PROFINET(PROcess FIeld NET)

개요

PROFINET(PROcess FIeld NET)는 지멘스(Siemens)와 PI(Profibus & Profinet International) 컨소시엄이 개발한 산업용 실시간 이더넷(Ethernet) 통신 프로토콜입니다. 공장 자동화, 프로세스 제어, 모션 제어 시스템 등에서 높은 신뢰성과 실시간성이 요구되는 환경을 위해 설계되었습니다.

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1. 개념 및 정의

항목	설명
정의	산업 제어 시스템에서 장치 간 실시간 통신을 지원하는 이더넷 기반 프로토콜
목적	공정 제어 및 자동화를 위한 빠르고 안정적인 통신
필요성	기존 필드버스(Profibus)의 한계 극복 및 IT/OT 융합 지원

PROFINET은 ISO/IEC 61158 표준에 기반하며, 산업용 이더넷 중 가장 널리 쓰이는 기술 중 하나

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2. 특징

특징	설명	비교
실시간 통신 지원	RT(Real Time), IRT(Isochronous RT) 모드 제공	일반 Ethernet은 비결정성 있음
통합 네트워크	필드 장치, 컨트롤러, MES/ERP까지 연결	OPC UA 등과 함께 IT 연동 가능
고신뢰성/확장성	핫 스와핑, 진단 기능 내장	EtherCAT보다 유연한 구조 제공

PROFINET은 컨트롤러-디바이스 모델 기반의 통신 구조를 채택

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3. 구성 요소

구성 요소	설명	예시
IO Controller	PLC 등 중앙 제어 장치	Siemens S7-1500 등
IO Device	센서, 액추에이터 등 말단 장치	IO-Link 지원 디바이스
Engineering Station	네트워크 설정 및 진단용 장치	TIA Portal 등

PROFINET 네트워크는 설정파일(GSDML)을 통해 자동 구성 가능

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4. 기술 요소

기술	설명	사용 예
IRT (Isochronous RT)	정밀한 주기 기반 통신	모션 제어 시스템, 로봇팔
LLDP(Neighbor Discovery)	장치 자동 식별 및 구성	네트워크 진단, 토폴로지 매핑
GSDML(XML)	장치 기술 사양 정의 파일	장치 자동 인식 및 설정 적용

장치 간 지터(jitter) 최소화를 위한 타임 슬라이스(Time Slot) 기반 스케줄링 구조 활용

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5. 장점 및 이점

장점	설명	효과
고속 실시간 제어	RT/IRT로 밀리초 이하 통신 지연	정밀 자동화 구현 가능
유연한 네트워크 구성	선형, 링, 스타 등 다양한 토폴로지	설치 및 유지보수 비용 절감
강력한 진단 기능	상태 모니터링 및 장애 예측 가능	유지보수 효율성 향상

PROFINET은 TSN(Time Sensitive Networking)과도 통합 가능

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6. 주요 활용 사례 및 고려사항

사례	설명	참고사항
자동차 제조라인	실시간 로봇 제어, 조립 라인 자동화	지멘스 기반 공정 자동화
식음료/제약 공장	청정실 기준에 맞춘 네트워크 구성	위생 설비 인증 장치 사용
반도체 공정	초고속 정밀 제어 요구 환경	IRT 기반 제어 최적화

케이블/노드 수가 많을 경우 노이즈 대응 및 간섭 방지 설계 필요

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7. 결론

PROFINET은 산업 자동화 환경에서 고신뢰성, 실시간성, 유연성을 모두 만족하는 강력한 이더넷 기반 통신 솔루션입니다. 기존 필드버스의 한계를 넘어, 클라우드 연계, IT-OT 융합, TSN 기반 실시간 제어까지 지원하는 등 차세대 스마트 팩토리 구현의 핵심 인프라로 자리잡고 있습니다.