RS485통신과 데이지체인(DaisyChain) 결선방식

개요

우리는 산업용 프로토콜로 Modbus를 많이 사용하고있다.
Modbus에는 ModbusTCP도 있지만 ModbusRTU(rs485)도 많이 이용한다.

최근 대부분의 ModbusRTU 장비는 RS485통신을 선호하며 결선은 DaisyChain으로 하고 마지막에 종단저항을 설치하기를 권고한다.
왜일까. 왜 데이지 체인을 해야하는지 궁굼하다.

그래서 Why 에 중점을두고 왜 RS485를 사용해야하는지, 왜 RS485에서 DaisyChain을 이용해야하는지를 적어볼까 한다.
(사실 저는 컴퓨터공학 전공으로 전기나 전자에 약합니다....)

시리얼 통신 방식의 종류와 특징

학생때는 참 딱딱한 내용이었는데 지금은 너무나 와닿는 내용이다.
복잡하게 설명해봐야 직접 느껴보기전엔 나와같지않을까.. 하는 생각으로 간단한 표 하나 투척한다.

위의 표로 알 수 있듯이 RS485는 시리얼통신중에서 경제적 유리한 위치에 있다.
실제 산업현장이나 빌딩자동제어에서는 RS485통신이 주를 이룬다.
물론 LAN통신이나 Wireless들도 있지만 가격적으로나 엔지니어 인프라에 부담되는것이 현실이다.

RS485 권장 케이블

노이즈를 줄이기위해 꼬임선을 사용하며 특성 임피던스가 120옴인 케이블 사용을 권장.
CAT5 , CAT6도 RS485연결에 사용가능.

120옴의 특성 임피던스를 갖는 차폐꼬임케이블을 사용하는것이 가장 통신 품질이 좋다.

<차폐 꼬임 케이블 예>

데이지체인(Daisy Chain) 의 결선방법과 이유

한마디로 정의하면 "반드시 순서대로 장비를 거쳐서 연결하라" 이다.
아래의 그림을 참고하자. 쉽게말해.. 중간에 뭐 거치지말고 장비로 직접 꽂으라는것.
그렇지않으면 반사파가 발생한다고 되어있다.


참조 : http://www.specview.com/Support/Wiring-Tips/wiring-tips.html

대체 저렇게 연결해야하는 이유가 무엇일까.

데이지체인으로 연결된 장치는 두개의 단자가 있으며, 하나는 버스를 사용할 수 있는 허가신호가 입력되고, 다른하나는 버스를 사용할 수 있는 허가신호가 출력된다.
즉. 한라인은 입력, 다른한라인은 출력이다. 버스를 사용해도 되냐는 허락을 받기위한 순서를 지키기 위함이다.


구체적인 통신 플로우는 아래와같다.
1. 버스 요청신호 발생
2. 버스 허가 신호가 데이지 입력으로 발생
3. 입력받은 장치가 상부에서 요청하지 않은 장치라면 다음장치로 요청을 출력
4. 상부의 요청에 상응하는 장치는 데이지 입력신호를 받고, 버스 사용중 신호를 발생 후 버스를 사용

 * 버스의 사용권 우선순위는 상부의 요청컨트롤러와 물리적으로 가까운 연결순위에 우선된다.
   즉.. 높은 우선순위의 장치가 계속적으로 버스사용요청을 할 경우 버스를 독점할 수 있다.

 * 중간에 연결된 장비가 고장나서 데이지 입력과 데이지 출력을 보낼 수 없다면 그 뒤의 장비들은
   통신을 할 수 없다. (고장난 장비를 대신하여 점퍼카드를 연결해야한다)

< 데이지체인의 올바른 예, 잘못된 예>

데이지체인(Daisy Chain) 연결방식의 종단저항

통신거리가 멀거나 통신속도가 빠른경우 "반사파"가 발생한다. 이러한 반사파는 신호왜곡을 발생시킬 수 있고 이것은 곧 통신불량으로 이어진다.
그.래.서 종단저항을 달아준다. 반사파를 죽이고 노이즈에 강하게 만들기 위해서.
즉. 선로의 양 끝단에 저항을 연결하여 선로 전체에 일정 전류가 순환하도록 하는것이 목적.

종단저항은 케이블의 틍성임피던스값과 동일한 값으로 달아준다. (통상 100~120옴)

위의 내용들을 딱 종합하여 엔지니어를 위한 글로 정리해보면 아래와같다.

1. DasiyChain은 반드시 장비를 거쳐가며 +와 -를 지켜 연결해야한다. 

2. 통신거리가 멀거나 통신속도가 빠른데 통신불량율마저 높은경우는
   통신라인의 특성 임피던스에 맞추어 첫단, 끝단에 저항을 달아준다. 
   (통상100옴~120옴)

위의 글을 모두 읽고 이해했다면.. 공사하시는 분들께서는 데이지체인용 통신장비에
가지치기(스타)로 결선하는 일은 없으리라 본다.