3.2 시리얼 통신(RS-232C/422/485)

제조실행시스템(MES)은 제조 현장의 생산 프로세스를 실시간으로 모니터링하고 제어하는 소프트웨어 기반 시스템입니다. 생산 계획, 작업 지시, 자재 관리, 품질 관리, 생산 실적 분석 등 다양한 기능을 제공하여 제조 효율성을 높이고 생산 비용을 절감하는 데 도움을 줍니다.

제조실행시스템

3.2.1 RS-232C/422/485

일반적으로 RS-232C라 함은 'TIA-232-F: Interface between Data Terminal Equipment'로 대표되는 시리얼 인터페이스를 의미합니다. 이와 비슷한 표준으로는 ITU에서 정한 V.24와 V.28이 있고, ISO에서 정한 ISO2110등이 있습니다.

 

이런 표준규격에는 각 신호의 기능과 이름, 신호의 전기적 특성, 기계적인 규격, 핀의 기능 등이 포함됩니다. 초기 버전에는 이런 기능들이 다 포함되지 않았지만 대중적으로 많이 쓰이는 인기 있는 커넥터 등이 표준에 포함되면서 내용이 점차 추가되었습니다.

 
 
· RS-232 포트에서 사용하는 9개의 연결선

핀 번호 (9핀 D-sub)	핀 번호 (25핀 D-sub)	신호명	장비명	신호종류	설명
1	8	CD	DCE	제어	신호감지
2	3	RX	DCE	데이터	데이터 수신
3	2	TX	DTE	데이터	데이터 수신
4	20	DTR	DTE	제어	데이터 터미널 준비
5	7	SG	-	-	신호 그라운드
6	6	DSR	DCE	제어	데이터 셋 준비
7	4	RTS	DTE	제어	송신 요청
8	5	CTS	DCE	제어	수신 준비 완료
9	22	RI	DCE	제어	전화벨 알림

 
· RS-232 양방향 통신에서 반드시 필요한 3개의 신호선

- TX데이터를 DTE에서 DCE로 전송/ TD나 TXD라고도 합니다.
- FX데이터를 DCE로부터 DTE로 전송/ RD나 RXD라고도 합니다.
- SG시그널 그라운드이며, GND나 SGND라고도 합니다.

나머지 신호선은 흐름 제어나 기타 제어와 상태 확인 등에 쓰입니다. 
 

 

데이터 형식

RS-232는 비동기식 통신 방식을 사용하며 비동기적 통신에서 데이터의 처음과 끝에는 반드시 시작 비트와 정지 비트가 붙습니다. 시작 비트는 데이터 전송의 시작을 나타내고 정지 비트는 데이터 전송의 종료를 나타냅니다. 따라서 이들 두 비트의 추가로 인해 비동기식 통신의 속도는 동기식 통신과 비교하여 늦습니다.

 

그러나 전송되는 데이터가 없는 대기 상태에서는 idle 문자를 처리할 필요가 없습니다. 시리얼통신에서는 데이터에 어떤 값이든 실어 보낼 수 있는데, 제어 명령, 센서 값, 상태 정보, 에러 코드, 설정 데이터, 텍스트 파일, 실행 파일 등 매우 다양합니다. 그러나 전송되는 모든 데이터는 바이트 형식이거나 다른 길이의 형식일 수도 있지만 시리얼 포트는 8비트 데이터를 사용하는 것으로 간주합니다.
 

RS-232

RS-232는 통신속도와 케이블의 종류에 따라 달라지지만 보통 15m 이내의 두 장치 간 간단한 통신을 위해 설계되었습니다. 규격 중 많은 부분이 컴퓨터 터미널과 외장 모뎀의 통신 표준을 반영했습니다.

 

더미 터미널이라 불리던 장치는 키보드와 모니터, 원격 컴퓨터와 연결되는 통신 포트만 달려 있는데 RS-232로 모뎀과 연결되면 전화선을 이용해 원격 컴퓨터와 접속됩니다. 모뎀이 내장된 PC와 네트워크의 대중화로 최근에는 이런 연결 방식이 사라졌습니다.

 

원래의 RS-232 역할 중 소프트웨어적인 활용 예는 최근엔 찾아보기 힘들지만 하드웨어적인 연결은 현재도 유용하게 쓰입니다. 근래엔 PC와 임베디드 시스템을 연결하거나 2대의 임베디드 시스템을 연결하는데 주로 활용합니다.
 

RS-485

RS-232 통신보다 더 먼 거리 통신을 원하는 경우에는 최대 1.2Km까지 전송이 가능한 RS-485 통신을 사용합니다. 우리가 사용하는 컴퓨터에는 RS-232 통신은 기본 장착되어 있지만 RS-485 통신은 없으므로 변환기를 사용합니다.

 

RS-232 통신을 사용하는 경우에는 최대 15m 거리 및 1대 1 통신인데 먼 거리 및 여러 대(32대)의 접속을 원하는 경우에 RS-232 to RS-485 변환기를 사용합니다. RS-232 통신 포트가 없는 컴퓨터에는 USB to RS-485/422 변환기를 사용합니다.

 

한때 PC 인터페이스의 가장 핵심적인 역할을 담당했던 RS-232 시리얼 포트가 1990년 후반의 USB등장으로 사라질 듯이 보였으나 가격 및 프로그래밍의 편리성과 이더넷 방식의 연결로 모니터링이나 제어 분야에 많이 활용되고 있습니다. 

 

표준 프로토콜

초창기 시스템 개발자들은 설비온라인에 비동기 통신인 시리얼 포트(RS-232C)를 많이 이용했습니다. 요즘은 시스템의 복잡도를 감소시키고 유지보수를 용이하게 하고 비용 측면에서도 장점을 가질 수 있게 다양한 설비들 간의 통신을 위한 국제 산업 표준이 많이 등장했습니다. 대표적인 것이 OPC와 SECS에서 정의되고 있는 표준 프로토콜입니다.
 

OPC

OPC는 프로세스 컨트롤 분야에서 사용자와 공급자 양쪽 모두에게 혜택을 주는 새로운 산업규격으로 출현했습니다. OPC 각종 애플리케이션들이 여러 종류의 프로세스 컨트롤 장비들(DCS, PLC 등)로부터 데이터를 수집하는 것을 가능하게 하는 표준 인터페이스라고 정의할 수 있습니다.

 

애플리케이션들은 각기 다른 여러 종류의 OPC호환 서버들로부터 데이터를 수집하는데 단지 하나의 OPC 호환 드라이버만 설치하면 됩니다. 
 

SECS

SECS 프로토콜은 반도체 생산현장의 자동화 요구에 따라 관련 기술의 표준화를 위해 SEMI(국제반도체장비재료협회)의 장비 자동화 부문에서 반도체 장비와 외부 컴퓨터 간의 인터페이스를 위한 통신규약으로 제정되었습니다.

 

반도체 장비 생산업체에게 이를 옵션으로 적용하도록 요구하게 됨으로써 대부분의 반도체 생산 관련 장비가 인터페이스 부문에서 이 표준을 따르게 되었습니다.