산업용 기기와 센서를 방대한 데이터를 생성하는 침묵의 메신저라고 상상해 보세요. 이 데이터가 제어 센터에 도달하는 효율성과 정확성은 통신 프로토콜에 크게 의존합니다. 산업 환경에서 널리 사용되는 프로토콜인 Modbus는 이러한 중요한 역할을 합니다. 그러나 기존 Modbus RTU는 속도와 확장성에 제한이 있어 네트워크 기반 Modbus TCP가 개발되었습니다. 이러한 프로토콜 간의 격차를 해소하기 위해 Modbus 게이트웨이가 등장했습니다. 이 기사에서는 기본 프로토콜 변환기부터 구성 가능한 게이트웨이까지 4가지 유형의 Modbus 게이트웨이를 살펴보고, 엔지니어를 위한 진화, 장점, 단점 및 실용적인 선택 기준을 강조합니다.
Modbus 게이트웨이는 Modbus TCP 프로토콜을 Modbus RTU/ASCII 프로토콜로 변환하는 장치입니다. 산업 자동화에서 Modbus는 기기 및 센서로부터 데이터를 수집하는 데 광범위하게 사용됩니다. 그러나 기존의 RS485 기반 Modbus RTU(또는 ASCII) 프로토콜은 전송 속도와 확장성이 제한적입니다. 증가하는 네트워킹 요구 사항을 충족하기 위해 이더넷 기반 Modbus TCP가 도입되었습니다. Modbus 게이트웨이는 Modbus TCP와 RTU/ASCII 장치 간의 브리지 역할을 하며 산업 자동화 시스템에서 중요한 역할을 합니다.
Modbus 게이트웨이의 진화는 데이터 전송에서 더 높은 효율성과 유연성을 추구하는 산업 부문의 노력을 반영합니다. 기본 프로토콜 변환에서 다중 호스트 게이트웨이, 스토리지 게이트웨이 및 구성 가능한 게이트웨이에 이르기까지 각 유형은 특정 과제를 해결합니다. 강점과 약점을 이해하면 엔지니어가 애플리케이션에 가장 적합한 솔루션을 선택하는 데 도움이 됩니다.
초기 Modbus 게이트웨이는 기본 데이터 형식 변환을 제공했습니다. 예를 들어, 기능 코드 03을 사용하여 주소 00에서 하나의 레지스터를 읽는 Modbus RTU(RS485 터미널) 명령은 다음과 같습니다.
01 03 00 00 00 01 84 0a
, 여기서
84 0A
는 CRC 체크섬입니다. 해당 Modbus TCP 명령(네트워크 측)은 다음과 같습니다.
00 00 00 00 00 06 01 03 00 00 00 01
. 단순 직렬 서버는 "투명 전송" 모드를 사용하여 동일한 데이터(
01 03 00 00 00 01 84 0A
)를 직렬 및 네트워크 포트 모두에 보냅니다. RTU-to-TCP 변환을 수행하려면 CRC 체크섬(
84 0A
)과 헤더(
00 00 00 00 00 06
)을 제거해야 합니다.
이러한 기본 변환은 초기 요구 사항을 충족했지만 다음과 같은 상당한 단점이 있습니다.
단순 프로토콜 변환기를 이해하면 게이트웨이 개발에 대한 맥락을 제공합니다. ZLVircom과 같은 구성 도구에서 변환 프로토콜로 "Modbus TCP to RTU"를 선택하고 고급 옵션에서 "다중 호스트" 및 "RS485 충돌 방지"를 비활성화하면 이 모드를 사용할 수 있습니다.
다중 호스트 Modbus 게이트웨이는 단순 변환기의 제한 사항을 해결합니다. 호스트 A와 B가 게이트웨이에 동시에 액세스할 때 이러한 게이트웨이는 충돌을 방지하기 위해 버스 중재를 구현합니다. 또한 호스트 A에 대한 응답은 호스트 B로 전달되지 않아 간섭이 제거됩니다.
통신 단계:
장점:
단점:
ZLAN5142와 같은 초기 모델은 기본적으로 다중 호스트 모드로 설정되었습니다. 최신 장치(예: ZLAN5143 펌웨어 ≥1.565)의 경우 구성 도구에서 "RS485 버스 충돌 대기 시간"을 ≤2초로 설정하여 이 모드를 활성화합니다.
스토리지 게이트웨이는 데이터를 미리 가져와 캐싱하여 속도를 최적화합니다. 장치에 실시간으로 쿼리하는 대신 자주 액세스하는 레지스터를 로컬에 저장하여 응답 시간을 1~2ms로 줄입니다.
주요 기능:
장점:
제한 사항:
스토리지 모드는 ZLAN5143과 같은 최신 게이트웨이의 기본값입니다. 문제 2~4는 다중 호스트 모드로 되돌려 해결할 수 있지만 성능이 저하됩니다.
구성 가능한 게이트웨이(예: ZLMB 게이트웨이)는 레지스터 맵을 미리 정의하여 첫 번째 쿼리 대기 시간을 제거합니다. 스토리지 게이트웨이와 달리 수동 구성이 필요하지만 더 뛰어난 효율성을 제공합니다.
장점:
단점:
구성 가능한 모드를 지원하는 모델(예: ZLAN5143 펌웨어 ≥1.579, ZLAN7144 펌웨어 ≥1.491)은 전용 구성 도구를 사용하여 레지스터 매핑을 정의합니다.
| 게이트웨이 유형 | 단순 프로토콜 변환 | 다중 호스트 모드 | 스토리지 게이트웨이 | 구성 가능한 게이트웨이 |
|---|---|---|---|---|
| 다중 호스트 지원 | ✗ | ✓ | ✓ | ✓ |
| 빠른 응답 시간 | ✗ | ✗ | ✓ | ✓ |
| 빠른 첫 번째 쿼리 응답 | ✗ | ✗ | ✗ | ✓ |
| 사전 가져오기 문제 없음 | ✓ | ✓ | ✗ | ✗ |
| 제로 구성 | ✓ | ✓ | ✓ | ✗ |
| 명령 병합 및 주소 재매핑 | ✗ | ✗ | ✗ | ✓ |
구성 가능한 게이트웨이는 가장 높은 효율성을 제공하지만 설정이 필요합니다. 스토리지 게이트웨이는 속도와 단순성의 균형을 제공하는 반면, 다중 호스트 모드는 호환되지 않는 장치의 대체 수단으로 남아 있습니다. 단순 프로토콜 변환기는 충돌 위험으로 인해 거의 사용되지 않습니다.
| 제품 카테고리 | 모델 | 단순 프로토콜 변환 | 다중 호스트 모드 | 스토리지 게이트웨이 | 구성 가능한 게이트웨이 |
|---|---|---|---|---|---|
| 다중 포트 게이트웨이 | ZLAN5240, ZLAN5443A, ZLAN5843A, ZLAN5G40A | ✓ | ✓ | ✗ | ✗ |
| 단일 포트 게이트웨이 | ZLAN5142, ZLAN5142-3 | ✓ | ✓ | ✗ | ✗ |
| 차세대 다중 포트 게이트웨이 | ZLAN5443D, ZLAN5443-232 | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ |
| 이더넷 게이트웨이 | ZLAN5143 | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ |
| WiFi + 이더넷 게이트웨이 | ZLAN7144 | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ |
| WiFi 게이트웨이 | ZLAN7146 | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ |
| 4G + 이더넷 게이트웨이 | ZLAN8303-7 | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ |
| Zigbee 게이트웨이 | ZLAN9543 | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ |
| LoRa 게이트웨이 | ZLAN9743 | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ |
담당자: Ms. Sunny
전화 번호: 86-13826574847
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