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 HOME > 필드버스기술 > Fieldbus Products News |
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산업용 필드버스 게이트웨이 ( Filedbus Gateway )는 아날로그 Modbus 485와 접속이가능 산업용 필드버스 프로세스 ( Foundation Fieldbus, Profibus PA, Profibus DP, HART ) 통신을 실현 |
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관리자 |
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2015.06.07 |
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105736 |
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<<<<< 제품 개요 및 특장점 >>>>>
제품 필드버스 게이트웨이 ( Filedbus Gateway )는 아닐로그 Modbus 485와 접속 하며
모델별 기능은 아래와 같다. 이러한 필드버스 게이트웨이는 제품에 해당하는 프로토콜을
이식 ( embeding )하지 않으면서 필드버스 네트웍에 접속이 가능하다.
G1010 series .......... Modbus 485 ----------> HART Protocol
G0313 series .......... Modbus 485 ----------> Foundation Fieldbus
G0307 series .......... Modbus 485 ----------> Profibus PA
G0306 series .......... Modbus 485 ----------> Profibus DP
G1013 series .......... HART ----------> Foundation Fieldbus
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* *
* F I E L D B U S *
* *
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I .......... FOUNDATION FIELDBUS
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| 파운데이션 필드버스 ( Foundation Fieldbus ) 개요 |
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. 파운데이션 필드버스 ( FOUNDATION Fieldbus / FF )는 프로세스자동화 공급자들 그룹에
. 의하여 1994년에 탄생되었다.
. 다른 프로토콜과는 달리 FF는 프로세스 산업을 위하여 특별히 개발되어 졌다. 그러므로
. 그것은 프로세스 변수, 실시간 결정적 프로세스 제어, 및 진단등을 포함한 프로세스 관리의
. 복잡성의 모든겻을 다루는 능력을 가지고 있다.
. 파운데이션 필드버스는 본질안전, 장거리 결선 및 2선식에서 데이터 블록들의 전송하는
. 특성을 보여준다. 본질안전 어플리케이션에 있어서는 각각의 세그먼트에 대하여 단지
. 83mA의 전류만이 가능하기 때문에 필드버스의 디바이스들은 매우 낮은 소비전력을 갖는
. 것이 매우 중요하다.
. Topworx의 제품은 17 mA이하의 전류를 소비하므로 하나의 세그먼트당 사용되는
. 디바이스의 수는 다섯개 까지 가능하다..
. 파운데이션 필드버스는 전통적인 4-20 mA 아날로그 표준에 대하여 디지털로의 대체에 매우
. 이상적이다. 비록 그것은 콘트롤밸브 및 트랜스미터들과 같은 아날로그 제품에 대하여
. 맞춤형이지만 그것은 종종 ON/OFF 밸브에 대하여 또한 매우 적절하다. 예를 들면 연속적인
. 프로세스 ( 적은 수의 디스크리트 )에 있어서는, 적은 수량의 밸브들에 대하여는 전통적인
. 결선 또는 완성적인 버스-네트워크를 사용하는 것보다 차라리 종종 FF 시스템 속으로
. ON/OFF 밸브들을 묶기 위하여 논리적이다.
. 그리고 본질안전인 정량제어( 많은 수의 디스크리트 )에 있어서는, FF는 ON/OFF밸브
. 네트워크에 대하여 종종 유일한 논리적 선택이다. Topworx는 이러한 문제들을 인식하고
. FF의 잇점을 ON/OFF밸브 및 다른 디스크리트 디바이스들로 연장하기 위한 몇 개의 원가
. 효과적인 방법을 만들어 냈다.
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| 파운데이션 필드버스 네트워크 하일라이트 |
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네트워크의 형태
- 프로세스 제어 네트워크
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물리적 전송 매개
- 쌍꼬임선, 광파이버선
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네트워크 구성형태
- 스타, 버스
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최대 디바이스 수량
- 세그먼트당 32개 ( 세그먼트당 16개 / 다른 몇 개의 호스트 시스템 )
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본질안전 결선 사용할 때
- 디바이스들의 요구 전원 및 사용된 본진안전 배리어의 형태에 따라 재생된 세그먼트당
4-6개
-------------------------------------------------------------------------------------
최대디바이스 수량
- 디바이스들의 요구 전원 및 사용된 본진안전 배리어의 형태에 따라 재생된 세그먼트당 4-6개
-------------------------------------------------------------------------------------
최대거리
- 1,900 meters
-------------------------------------------------------------------------------------
리피터사용시 최대거리
- 9,500 meters (최대4개의 리피터 )
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통신방법
- 클라이언트/서버
- 퍼블리셔/서브스크라이버, 이벤트
- 양 주기화 및 주기화 통신
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일차 사용방법
- 아날로그 및 디스크리트 프로세스 제어 디바이스
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동일한 쌍꼬임선에서의 전원공급 및 통신
- 디지털 통신을 보호하기 위하여 FF용전원 공급기 (컨디셔너)가 요구됨
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디바이스 전원공급
- 버스 라인으로부터 공급됨 (전형적)
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결선 형태
형태 A:
(신규 설치에 대하여 권장됨 )
쉴드된 쌍꼬임선
#18AWG (0.8mm)
1900m (6232 ft.)
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형태 B:
쉴드된 다중쌍꼬임선
#22AWG (0.32mm)
1200m (3936 ft.)
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형태 C:
쉴드되지 않은 다중쌍꼬임선
#26AWG (0.13mm)
400m (1312 ft.)
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형태 D:
쌍꼬임선 및 전체적인 접지 없는 다중-코어
#16AWG (1.25mm)
200m (656 ft.)
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접지 상황
- 결선은 비접지됨. 만일 버스 라인이접지되거나 단락되면 모든 디바이스에 대한
통신이 방해됨 ( 회로단락 보호가 권장됨 )
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차폐
- 쉴드는 단지 한 지점만 접지되어야함
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종단기
- 각각의 버스 세그먼트의 각 끝부분 2곳
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위험지역 설치
- 본질안전 디바이스 가능
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디바이스 어드레스
- 세그먼트에 접속시 자동
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관리주체
- 필드버스 파운데이션
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웹사이트
- www.fieldbus.org
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| 시스템별 장단점 |
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전통적인 입출력 시스템 ( 4-20 mA + HART )
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< 장점 >
1. 이미 사용되어 왔던 기술
2. 제품가격이 약간 저렴
3. 콘트롤 시스템에 대하여 디바이스로 부터 독립적인 결선은 하나의디바이스는 선 ( wire )
문제에 대하여 다른 디바이스들에 영향을 미치지 않음
< 결점 >
1. 설치비용 높음
2. 점대점 결선 ( Point-to-Point wiring )은 매우 고비용
3. 많은 전선 연결 :
1) 설치하기 위한 추가 작업
2) 다지점에서의 결함 발생
3) 고장시 복잡성 증대
4) 터미널 블록의 설치에 대하여
5) 대량의 캐비닛 또는 랙의 공간이 요구됨
6) 초기 점검 및 시운전시 시간 소모적임
4. 시스템 확장은 각각의 추가적인 지점에대한 전체적인 이중 결선이 요구됨
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파운데이션 필드버스 네트워크 ( Foundation Fieldbus )
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< 장점 >
1. 아날로그 입출력에 대하여 우수한 지원
2. 동일 세그먼트 안으로 디스크리트 ( Discrete ) 디바이스 사용가능
3. 필드 능력에 있어서 콘트롤을 제공함
4. 전원 및 통신 디바이스들에 대하여이중화 ( Redundancy ) 옵선 을 제공
5. 본질안전 ( Intrinsic safe ) 설치가 가능
6. 프로세스 제어 업체들로부터 대단위 지원
7. 전송기 마이크로 프로세스에 대한 완전한 디지탈 통신 :
1) 4-20 mA 와 같은 아날로그가 대표하는 D/A 및 A/D의 부정확성을 제거
2) 정확도를 증가시키기 위하여 대표하는 신호 의 교정을 제거
3) 디바이스 레벨에서 상위레벨 및 하위 레벨의 범위 한계를 제거
4) 디바이스들은 고장진단 정보 및 경보 능력등을 포함한다
5) 상호호환성 인증은 제조사와는 상관 없이 다양한 현장 기기들이
다양한 호스트 시스템 과 동작하는 것을 확증 하여 줌.
< 결점 >
1. 본질안전 어플리케이션에 대한 제한된 전원 요구, FISCO설치에 대하여 전원 확장
2. 세그먼트 설계시 세그먼트 전원, 접지, 및 부하 용량등이 반드시 고려되어져야함
3. 고장 진단, 수리 및 교정등에 대한 교육 훈련이 요구되어 질 수 있음
4. 시스템의 네트워크 통신을 위하여 적절한 전원 접지 및 아이솔레이션이 요구됨
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Mostek 논평
강점들
. FF는프로세스 콘트롤을 위하여 만들어졌다. FF는프로세스산업을 위하여 전세계적으로
. 선도적인 프로세스 자동화 공급업체들에 의하여 설계되어 졌다
.
FF는 전세계적으로 인정되어졌다.
. 공표된 시점에서부터 FF시스템은 전세계의 25개국에서 상용화 되어 지고 있다
FF는 본질 안전이다.
. 프로세스 세계에서는 위험지역들은 통상적이다
. 다른 버스 네트워크들은 프로세스 산업으로 이식하기 이전에는 그들의 공장에서 시작된
. 공장 자동화 이었으며, 그러하기 때문에 위험지역에 대하여는 종종 부족 하게 된다.
. 그러나 프로세스 자동화를 위하여 설계된 FF는 본질안전에 대하여 구성 되어진다.
. 디스크리트 밸브들에 대한 탑웍스의 해결책은 또한 본질 안전이다.
FF사용자들은 on/off 솔루션을 사용하기를 원한다.
. FF프로토콜의 정교함 때문에 종종 공장의 on/off 밸브들은 시스템 설계에 있어 나중에
. 생각이 되어지기도 한다,
. 나중에는 그러한 밸브들의 중요함이 인식되고 의문이 야기되게 되는 상황이 되게 된다.
“디스크리트 ( Discrete ) 에 의하여 우리가 무었을 할 것인가 ? “
. 탑웍스 ( TopWorx)는 2선식이며 본질안전이며, 상호호환성이 인증 되고 Emerson의
. Delta V와 같은 프로세스 콘트롤 시스템과 같이 작용하는 오랫동안 기다려왔던 여러개의
. 디스크리트 솔루션( Discrete Solution )을 탄생시켰다.
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II .......... PROFIBUS-PA, DP, FMS, NET
+-------------------------------------------+
| 프로피버스 ( PRPOFIBUS ) 개요 |
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. 프로피버스 ( Profibus ) 프로토콜은 공장자동화 공급자들의 콘소시엄에 의하여 독일에서
. 1989년에 탄생되었다 본래에는 디스크리트 매뉴팩처링 ( Discrete Manufacturing )을
. 가능하게 하기 위하여 개발되었으나 프로세스 자동화 및 기업의 광범위한 어플리케이션들
. 속으로 확장되어져 왔다.
. 프로피버스는 Profibus-DP, Profibus-PA, Profibus-FMS, 및 PROFINET을 포함하는
. 여러개의 산업용 버스프로토콜 사양을 포함한다. .
. Profibus-DP는 아날로그 및 디스크리트 신호들을 지원하는 디바이스 레벨 버스이다.
. Profibus-DP 는 리모트 입출력 시스템, 모터 제어센터 및 다양한 스피드 드라이브들과 같은 .
. 품목들을 위하여 광범위한 사용이 확장되어 왔다.
. Profibus-DP 는 100에서 1,200미터의 거리에서 9.6 Kbps에서 12 Mbps의 속도로서
. 통신한다.
. Profibus-DP는 본질안전 설치에 대하여 본래적으로 지원을 하지 않는다.
. Profibus-PA는 프로세스 레벨계기를 위하여 종합적으로 사용되는 전-기능 필드버스이다.
. Profibus-PA는 31.25 Kbps로서 통신을하고 세그먼트당 최대의 거리는 1,900미터이다.
. Profibus-PA는 본질안전 설치를 지원하기 위하여 설계되었다.
. Profibus-FMS는 DCS와 PLC시스템 사이에서 통신을 하기 위하여 일반적으로 사용
. 되어지는 제어 버스 ( Control Bus )이다, 반면에 PROFInet는 이더넷 네트워크를 통하여
. Profibus 통신이 허용되도록 하기 위하여 개발되어진 프로토콜이다. .
+-------------------------------+
| 프로피버스 네트워크 하일라이트 |
+-------------------------------+
< 네트워크 형태 >
DP....................................... 디바이스 버스
PA....................................... 프로세스 콘트롤 네트워크
FMS.................................... 콘트롤 (셀-레벨) 네트워크
< 물리적매개체 >
꼬임 쌍선 ( Twisted pair wire ) , 파이버 선 ( Optic fiber wire )
< 네트워크 연결방식 >
버스 ( Bus ) , 링 ( Ring ) , 스타 ( Star )
< 최대 디바이스 수량 >
DP...........................................................................................................................
1개 버스당 126 스테이션 ( 각각의 슬래이브에 대하여 가능한
최대 244 입출력 244 바이트 )
PA...........................................................................................................................
디바이스에서 요구되는 전원 및 사용된 본질안전 배리어의 형태
에 따라 재생된 리피터 당 32개 노드/4-6개 세그먼트
< 최대거리 >
DP...........................................................................................................................
93.75Kbps 에서 1200 미터 이하
500Kbps 에서 400 미터
1.5Mbps 에서 200 미터
12Mbps. 에서 100 미터
PA..........................................................................................................................
1,900 미터
리피터 사용시 최대거리 (최대 9개의 리피터 사용되어짐 )
리피터들 사용시 9,500 미터
< 통신 방법 >
DP...........................................................................................................................
피어-투-피어 ( peer-to-peer ), 다중 캐스트 ( Multi-cast ) 또 는
주기적 마스터-슬래브 (토큰 통과 ( Token-passing ) 시퀀스 사용)
PA...........................................................................................................................
클라이언트/서버, 퍼블리셔/서브스크라이버, 이벤트,
정기화 및 비정기화 통신
< 1차 사용 >
DP...........................................................................................................................
PLC에 대하여 디스크리트 및 아날로그에 대하여 사용, 가변
속도 드라이브 , 리모트 입출력 통신
PA...........................................................................................................................
아날로그 및 디스크리트 프로세스콘트롤
< 전원 및 통신 >
DP...........................................................................................................................
통신 버스로부터 전원 분리되어 공급 ( 병렬된 전원버스상으로
공급될 수 있음)
PA...........................................................................................................................
디지털 통신을 보호하기 위하여PA전원공급장치 (컨디셔너) 요구
디바이스 전원 공급장치
DP...........................................................................................................................
디바이스들은 통신 버스들로부터분리되어 급전되어야 함
PA..........................................................................................................................
버스(Bus)로부터 공급됨 (전형적)
< 결선형태 >
DP...........................................................................................................................
쉴드된 꼬임 쌍선 ( Shielded Twisted pair wire )
#22 AWG
PA...........................................................................................................................
쉴드된 꼬임 쌍선 ( Shielded Twisted pair wire )
#18AWG (0.8mm)
1900m (6232 ft.)
< 디바이스 어드레싱 >
DIP 스위치 세팅 또는 핸드헬드/소프트웨어
< 관리 주체 >
프로피버스 인터내셔널 (PI)
< 웹사이트 >
www.profibus.com
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| 시 스 템 비 교 표 |
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전통적인 입출력 시스템
---------------------
장점
1) 이미 알려진 기술
2) 디바이스 가격 저렴 한 기기의 결선 문제가 다른 현장기기에 영향을 미치지 않는 것을
의미하는 콘트롤 시스템에 대하여 독립적
결점
1) 고비용의 설치비
2) 점대점 결전 고비용
3) 많은 결선 접점들은:
- 설치에 필요한 고비용
- 많은 지점들에서 오류 증가
- 고장 진단시 복잡성 증가
- 터미널 블록의 설치에 대한 랙 ( rack ) 공간 또는 상당수량의 캐비닛을 요구
- 초기 점검 및 시운전시 시간소모적
4) 확장은 각각의 추가적인 결선점에 대한 전체 결선 계획에 대한 중복을 요구
프로피버스DP-PA-FMS 네트워크
------------------------------
장점
1) 전세계적으로 1,100회원사에 의하여 광범위한 인정 .
2) 디바이스, 프로세스 제어, 이더넷 레벨에서 네트워크 지원
3) 변속 드라이브, 모터제어센터 어플리케이션 ( 프로피버스-DP)에 대하여 인터페이스들이
가능함
4) 프로피버스-PA 디바이스들에 의한 프로세스 기기설치가능
5) 프로피넷에 의한 기업-전체의 폭넓은 어플리케이션
6) 프로피버스-PA 기기에 대한 본질안전설치가 가능
7) 게이트웨이들이 프로피버스-PA에 대하여 프로피버스-DP 네트워크로 직접적으로 집적화
될 수 있도록 허용함.
8) 대부분의 PLC, DCS 및 컴퓨터 시스템에 대하여 호스트 인터페이스 가능함
9) 저가형 센서 버스네트워크, 특히 AS-인터페이스를 직접 지원가능한 디바이스게이트웨이
10) 2,000개 이상의 가능한 제품
결점
1) 프로피버스-DP 는 본질안전 설치를 지원하지 않음
2) 현장능력 ( field capabilities )제어 없음
3) 세그먼트 결선, 전원, 접지, 쉴딩, 및 종단요구는 설계 및 설치에 있어 반드시
고려해야 한다
프로피버스-DP 네트워크
----------------------
장점
1) RS-485 물리계층에 근거
2) 다중 버스전송 속도 및 결선 거리결합:
- 9.6 kbits/sec에서 1000 m, 리피터 사용시 2000 m 까지 연장
- 1500kbits/sec에서 최대 200 m
3) 아날로그 및 디스크리트신호 양쪽 모두 지원함
4) 입출력 모듈은 전통적인 아날로그 및 디스크리트 디바이스들의 접속을 허용함
5) 많은 변속 드라이브, 모터제어 센터, 및 필드버스 디바이스들에 대한 인터페이스 가능
6) 세그먼트 당 32개 디바이스 지원, 리피터 사용시 62개 지원
7) 단일 마스터 및 다중 마스터 시스템지원
8) 기l존 시스템에 대한 새로운 디바이스의 간단한 집적화
결점
1) 본질안전 설치에 가능하지 않음
2) 네트워크 결선에의하여 슬래이브가 급전되지 않음, 분리된 전원 공급원 요구됨
3) 프로피버스-DP 에 대한 수동적인 ( 역동적아님) 어드레싱 설정이 권고됨
4) 고속 능력으로 인한 아날로그 및 디스크리트 어플리케이션의 시간적 비평
5) 변속 주파수 드라이브 및 모터 제어 센터들이 어디에서 버스기술과 작동하는가에 대한 것
6) 전통적인 아날로그 및 디스크리트 디바이스들의 혼합에 대한 것
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[ Mostek 논평 ]
강점들
------
1) 프로피버스는 더욱 많은 선택을 제공한다.
2) 프로피버스는 프로세스자동화 (PA), 공장자동화 ( DP), 기업-확장광역화(Net)에 대한
상이한 솔루션을 제공하는 유일한 버스 프로토콜이다.
3) 프로피버스는 특히 유럽에서 다중 산업을 통하여 매우 잘 인정되어 졌다.
한계
----
. 프로피버스 특히 프로세스 산업에 있어 북미 지역에서 성공적인 시장 점유를 얻는데는
. 한계가 되어져 왔다.
.
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III .......... DeviceNet
+-----------------+
| 디바이스넷 개요 |
+-----------------+
. 디바이스넷 ( DeviceNet )은 알렌-브레들리에 의하여 캔(CAN)에 기초한 물리계층 7
. 프로토콜로 본래적으로 개발되어진 것이다.
. 디바이스넷의 운영은 객체지향통신 모델에 근거를 두고있는 것이다. 디바이스넷은 개방
. 디바이스넷 벤더 협회 ( Open DeviceNet Vendor Association /ODVA) 에 의하여 유지
. 되어지고 있다.
. 디바이스넷은 디바이스넷 표준에 따르는 다수의 벤더들로부터 간단한 디바이스들을 접속할
. 수 있도록 설계되어져 왔다. 디바이스넷 디바이스 프로파일 표준들은 디바이스 제조자들
. 사이에서 상호교환성을 제공한다. .
. 각각의 디바이스넷의 세그먼트는 64개 까지의 디바이스를 접속할 수 있다. 그것은
. 솔레노이드 밸브들과 같은 필드 디바이스들에 대한 충분하게 24 VDC에서 8 Amp를
. 전달하는 4선식 시스템이다.
. 4선식은 하나의 케이블에서 신호 및 전원을 전송한다. 이중화 및 추가 전원공급요구에
. 대하여 복수의 전원공급기가 사용되어질수 있다.
. 디바이스넷은 디바이스들에 접속되는 드롭 케이블과 함께 트렁크 (버스)라인을 사용한다.
. 트렁크라인은 각각의 트렁크 끝부분에서 121옴의 종단 저항을 요구한다.
. 디바이스넷은 마스터/슬레브, 피어-투-피어, 및 다중-마스터 네트워크모델들을 지원한다.
. 데이터는 주기적 전동이 되어줄 수 있고 또는 네트워크 밴드폭을 확보하는 프로듀서/컨슈머
. ( Producer / Consumer ) 파라다임을 사용하는 상황기준을 변경할 수 있다.
. 디바이스넷은 호스트에서부터 모터 콘트롤 센터 및 변속드라이브에 까지 매우 일반적으로
. 보편화되어 있다.
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| 디바이스넷 네트워크 하일라이트 |
+-------------------------------+
-------------------------------------------------------------------------------------
네트워크형태..........................디바이스 버스
-------------------------------------------------------------------------------------
물리적매개.............................쉴드된 두꺼운, 얇은 또는 플레케이블에 두개의 쉴드된
쌍꼬임선 ( 한부분은 신호, 다른 부분은 전원 )
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네트워크 연결형태...................드롭 버스
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최대 디바이스 수량..................세그먼트당 62개
-------------------------------------------------------------------------------------
최대 거리 (두꺼운 케이블사용)
리피터사용시 최대 거리...........................6,000 미터
@125Kbps
................500미터 (1640 ft)
................6미터 (20 ft) 개개의 드롭 케이블길이
................156미터 (512 ft) 누적 드롭 케이블길이
@250Kbps
.................250미터 (820 ft)
.................6미터 (20 ft) 개개의 드롭 케이블길이
.................78미터 (256 ft) 누적 드롭 케이블길이
@500K bps
.................100미터(328 ft)
.................6 미터 (20 ft) 개개의 드롭케이블길이
.................39미터 (128 ft) 누적 드롭 케이블길이
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| 얇은 케이블 ( Thin Cable ) 은 트렁크로 사용되어 질수 있다. 데이터 비율에 상관없이 |
| 최대 길이는100 미터이다. |
+--------------------------------------------------------------------------------+
-------------------------------------------------------------------------------------
통신방법...................마스터/슬레브 (Mater/Slave), 다중 마스터( Multi-Master),
피어-투-피어 ( Peer-to-Peer), 상황 또는 주기적 변경
(프로듀서( Producer)/컨슈머(Consumer) 파라다임 사용)
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일차사용...................모터제어 사용, 변속드라이브, 리모트입출력 어플리케이션
-------------------------------------------------------------------------------------
동일 케이블상에 전원 및 통신....... 전원 버스에 24VDC 전원( 보조 전원 또는 백업용으로 다중
전원공급기가 사용되어 질수 있음 ) 통신 버스에 대하여
분리된 24 VDC전원 공급기가 사용되어 지는 것이 권고됨 .
-------------------------------------------------------------------------------------
디바이스 전원공급...................... 전원 버스(Bus)에서 24VDC
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결선형태
두꺼운 케이블............................. (ODVA Type II cable)
일반적으로트렁크테이블( Trunk Cable )에 사용
얇은 게이블............................... (ODVA Type I cable),
드롭 케이블( Drop Cable) 에 일반적으로 사용
중간 케이블............................... (ODVA Type III cable),
더욱 유연한 드롭케이블이 필요하게 될 때
-------------------------------------------------------------------------------------
통신용 .................................... 청.백색 케이블
전원용 .................................... 적/흑색 케이블
접지 .................................... 네트워크 중간에 가장 가까운 전원공급기만 접지
종단기 .................................... 각각의 트렁크라인 끝에서 121옴 종단 저항
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웹사이트.................................. www.odva.org
-------------------------------------------------------------------------------------
+-----------------------+
| 전통적인 입출력 시스템 |
+-----------------------+
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장점
1) 이미 알려진 기술
2) 기기 가격 낮음
3) 콘트롤 시스템에 대하여 디바이스로 부터 독립적인 결선은 하나의디바이스는 결선
문제에 대하여 다른 디바이스들에 영향을 미치지 않음
결점
1) 고가의 설치비용
2) 점-대-점 ( Point-to-point ) 결선 비용 고가
3) 많은 전선 연결
-설치하기 위한 추가 작업
-다지점에서의 결함 발생
-고장시 복잡성 증대
-터미널 블록의 설치에 대하여 대량의 캐비닛 또는 랙의 공간이 요구됨
-초기 점검 및 시운전시 시간 소모적임
4) 확장은 각각의 추가적인 지점에대한 전체적인 이중 결선이 요구됨
-------------------------------------------------------------------------------------
+--------------------+
| 디바이스넷 네트워크 |
+--------------------+
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장점
1) 모터제어 센터 및 변속 주파수 드라이브 및 전통적인 입출력에 대하여 우수한 지원
2) 적절한 디바이스 추가가격
3) 설치비용 저렴
4) 전통적인 아날로그 및 디스크리트 디바이스 집적화에 대하여 입출력 모듈들이 허용
5) 상대적으로 빠른 전송 속도
6) 전송 속도 및 케이블 길이
125kb @ 420m
250kb @ 200m
500kb @ 100m
7) 동일 케이블에 전원 및 신호
8) 주소 지정가능한 64 노드
9) 트렁크, 라인, 드롭을 포함하는 가용한 연결형태의 광범위한 다양성
노드 어드레스 검출 이중화 , 디바이스 진단 지원
결점
1) 슬레이브는 하나의 마스테에 의하여만 점유된다
2) 본질안전 설치 지원하지 않음
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[ Mostek 논평 ]
+-----+
| 강점 |
+-----+
. 디바이스넷은 능력적이다. 디바이스넷은 추가된 기능성의 하나의 비트로 원가 효율적
. 단순성의 확실한 결합을 가져온다.
. 그것은 디스크리트 디바이스들을 다루도록 설계되어 졌으나 아날로그 신호 및 몇 개의
. 진단적인 것 또한 지원할 수 있다.
. 디바이스넷은 견고하다.디바이스넷은 8 AMP의 전원을 공급하여 주며 전원 케이블 연장
. 길이 허용을 제공하여 주며 세그먼트당 64개의 디바이스들을 제어할 수 있다.
+-----+
| 한계 |
+-----+
< 위험지역 >
. 디바이스넷은 8 Amp 버스이기 때문에 그것은 본질안전설치에는 사용할 수 없다.
. 탑웍스는 디바이스넷 설치에 관하여 Class I, Div 1 (Zone 1) 및 Class I, Div 2 (Zone 2)
. 위험지역 환경 에 설치 할수 있도록 다양한 솔루션을 탄생시켰다.
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< 단순성이 필요시 비용 >
. 만일에 고객이 단지 디스크리트 디바이스만 가지고 있고 추가된 기능이 필요 없을 때
. 몇몇의 다른 프로토콜은 덜 비싸다.
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< 디바이스넷을 사용할 때 >
일반적으로 말해 탑웍스는 디바이스넷이 필요할때를 권장한다
- 디바이스 기기수들이 1차 적 디스크리트고 2차적이 아날로그 일 때
- 사용자자 예측적 환경에 대하여 몇개의 진단적 능력을 요구할 때
- 공장들이 본질안전이 아닐 때
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IV.......... AS-i ( ACTUATOR SENSOR INTERFACE )
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| 액츄에이터-센서-인터페이스 ( AS-Interface ) 개요 |
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. AS-i (Actuator Sensor Interface) 프로토콜은 공장자동화 공급업자들의 컨소시움에 의하여
. 1994년에 톡일에서 탄생되었다.
. 공장 자동화에 어플리케이션에 있어 디스크리트 센서들에 대하여 저비용 방법으로 하기
. 위하여 본래적으로 개발된 AS-i는 그이래 그자체의 높은 전원 능력, 설치 및 운영의 단순성,
. 디바이스에 대한 저비용 추가등 때문에 프로세스 산업에서 인정을 받아 왔다.
. 각각의 AS-I 세그먼트는 31개의 디바이스까지 네트워크를 할 수 있다. 이것은 v2.0
. 세그먼트상에서 네트워크당 248개의 입출력 최대능력을 주는 124개의 입력과 124개의
. 출력을 제공한다.
. AS-i v2.1 사양은 434 입출력의 하나의 전체 네트웍에 대하여 248개의 입력 및 186개의
. 출력을 제공하는 세그먼트당 이것을 62대의 디바이스로 두배가 되게 한다.
. 신호 및 전원은 2선식에서 전송되어 진다. 30 VDC에서 8 AMP의 전원은 솔레노이드
. 밸브와 같은 필드기기등에 대하여도 가능하다.
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| 액츄에이터-센서-인터페이스 ( AS-Interface ) 네트워크 하일라이트 |
+--------------------------------------------------------------+
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기술 개발자 .....................AS-i 컨소시움
도입시기 ......................1993
개방 ......................다중 벤더들 , 800+ 제품, 150 벤더들
네트워크 형태...................센서 버스 ( Sensor Bus )
물리적 매개......................2선식 케이블 (flat or round)
네트워크 형태...................버스, 링, 트리, 스타
<최대 디바이스 수량>
- v2.0................31 노드 ( 또는 248 입출력 점)
- v2.1................62 노드 ( 또는 434 입출력점 )
<최대 거리>
- 최대거리.........100 미터
- 리피터사용 최대거리..............300 미터 (최대 2개 리피터 사용)
<통신 방법>
- 주기적 폴링에 의한 마스터/슬레이브
- 선택펄스변조(APM)을 경유한 맨체스터 비트 엔코딩 식 상용도구화
<전송 특성>
- 전부하된 세그먼트상에서 최대 5초 잠복호출 대기시간
<일차 사용>
- v2.0.......디l스크리트 신호
- v2.1.......디스크리트 신호 ( 5 사이클에 대하여 인식된 12비트 아날로그 신호 지원 )
<동일한 꼬임쌍선에서 전원 및 통신>
- 디바이스전원 소비 당 200mA한계
- 디-커플링에 대한 통신 버스에서 AS-i규정 전원공급장치 요구됨
<디바이스 전원공급>
- 버스로부터 전원공급됨 (<200mA)
- 다중전원공급( 높은 전원 출력 요구됨 )을 갖는 AS-I 전원버스케이블에 의한
부가적 전원공급 이 공급되어질 수 있다
<결선 형태>
- 원형.............일반적 2선식 케이블 #16WG (1.5mm)
- 평형.............2 선식 플랫 AS-i 케이블 (1.5mm 도체 )
- 노란색..........통신용
- 검은색..........부가전원공급
- 접지 형태......비접지 통신버스
- 쉴드.............쉴드되지 않은 선
- 종단기..........종단기 필요 없음
- 위험지역 설치....방폭 결선 요구
<디바이스 주소할당>
세그먼트에 연결되었을 때 또는 핸드-헬드 어드레싱 유니트에 연결되었을 때 자동 인식
관리주체.......................ATO (AS-i 교역협회 )
웹사이트.......................www.as-interface.com
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+-----------------------+
| 전통적인 입출력 시스템 |
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<장점>
1) 이미 알려진 기술
2) 디바이스가격 약간 저렴
3) 디바이스에서 콘트롤룸 까지의 독립적 결선은 한개의 디바이스의 결선 문제가 다른
필드 디바이스에 대하여 영향을 미치지 않음을 의미한다.
<결점>
1) 설치비용 고가
2) 점-대-점 결선 고비용
3) 많은 전선 연결
- 설치하기 위한 추가 작업
- 다지점에서의 결함 발생
- 고장시 복잡성 증대
- 터미널 블록의 설치에 대하여 대량의 캐비닛 또는 랙의 공간이 요구됨
- 초기 점검 및 시운전시 시간 소모적임
4) 확장은 각각의 추가적인 지점에대한 전체적인 이중 결선이 요구됨
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+--------------------------------------------+
| AS-i ( 액츄에이터 센서 인터페이스 ) 네트워크 |
+--------------------------------------------+
<장점>
1) 이해하기 쉬운 기술
2) 디바이스 추가비용 매우 적음
3) 설치비용 저렴
4) 센서 레벨 디바이스에 대한 고속 네트워크
5) 전통적인 디바이스들을 AS-i네트워크 속으로 집적화 능력
6) 디바이스에 대한 용이한 주소할당, 대부분마스테에서 자동 주소할당 능력
7) 낮은 가격의 용이한 집적화를 허용하여 주며 더욱 높은 레벨 네트워크, 더욱 정교한센서
레벨 네트워크, 더욱 높은 제어레벨 네트워크 속으로 AS-i네트워크를 집적화 하기 위한
많은 게이트웨이들이 가능하다
8) AS-i 네트워크는 높은 전원을 사용하는 디바이스를 위하여 제공한다.
9) 네트워크 재설계에 의한 용이한 확장성
10) 종단기 또는 특별 차폐 요구가 불필요, 그러나 다른 네트워크들 보다 RFI 인터페이스에
대하여 더욱 덜 민감하다
11) PLC, DCS, PC에 대하여 광범위하고 다양한 마스터/게이트웨이 가능함
12) 전원 및 버스 통신은 동일 쌍선 상에 있다
13) 점-대-점, 라인, 트리 및 링을 포함하는 폭넓은 다양한 토폴로지 가능함
<결점>
1) 본질안전 어플리케이션에는 가능하지 않음
2) 결선 연결은 100 미터로 제한됨
3) v2.0 은 단지 디스크리트 디바이스만 지원 (v2.1는 제한된 아날로그 지원)
4) 필드에서 제어 불능
5) 제한된 품질 및 상황 메시지
6) 제한된 아날로그 지원
7) 버스 커뮤니케이션 아이솔레이션에대하여 규정 AS-I 전원공급기 요구
8) 제한된 이중화 능력
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[ Mostek 논평 ]
< 강점들 >
. AS-i는 특히 일반 목적의 환경에서는 비용이 많이 들지 않는다
. 다른 통신 프로토콜과 달리 AS-i는 간단하다, AS-I는 제어 시스템 기능성을 현장으로
. 가져가기 위하여 설계된 것은 아니다.
. AS-i 현장 기기를 콘트롤 시스템에 연결할 수 있는 간단한 더욱 좋은 방법이다.
. AS-i 는 사용자들에게 다양한 토폴로지를 제공 한다. ( 배선 전략 ).
. 그리고 동작의 AS-i의 원리는 설치를 용이하게 하여주고 구성 뿐만이 아니라 나중에 새로운
. 디바이스를 추가하는데 에도 용이하다. AS-i는 솔레노이브 밸브를 포함한 모든 필드 기기에
. 대하여 실질적으로 많은 전원을 공급하여 준다.
< 한계 >
1) 배선길이 : 연장 케이블의 최대 거리는 세그먼트당 100 미터까지임. 이 길이를 300 미터
까지 증가 시키기 위하여 2개 까지 리피터를 추가 할 수 있다.
2) 위험지역 : AS-i는 8 amp 버스이기 때문에 그것은 본질안전에 사용할 수 없다. 그러나
탑웍스는 AS-i를 위험지역에 설치에는 어려움을 인식하고 Class I, Div 1
(Zone 1) and Class I, Div 2 (Zone 2) 환경에 사용이 적합한 많은 솔루션을
제공하고 있다.
+--------------------+
| AS-i를 사용할 때 |
+--------------------+
일반적으로 말해 TopWorx는 다음과 같을 때 권고한다. :
- 디바이스들이 모두 디스크리트 (Discrete) 일 때
- 공장이 본질안전이 아닐 때
- 케이블 길이 제한 문제가 되지 않을때
- 사용자가 긍국적 으로 간단성을 요구할 때
- 현존하는 디스크리트 디바이스들이 버스화된 환경 속으로 만들게 할 때
- 전통적인 디스크리트 디바이스들이 버스 네트워크 속으로 만들게 할 때
- 대량의 디스크리트 디바이스들이 게이트웨이를 경유 하여 원가 효율적으로
현존하는 콘트롤 레벨 네트워크 안으로 합병되는 것이 필요 할 때
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V........... MODBUS
+--------------------+
| 모 드 버 스 개 요 |
+--------------------+
. 모드버스 프로토콜 ( Modbus Protocol)은 공장기반 에서의 제품들사이의 정보를 교환하기
. 위하여 1978년에 모디콘 (Modicon)사에 의하여 본래적으로 개발되었다.
. 이러한 프로토콜은 이 프로토콜은 데이터 교환 및 PLC 시스템들 사이에서 통신정보를 위한
. 사실상의 표준이다.
. 모드버스 디바이스들은 두가지 전송 ( ASCII – American Standard Code for Information
. Interchange 모드 또는 리모트 터미널 유닛 ( RTU- Remote Terminal Unit )의 하나를
. 사용하는 마스터/슬레이브 (요청/응답) 형태 관계에 있어 하나의 시리얼 네트워크에 대하여
. 통신한다.
. ASCII모드에 있어서는 정보의 두개의 8비트 바이트들이 두개의 ASCII문자로서 전송되어
. 진다.
. ASCII 모드의 일차적인 장점은 타이밈 시퀀스 ( Timing Sequence )의 유연성이다. 1초
. 까지의 간격은 통신 오류를 야기하지 않고 문자들 전송사이에서 일어날 수 있다.
. RTU모드에서는 동일한 데이터 전송속도 비율 ( Baud Rate )에 대하여 ASCII모드에 있어
. 보다 더욱 많은 처리량을 제공하는 16진법 2개의 4 비트로서 데이터가 전송되어 진다.
. Modbus에 대한 강화는 Modbus Plus 및 Modbus/TCP 프로토콜을 포함하게 된다, 이 모두
. 두 개는 모드버스 정보는 피어-투-피어 ( Peer-to-peer) 정보들을 지원하는 네트워크 구조
. 안으로 내장되어 지게 된다.
. Modbus Plus는 한 개 꼬임 쌍선을 경유하여 통신하고 피어( peer )통신 시퀀스를 위하여
. 토큰통과 ( Token Passing ) 시퀀스를 사용한다.
. Modbus/TCP는 TCP/IP프로토콜 및 표준 이더넷 네트워크를 사용하는 모드버스 메시지
. 전송을 촉진하기 위한 개방 표준으로 설계되어진 것이다.
. TopWorx의 모드버스 디바이스들은 디스크리트 ( Discrete ) 밸브 제어에 있어서 모드버스
. 네트워크상에서 슬레이브 디바이스로서 작동하도록 설계되어져 있다.
+-----------------------------+
| 모드버스 네트워크 하일라이트 |
+-----------------------------+
<네트워크 형태>
ASCII/RTU...................디바이스 버스
ModbusPlus.................콘트롤 버스
물리적 매체...................하나의 차폐 케이블상의 꼬임 쌍선
네트워크 토폴로지..........버스, 트리, 스타
<최대 디바이스>
ASCII/RTU...................1 대 1 통신
ModbusPlus................ 32 (리피터에 의하여 최대 64 개)
<최대거리>
ASCII/RTU...................350m
ModbusPlus ................1500m (리피터들 사용시 6000m) (디바이스사이 최소 1 m )
( 3개의 리피터 사용시 )
<통신 방법>
ASCII/RTU.................... 마스터/슬레이브 , Query/Response 주기
( ASCII에 대한 LRC 에러 체킹 )
( RTU에 대한 CRC 에러 체킹 )
ModbusPlus................. 피어-투-피어 (Token passing logical ring)
<1차 사용>
ASCII/RTU....................PLC, 변속 드라이브, 콘트롤 시스템에 대한 통신
피l어-투-피어 네트워크상에서 모드버스 및 혹은 RS232/RS485
디바이스를 연결
전원공급.......................12VDC, 디바이스에 대하여 사용 않됨
전원 및 통신..................버스상의 통신 최대 12VDC 300mA ( 통상 100mA )
디바이스 전원 공급 장치........디바이스들은 통신버스로부터 반드시 분리 공급되어야 함
결선 형태...............................................차폐된 꼬임쌍선 #18AWG (0.8mm
어플리케이션에 따라 다양함
접지 상황...............................................플로팅(Floating) 통신 버스
차폐......................................................한쪽 끝에서 접지
지역 분류...............................................일반목적
디바이스 주소할당...................................스위치 또는 소프트웨어 선택
관리주체................................................MODBUS.ORG
웹사이트................................................www.modbus.org
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| 전통적인 입출력 시스템 |
+-----------------------+
<장점>
1) 이미 알려진 기술
2) 디바이스가격 약간 저렴
3) 디바이스에서 콘트롤룸 까지의 독립적 결선은 한개의 디바이스의 결선 문제가 다른
필드 디바이스에 대하여 영향을 미치지 않음을 의미한다.
<결점>
1) 설치비용 고가
2) 점-대-점 결선 고비용
3) 많은 전선 연결은 :
- 설치하기 위한 추가 작업
- 다지점에서의 결함 발생
- 고장시 복잡성 증대
- 터미널 블록의 설치에 대하여 대량의 캐비닛 또는 랙의 공간이 요구됨
- 초기 점검 및 시운전시 시간 소모적임
4) 확장은 각각의 추가적인 지점에대한 전체적인 이중 결선이 요구됨
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+------------------+
| 모드버스 네트워크 |
+------------------+
<장점>
1) 이해하기 쉽고 잘 문서화된 프로토콜
2) 많은 수의 PLC, DCS, 및 프로세스 시스템의하여 광범위하게 지원된 프로토콜
3) 많은 공장 설비에서 이미 사용된 프로토콜
<결점>
1) 디바이스버스로서 제한된 사용
2) 디바이스 어플리케이션에 대하여 제한된 진단 능력
3) 디바이스 작동에 대하여 분리된 전원공급
< 권장될 때 >
1) 유사한 모드버스 디바이스들이 사용될 때
2) 모드버스 네트워크가 이미 존재할 때
3) 모드버스 프로토콜이 잘 이해되고 공장 설비 표준으로 잡중적으로 사용되어지고 있을 때
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[ Mostek 논평 ]
+-----+
| 강점 |
+-----+
. 모드버스는 산업 통신의 세계에서 매우 많이 인정되고 알려져 왔다.
. 모드버스는 제한된 진단정보를 지원하는 기능성의 부가된 비트로 원가 절감 단순성을
. 가져다 준다.
<한계>
. 특별히 프로세스 산업에서는 모드버스 프로토콜을 지원하는 필드 디바이스들의 선택 및
. 가용성이 제한되어져 있다.
. 본질안전 어플리케이션에서는 모드버스는 필드 디바이스들을 효율적으로 지원하지 않는다
.
< Modbus를 사용할때 >
일반적으로말해 아래와 같을 때 TopWorx는 모드버스를 권고 한다
- 디바이스 객체 들이 1차적으로 디스크리트 ( Discrete )일 때
- 사용자가 모드버스를 지원하는 현존하는 제어 시스템을 가지고 있을 떄
- 엔드 유저가 다른 통상적인 제어 시스템을 지원하지 않는 전래의 제어 시스템을
가지고 있을 때
- 플랜트가 본질 안전이 아닐 때
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