PROFIBUS란? 산업용 Fieldbus 통신 원리

2026년 9월 3일 읽는 시간 약 6분

PROFIBUS란 PLC와 Remote I/O·인버터·계측기 등 산업장비를 연결하는 Fieldbus 통신입니다. PROFIBUS DP·PA의 차이와 Master·Slave 통신, RS-485 기반 네트워크 및 산업자동화 활용 원리를 알아봅니다.

PROFIBUS란 무엇이며 Fieldbus는 어떤 통신일까?

PROFIBUS(Process Field Bus)는 PLC와 Remote I/O, 인버터, 모터 제어장치, 계측기 등 다양한 산업장비를 하나의 디지털 네트워크로 연결하기 위해 개발된 산업용 Fieldbus 통신기술입니다. 기존 자동화 설비에서는 센서와 Actuator의 신호를 각각의 케이블로 제어반까지 연결해야 했지만 Fieldbus를 적용하면 여러 장치의 데이터를 하나의 통신망을 통해 교환할 수 있어 배선과 데이터 관리 측면에서 장점을 얻을 수 있습니다. PROFIBUS는 Siemens만의 단순한 PLC 전용통신이 아니라 표준화된 산업용 통신기술로 발전했으며 대표적으로 PROFIBUS DP와 PROFIBUS PA가 사용됩니다. 제어기는 통신을 통해 현장장치의 입력값을 읽고 출력명령이나 Parameter를 전달할 수 있습니다. 또한 단순한 ON·OFF 신호뿐 아니라 장치 상태와 진단정보 등을 교환할 수 있다는 것도 디지털 Fieldbus의 장점입니다. 현재는 PROFINET과 같은 Industrial Ethernet이 널리 사용되고 있지만 기존 공장과 설비에서는 PROFIBUS 기반 시스템도 계속 운용되고 있어 자동화 통신을 이해하는 데 중요한 기술입니다.

PROFIBUS DP는 어떤 장비를 연결할 때 사용할까?

PROFIBUS DP(Decentralized Peripherals)는 PLC와 분산형 I/O 및 자동화 장치를 비교적 빠르게 연결하기 위한 통신방식입니다. 공장자동화에서는 중앙 PLC와 Remote I/O, 인버터, Motor Starter 등의 장치를 연결하는 데 널리 사용되어 왔습니다. PROFIBUS DP의 대표적인 물리계층은 RS-485이며 일반적인 DP 구성에서는 최대 12Mbit/s의 전송속도를 지원할 수 있습니다. 다만 실제 사용 가능한 속도와 통신거리는 케이블 조건과 네트워크 구성에 따라 달라지며 전송속도가 높을수록 허용 가능한 Segment 길이가 짧아지는 특성이 있습니다. 각 장치에는 통신주소가 설정되고 제어기와 분산장치 사이에서 주기적인 Process Data를 교환합니다. 전통적으로 Class 1 Master는 Slave와 주기적으로 I/O 데이터를 교환하고 Engineering이나 진단을 담당하는 Class 2 Master가 추가될 수 있습니다. 장치를 시스템에 등록할 때는 GSD(Device Data) 파일을 이용하여 지원 기능과 I/O 데이터 구조 등의 정보를 Engineering Tool에 제공할 수 있습니다.

PROFIBUS PA는 DP와 무엇이 다를까?

PROFIBUS PA(Process Automation)는 화학, 정유, 발전, 제약 등 Process Automation 분야의 현장 계측장치를 연결하기 위해 설계된 PROFIBUS 계열입니다. DP가 Remote I/O와 인버터처럼 빠른 데이터 교환이 필요한 공장자동화 장치에 많이 사용된다면 PA는 압력·온도·유량·수위 Transmitter나 Control Valve와 같은 Process Instrument 연결에 초점을 둡니다. PROFIBUS PA는 일반적으로 IEC 61158-2의 MBP(Manchester Bus Powered) 물리계층을 사용하며 대표적인 전송속도는 31.25kbit/s입니다. 같은 Bus를 통해 통신과 장치 전원공급을 함께 구성할 수 있어 계측설비의 배선을 줄이는 데 도움이 됩니다. 또한 적절한 시스템과 인증장치를 사용하면 위험지역(Hazardous Area)을 고려한 설계에도 적용할 수 있습니다. DP와 PA를 하나의 시스템에서 사용해야 할 때는 DP/PA Coupler 또는 Link와 같은 장치를 통해 두 네트워크를 연결할 수 있습니다. 따라서 DP와 PA는 이름은 같은 PROFIBUS 계열이지만 물리계층과 전송속도, 주요 적용장비가 서로 다릅니다.

PROFIBUS 네트워크 구성에서 무엇을 확인해야 할까?

PROFIBUS DP 네트워크에서는 통신설정뿐 아니라 실제 Bus 배선구성이 안정성에 큰 영향을 줍니다. RS-485 기반 Segment에서는 일반적으로 Bus 형태로 장치를 연결하고 Segment 양 끝단에 적절한 Termination을 적용해야 합니다. 장치 Address가 중복되면 정상적인 통신이 어려우므로 각 장치의 주소도 정확하게 관리해야 합니다. 또한 Baud Rate에 따라 허용되는 Cable Length가 달라지므로 네트워크 규모와 전송속도를 함께 검토해야 합니다. PROFIBUS 전용 케이블과 Connector를 사용하고 Shield와 접지 역시 시스템 지침에 맞게 구성하는 것이 중요합니다. 통신 장애가 발생하면 PLC 프로그램만 확인하기보다 Connector, Termination, Address, Cable, Shield 및 장치 진단정보를 함께 점검해야 합니다. PROFIBUS의 강점 중 하나는 현장장치의 진단정보를 네트워크를 통해 제어시스템으로 전달할 수 있다는 점입니다. 결국 PROFIBUS는 단순히 여러 장비를 한 케이블에 연결하는 기술이 아니라 PLC와 현장장치를 표준화된 데이터 구조로 연결하여 분산제어와 진단을 가능하게 하는 산업용 Fieldbus 시스템입니다.