EtherNet/IP는 산업 자동화 분야에서 널리 사용되는 이더넷 기반 산업용 프로토콜입니다. Rockwell Automation(Allen-Bradley)**이 개발했으며, 현재 ODVA(Open DeviceNet Vendors Association)에서 관리하고 있습니다.
이번 글에서는 EtherNet/IP의 주요 특징, 동작 방식, 장점 및 단점, 활용 사례 등을 상세히 알아보겠습니다.
1. EtherNet/IP란?
EtherNet/IP(Industrial Protocol over Ethernet)는 표준 이더넷(TCP/IP)을 기반으로 동작하는 산업용 네트워크 프로토콜입니다.
이 프로토콜은 Rockwell Automation의 CIP(Common Industrial Protocol)을 사용하여 PLC, HMI, 모션 컨트롤러, 센서, 로봇 등 다양한 장비 간의 실시간 데이터 교환을 지원합니다.
🔹 주요 특징
✅ 표준 이더넷 사용 (IEEE 802.3 기반)
✅ TCP/IP 및 UDP/IP를 사용하여 산업용 장치 간 통신
✅ CIP(Common Industrial Protocol) 기반
✅ 실시간 제어 및 데이터 교환 가능
✅ 대규모 네트워크 확장 용이
✅ 다양한 산업용 장비 및 제조사와 호환 가능
2. EtherNet/IP 프로토콜 구조
EtherNet/IP는 **CIP(Common Industrial Protocol)**을 기반으로 동작하며, 이를 이더넷(TCP/IP, UDP/IP) 프레임워크에 적용한 구조를 가집니다.
🔹 EtherNet/IP 프로토콜 스택 구조
| 계층 | 프로토콜 | 설명 |
|---|---|---|
| 응용 계층 | CIP (Common Industrial Protocol) | 산업용 장비 간의 데이터 교환 및 제어 |
| 전송 계층 | TCP/IP, UDP/IP | 연결형(TCP) 및 비연결형(UDP) 데이터 전송 |
| 인터넷 계층 | IP (Internet Protocol) | 네트워크 주소 지정 및 패킷 라우팅 |
| 데이터 링크 계층 | Ethernet (IEEE 802.3) | 물리적인 이더넷 네트워크 연결 |
| 물리 계층 | Cat5e, Cat6, 광섬유 | 유선 네트워크 케이블 사용 |
EtherNet/IP는 일반적인 이더넷 네트워크에서 산업용 데이터 통신을 처리할 수 있도록 설계되었습니다.
3. EtherNet/IP의 주요 기능
🔹 1) CIP(Common Industrial Protocol) 기반 통신
EtherNet/IP의 핵심은 **CIP(Common Industrial Protocol)**입니다.
CIP는 산업용 자동화 기기 간 실시간 데이터 교환을 위한 표준 프로토콜로, 다음과 같은 기능을 제공합니다.
✅ 오브젝트(Object) 모델 → 장치를 모듈화하여 관리
✅ 메시지 기반 통신 → 명령어 및 데이터 교환 가능
✅ 실시간 제어 지원 → 장치 간 신뢰성 높은 데이터 전송
CIP는 EtherNet/IP, DeviceNet, ControlNet, CompoNet에서도 동일하게 사용되므로 다른 CIP 기반 네트워크와 호환성이 높습니다.
🔹 2) 두 가지 통신 방식 지원 (Implicit vs. Explicit Messaging)
EtherNet/IP는 Implicit Messaging과 Explicit Messaging 두 가지 방식으로 데이터를 전송할 수 있습니다.
📌 Implicit Messaging (실시간 통신, UDP/IP 기반)
- 데이터를 주기적으로 전송하는 방식 (Real-time I/O 통신)
- 속도가 빠르고, 자동화 장비 제어에 최적화됨
- UDP/IP 기반으로 낮은 지연 시간 제공
- 예시: PLC ↔ 서보 모터 ↔ 센서
📌 Explicit Messaging (일반 데이터 교환, TCP/IP 기반)
- 필요할 때만 데이터를 요청하는 방식
- TCP/IP 기반으로 안정적인 연결 보장
- 예시: HMI ↔ 데이터베이스 ↔ PLC
📢 즉, Implicit Messaging은 실시간 제어에 적합하며, Explicit Messaging은 설정이나 모니터링에 적합합니다.
🔹 3) 장치 간 네트워크 토폴로지 지원
EtherNet/IP는 다양한 네트워크 토폴로지를 지원하여 확장성과 유연성이 뛰어납니다.
- 스타(Star) 토폴로지 → 일반적인 이더넷 네트워크 구조
- 라인(Line) 토폴로지 → 간단한 직렬 연결 방식
- 링(Ring) 토폴로지 → DLR(Device Level Ring) 지원 (네트워크 이중화)
- 트리(Tree) 및 메시(Mesh) 구조 → 대규모 산업 네트워크 구현 가능
✅ DLR (Device Level Ring) 기능 지원
- 네트워크 장애 발생 시 자동으로 우회 경로를 설정하여 가동 중단을 방지함
4. EtherNet/IP의 장점과 단점
🔹 EtherNet/IP의 장점
✅ 표준 이더넷 기반 (저비용, 범용성 높음)
✅ TCP/IP, UDP/IP 프로토콜 활용 (기존 네트워크와 호환 가능)
✅ 실시간 제어 지원 (Implicit Messaging)
✅ 다양한 제조업체의 장비와 호환 가능
✅ 대규모 네트워크 확장 용이 (Star, Ring, Mesh 토폴로지 지원)
✅ 고속 데이터 전송 가능 (100Mbps, 1Gbps 네트워크 지원)
🔹 EtherNet/IP의 단점
❌ 네트워크 보안 취약성 (기본적으로 암호화 미지원)
❌ 실시간성이 EtherCAT보다 다소 낮음 (TCP/IP 기반 제약 있음)
❌ 고속 모션 제어에는 한계 (서보 시스템에서는 EtherCAT이 더 유리)
5. EtherNet/IP의 활용 분야
EtherNet/IP는 다양한 산업 자동화 및 공정 제어 시스템에서 활용됩니다.
🔹 주요 활용 사례
✅ PLC ↔ HMI 간 데이터 교환
✅ 서보 모터 및 모션 컨트롤 제어
✅ 산업용 로봇 및 자동화 장비 제어
✅ 공장 SCADA 시스템과 연동
✅ 센서 및 I/O 모듈 통신
✅ 스마트 팩토리 및 IIoT(산업용 IoT) 적용
6. EtherNet/IP vs. 다른 산업용 이더넷 프로토콜 비교
| 프로토콜 | 속도 | 실시간성 | 주요 활용 분야 | 주요 제조사 |
|---|---|---|---|---|
| EtherNet/IP | 100Mbps, 1Gbps | 중간 (Implicit Messaging 지원) | PLC, 로봇, 공장 자동화 | Rockwell, Allen-Bradley |
| PROFINET | 100Mbps, 1Gbps | 높음 (RT, IRT 모드) | 산업 자동화, 모션 컨트롤 | Siemens |
| EtherCAT | 100Mbps | 매우 높음 (하드웨어 기반 실시간 제어) | 모션 컨트롤, CNC, 로봇 | Beckhoff |
| Modbus TCP | 100Mbps | 낮음 (폴링 방식) | 센서, 기본 제어 | 슈나이더, 모디콘 |
7. 결론
EtherNet/IP는 범용 이더넷을 기반으로 한 산업 자동화 프로토콜로, PLC, 센서, 모터, SCADA 시스템 간의 신뢰성 높은 데이터 교환을 지원합니다.
✅ 장점: 표준 이더넷 사용, 실시간 데이터 처리 가능, 다양한 장비와 호환
❌ 단점: 보안 취약성, EtherCAT보다 실시간성이 다소 낮음
EtherNet/IP는 다양한 제조업체에서 지원하는 강력한 산업 네트워크 프로토콜이며, 대규모 공장 자동화 및 스마트 팩토리 구현에 필수적인 요소입니다. 🚀