PLC → SCADA → IoT: 데이터 수집 아키텍처

제조 데이터 수집 4계층

[데이터 수집 아키텍처]

Layer 4: Cloud / AI Platform
         ├── 예지보전 모델 (ML/DL)
         ├── 대시보드 (Grafana)
         └── 데이터 레이크 (S3/Azure Blob)
              ↑ MQTT / REST API
Layer 3: IoT Gateway / Edge
         ├── 데이터 전처리 (필터링, 집계)
         ├── 엣지 추론 (경량 모델)
         └── 프로토콜 변환
              ↑ OPC-UA / Modbus
Layer 2: SCADA / MES
         ├── 실시간 모니터링
         ├── 알람 관리
         └── 이력 데이터 저장
              ↑ Ethernet/IP
Layer 1: PLC + 센서
         ├── 센서 신호 수집 (4~20mA, 0~10V)
         ├── 제어 로직 실행
         └── 디지털 I/O

각 계층 역할

계층	장비	주기	데이터량	역할
L1	PLC + 센서	1~100ms	수 KB/s	실시간 제어
L2	SCADA/HMI	1~10s	수 MB/h	감시/기록
L3	IoT Gateway	1~60s	수 GB/일	전처리/전송
L4	Cloud/AI	분~시간	수 TB	분석/예측

프로토콜 비교

프로토콜	계층	특징
Modbus RTU	L1↔L2	시리얼, 간단, 레거시
OPC-UA	L2↔L3	산업 표준, 보안 내장
MQTT	L3↔L4	경량, IoT 표준, Pub/Sub
REST API	L3↔L4	HTTP 기반, 범용

예지보전 데이터 흐름 예시

진동 센서 (25.6kHz)
     ↓ 아날로그 신호
PLC (1ms 주기 수집)
     ↓ 1초 평균값
SCADA (1초 기록)
     ↓ OPC-UA
IoT Gateway (10초 집계)
     ↓ MQTT
Cloud (AI 모델 추론)
     ↓
대시보드 + 알림

핵심: 원본 데이터(25.6kHz)를 그대로 클라우드에 보내면 비용 폭탄. 단계별 집계(Aggregation)로 데이터량을 99% 줄인다.