbus TCP 가 쓰이고, IT 쪽과 값을 주고받을 때 OPC UA 가 등장합니다.

지멘스 SIMATIC S7-400 시리즈 PLC. 컨트롤 계층의 중심에 있는 장비입니다 · 사진 Mixabest · Public domain

IT 계층은 MES·ERP·클라우드가 있는 자리입니다. 생산 계획과 품질과 물류를 다루고, 분석과 예측이 여기서 돕니다. TCP/IP 위에서 MQTT 와 REST API 를 씁니다.

랙에 꽂힌 RJ45 패치 케이블. IT 계층의 배선은 이렇게 정리해 묶습니다 · 사진 Sergei Starostin · Pexels License

위로 갈수록 느슨해진다

세 계층을 나란히 놓으면 규칙이 하나 보입니다. 아래로 갈수록 시간이 빡빡하고 위로 갈수록 넓게 봅니다. 필드는 밀리초를 보장해야 하지만 보는 범위는 설비 하나이고, IT 계층은 하루 뒤에 봐도 되지만 여러 공장 몇 년치를 견줍니다.

앞 코스에서 본 값의 고리와 같은 이야기입니다. 그때는 판단의 속도로 나눴고 여기서는 망의 성격으로 나눴는데, 실제로는 같은 구조를 다른 각도에서 본 것입니다.

공장 네트워크를 하나로 만들려 하면 어느 층도 만족시키지 못합니다. 나누는 것이 설계입니다.