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EtherNet/IP 프로토콜 특징 및 상세 분석

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