RS-422와 RS-485는 왜 RS-232보다 먼 거리를 통신할 수 있는가

RS-422와 RS-485는 왜 RS-232보다 먼 거리를 통신할 수 있는가#

1장 200m 떨어진 장비와 어떻게 통신할까#

1.1 RS-232 Cable을 그냥 길게 늘리면 될까#

다음과 같은 현장을 생각해보겠습니다.

중앙 Controller
       │
       │ 약 200m
       │
Gate Controller

두 장비 모두 Serial 통신을 지원합니다.

가장 단순한 생각은:

RS-232 Cable을
200m까지 연장하면 되지 않을까?

입니다.

하지만 장거리 환경에서는 다음 문제가 커질 수 있습니다.

Signal 감쇠

Noise 유입

Ground Potential Difference

Cable Capacitance

Signal 왜곡

특히 Motor, Inverter, 조명, 전원 Cable 등이 많은 산업 현장에서는 이러한 문제가 더 커질 수 있습니다.

그래서 장거리 장비 통신에서는 RS-422나 RS-485 같은 Differential Interface를 많이 사용합니다.

2장 RS-232와 RS-422·RS-485의 가장 큰 차이#

RS-232와 RS-422·RS-485의 가장 중요한 차이는 Signal을 판단하는 방식입니다.

RS-232는 대표적인 Single-Ended 방식입니다.

개념적으로:

Signal
   │
   │ 전압
   │
GND

처럼 Signal과 기준 Ground 사이의 전압으로 상태를 판단합니다.

반면 RS-422와 RS-485는 Differential 방식을 사용합니다.

Wire A ────────────────┐
                       │ 전압 차이
Wire B ────────────────┘

수신기는 한 선의 전압만 보는 것이 아니라 두 선 사이의 차이를 봅니다.

이 차이가 장거리 통신 안정성에 큰 영향을 줍니다.

3장 Differential Signal이란 무엇인가#

3.1 두 선의 차이를 읽는다#

차동 통신에서는 두 선에 서로 대응되는 Signal을 전달하고 수신기는:

VA - VB

의 관계를 보고 상태를 판단합니다.

개념적으로:

상태 A

Wire 1  ─── 높은 쪽
Wire 2  ─── 낮은 쪽

다른 상태에서는 두 선의 관계가 반대로 바뀝니다.

중요한 것은 절대 전압 하나가 아니라 두 선 사이의 전압 차이입니다.

3.2 그래서 Noise에 강하다#

Cable을 따라 외부 Noise가 들어온다고 하겠습니다.

두 선이 물리적으로 가까이 배치되어 있다면 외부 Noise가 비슷한 형태로 두 선에 유입될 가능성이 커집니다.

예:

원래 Signal

A = +1
B = -1

외부 Noise +3이 비슷하게 유입

A = +4
B = +2

절대 전압은 크게 변했지만 두 선의 차이는:

A - B = 2

로 유지될 수 있습니다.

수신기는 이 차이를 이용하므로 공통적으로 들어온 Noise의 영향을 상당 부분 줄일 수 있습니다.

4장 Common-Mode Noise란 무엇인가#

두 Signal Line에 비슷하게 나타나는 Noise 성분을 흔히 Common-Mode Noise라고 합니다.

개념적으로:

        Noise
          ↓

A ───────────── + Noise

B ───────────── + Noise

Differential Receiver는:

A - B

를 보기 때문에 두 선에 동일하게 들어온 성분은 차분 과정에서 상당 부분 상쇄될 수 있습니다.

4.1 그렇다고 모든 Noise가 사라지는 것은 아니다#

현실에서는 Noise가 두 선에 완전히 동일하게 들어오지 않습니다.

Cable 구조, 배선 위치, Ground 상태, 주변 전기장 등의 영향으로 차이가 생길 수 있습니다.

또한 Transceiver가 허용할 수 있는 Common-Mode Voltage 범위를 벗어나면 정상적인 통신을 보장할 수 없습니다.

따라서:

Differential
=
Noise에 절대 영향을 받지 않는다

는 뜻이 아닙니다.

정확하게는 Single-Ended 방식보다 Common-Mode Noise에 강한 구조라고 이해해야 합니다.

5장 Twisted Pair를 사용하는 이유#

RS-422와 RS-485에서는 Twisted Pair Cable을 많이 사용합니다.

두 선을 서로 꼬아 놓은 Cable입니다.

A ~~~ B ~~~ A ~~~ B ~~~

이 구조는 두 Signal Line이 외부 전자기장에 가능한 한 비슷하게 노출되도록 도와줍니다.

그 결과 Differential Receiver가 제거하기 쉬운 형태의 Common-Mode Noise가 만들어지도록 하는 데 도움이 됩니다.

5.1 아무 Cable이나 쓰면 되는 것은 아니다#

장거리 통신에서는 다음을 함께 고려해야 합니다.

Cable Characteristic Impedance

Wire Gauge

Cable Capacitance

Shield 구조

배선 거리

Baud Rate

주변 Noise 환경

RS-485라고 해서 아무 전선을 연결해도 안정적으로 수백 미터를 통신할 수 있다는 뜻은 아닙니다.

6장 RS-422는 어떤 구조인가#

RS-422는 Differential Driver를 사용하는 Serial Interface 표준입니다.

대표적인 장점은:

장거리 전송

Noise 내성

Differential Signaling

여러 Receiver 연결 가능

입니다.

6.1 RS-422는 반드시 1:1만 가능한가#

그렇지는 않습니다.

RS-422는 흔히:

1 Driver
↓
1 Receiver

형태의 Point-to-Point 통신에 사용되지만 하나의 Driver에 여러 Receiver를 연결하는 Multi-drop 형태도 가능합니다.

개념적으로:

        ┌─ Receiver A
Driver ─┼─ Receiver B
        └─ Receiver C

다만 여러 장비가 동일 Bus에서 번갈아 송신하는 RS-485의 Multi-point 구조와는 성격이 다릅니다.

7장 RS-422의 4선식 통신#

RS-422 장비에서는 흔히:

TX+
TX-

RX+
RX-

형태를 볼 수 있습니다.

개념적으로:

장비 A                         장비 B

TX+ ──────────────────────── RX+
TX- ──────────────────────── RX-

RX+ ←──────────────────────── TX+
RX- ←──────────────────────── TX-

처럼 송신 Pair와 수신 Pair가 분리됩니다.

따라서 양방향 통신을 동시에 수행하는 Full Duplex 구성에 적합합니다.

8장 RS-485는 어떤 구조인가#

RS-485 역시 Differential Signal을 사용하지만 산업 현장에서 특히 중요한 특징이 있습니다.

바로 여러 Transceiver가 하나의 Bus를 공유할 수 있다는 점입니다.

개념적으로:

        ┌─ Device 1
        │
Bus ────┼─ Device 2
        │
        ├─ Device 3
        │
        └─ Device 4

이 때문에:

PLC

Sensor

Controller

계측기

출입통제 장비

산업용 Terminal

같은 여러 장비를 연결하는 데 널리 사용됩니다.

9장 RS-485 2선식 Half Duplex#

현장에서 자주 보는 RS-485 구성입니다.

A ─────────────────────────────

B ─────────────────────────────

같은 한 쌍의 Wire를 여러 장비가 공유합니다.

한 Pair를 송신과 수신에 함께 사용하기 때문에 일반적으로 Half Duplex로 운용합니다.

즉:

Device A 송신
↓
나머지 Device 수신

A 송신 종료
↓
다른 Device 송신 가능

과 같은 방식입니다.

10장 RS-485도 Full Duplex가 가능한가#

가능합니다.

4선식 RS-485에서는 송신 Pair와 수신 Pair를 분리하여 Full Duplex 형태로 구성할 수 있습니다.

TX Pair
A+
A-

RX Pair
B+
B-

따라서:

RS-485
=
무조건 Half Duplex

라고 이해하면 안 됩니다.

정확하게는 현장에서 많이 사용하는 2선식 RS-485가 Half Duplex인 경우가 많다고 보는 것이 좋습니다.

11장 RS-422와 RS-485의 차이#

대표적인 차이를 정리하면 다음과 같습니다.

항목 RS-422 RS-485
Signal 방식 Differential Differential
대표적 연결 1 Driver + 여러 Receiver 가능 여러 Transceiver가 Bus 공유 가능
양방향 구성 4선 Full Duplex가 일반적 2선 Half Duplex 또는 4선 Full Duplex
Multi-drop Receiver 중심으로 가능 Multi-point Bus 구성에 적합
장거리 적합 적합
Noise 환경 RS-232보다 유리 RS-232보다 유리
산업 장비 사용됨 매우 널리 사용됨

둘은 비슷해 보이지만 Bus를 누가 Drive할 수 있는가라는 측면에서 큰 차이가 있습니다.

12장 RS-485에서 여러 장비가 동시에 송신하면 어떻게 될까#

2선식 RS-485 Bus에는 여러 장비가 연결될 수 있습니다.

그런데 두 장비가 동시에 Driver를 활성화하고 서로 다른 데이터를 보내면 문제가 생깁니다.

Device A
송신

        ┐
        ├── Bus 충돌 가능
        ┘

Device B
송신

따라서 어느 장비가 언제 송신할지를 상위 Protocol에서 결정해야 합니다.

대표적으로:

Master / Slave

Request / Response

Address 기반 Polling

Token 방식

등을 사용할 수 있습니다.

RS-485 자체가 장비 Address나 송신 순서를 자동으로 결정해주는 것은 아닙니다.

13장 RS-485는 Protocol이 아니다#

매우 중요한 구분입니다.

RS-485는:

전기적 통신 Interface

입니다.

다음과 같은 것은 별도의 상위 Protocol입니다.

Modbus RTU

BACnet MS/TP

DMX512

제조사 전용 Protocol

따라서:

RS-485를 사용한다

고 해서 상대 장비와 자동으로 통신할 수 있는 것은 아닙니다.

양쪽이 동일한 Protocol을 사용해야 합니다.

14장 A와 B는 무엇을 의미할까#

RS-485 장비에서는 흔히:

A
B

단자를 봅니다.

문제는 제조사마다 A와 B 표기의 의미를 다르게 사용하는 사례가 있다는 것입니다.

어떤 문서에서는:

A = -
B = +

처럼 표현하고 다른 장비에서는 반대로 표기할 수 있습니다.

그래서:

A는 무조건 +
B는 무조건 -

처럼 외우면 안 됩니다.

가장 안전한 방법은 제조사 Manual에서:

A

B

+

-

D+

D-

표기 관계를 확인하는 것입니다.

15장 종단저항은 왜 필요한가#

Cable이 길어지고 Signal Edge가 빠르면 전송선에서 Reflection이 문제가 될 수 있습니다.

Signal이 Cable 끝에서 반사되어 돌아오면 원래 Signal과 겹치면서 파형이 왜곡될 수 있습니다.

송신
──────→ Cable 끝

             ↓

          Reflection

←────────────

이를 줄이기 위해 전송선의 특성 임피던스에 맞는 Termination Resistor를 사용합니다.

16장 왜 120Ω이라는 숫자를 자주 볼까#

RS-485용 Twisted Pair Cable은 약 120Ω의 Characteristic Impedance를 갖도록 설계되는 경우가 많습니다.

그래서 다음과 같은 종단저항을 흔히 볼 수 있습니다.

120Ω

하지만:

RS-485
=
무조건 120Ω

이라고 외우는 것은 좋지 않습니다.

실제 값은 Cable 특성, 장비 설계, 제조사 권장사항을 확인해야 합니다.

17장 종단저항은 어디에 설치할까#

일반적인 Bus Topology에서는 전송선의 양 끝에 종단을 두는 구성이 흔합니다.

120Ω                               120Ω
 │                                   │
[A/B]──Device──Device──Device──────[A/B]

Bus 중간의 모든 장비마다 종단저항을 넣는 방식은 일반적으로 바람직하지 않습니다.

종단이 지나치게 많으면 Driver 부하가 커질 수 있습니다.

18장 Star 배선은 왜 문제가 될 수 있을까#

RS-485 Bus를 다음처럼 구성한다고 해보겠습니다.

             Device B
                │
                │
Device A ───── HUB ───── Device C
                │
                │
             Device D

수동 배선으로 Branch가 길게 갈라지는 Star 형태는 Signal Reflection과 Stub 문제를 키울 수 있습니다.

그래서 일반적인 RS-485에서는:

Device ─ Device ─ Device ─ Device

와 같은 Daisy-chain 형태를 선호하는 경우가 많습니다.

물론 Active Hub나 Repeater를 사용하는 구성은 별개입니다.

19장 Stub은 왜 짧게 해야 할까#

Main Bus에서 장비까지 갈라지는 짧은 선을 Stub이라고 합니다.

Main Bus ───────────────

              │
              │ Stub
              │
           Device

Stub가 지나치게 길면 별도의 전송선처럼 동작하면서 Reflection을 만들 수 있습니다.

따라서 특히 Baud Rate가 높을수록 Stub 길이를 짧게 유지하는 것이 중요합니다.

정확한 허용 길이는 Baud Rate, Cable, Transceiver 특성에 따라 달라집니다.

20장 Bias 저항은 왜 필요한가#

RS-485 Bus에서 아무 장비도 송신하지 않는 순간을 생각해보겠습니다.

모든 Driver
High Impedance

이때 Bus 상태가 불확정해질 수 있습니다.

Noise가 들어오면 Receiver가 의미 없는 상태 변화를 감지할 가능성이 있습니다.

이를 방지하기 위해 Bus에 기본 상태를 만들어주는 Bias Network를 사용할 수 있습니다.

21장 Bias는 단순한 Pull-up과 Pull-down 이상이다#

흔히:

Pull-up

Pull-down

저항을 사용해 Idle 상태를 정의합니다.

이를 Fail-safe Biasing이라고 부르기도 합니다.

하지만 최신 RS-485 Transceiver 중에는 내부 Fail-safe 기능을 제공하는 경우도 있습니다.

따라서 외부 Bias 저항은:

무조건 설치

가 아니라 장비와 Transceiver 설계를 확인해 결정해야 합니다.

22장 Bias 저항도 아무 곳에 여러 개 넣으면 안 된다#

여러 장비에 각각 Bias Network가 들어가면 전체 Bus의 부하가 달라질 수 있습니다.

예:

Device 1
Bias

Device 2
Bias

Device 3
Bias

Device 4
Bias

가 모두 동시에 동작하면 예상보다 낮은 저항 부하가 만들어질 수 있습니다.

따라서 Bias를 어디에서 제공하는지 시스템 전체를 확인해야 합니다.

23장 Ground는 없어도 되는가#

RS-485는 Differential 방식이므로:

A
B

만 있으면 무조건 된다고 생각하기 쉽습니다.

하지만 실제 Transceiver에는 허용 가능한 Common-Mode Voltage 범위가 존재합니다.

두 장비의 Ground Potential Difference가 너무 커지면 Differential Signal이 정상이어도 Receiver 입력 범위를 벗어날 수 있습니다.

따라서 시스템 설계에서는 Signal Reference와 Ground Potential Difference를 함께 고려해야 합니다.

24장 Ground를 아무렇게나 묶어도 되는 것은 아니다#

반대로:

Ground가 필요하다
↓
모든 장비 접지를 아무렇게나 연결한다

도 잘못된 접근입니다.

산업 현장에서는:

Protective Earth

Chassis Ground

Signal Ground

Cable Shield

가 서로 다른 목적을 가질 수 있습니다.

잘못 연결하면 Ground Loop가 생길 수도 있습니다.

따라서 Ground와 Shield 구성은 장비 제조사와 현장 전기 설계 기준을 따라야 합니다.

25장 Shield는 무조건 한쪽만 접지해야 할까#

흔히:

Shield는 한쪽만 접지한다.

라는 규칙을 듣습니다.

하지만 이것을 모든 산업 통신 Cable에 적용할 수는 없습니다.

Shield Ground 방식은:

Cable 종류

주파수 환경

장비 구조

Equipotential Bonding

EMC 설계

현장 접지 체계

에 따라 달라질 수 있습니다.

따라서 한쪽 접지를 절대 규칙으로 사용해서는 안 됩니다.

시스템 전체의 EMC와 Ground 설계에 따라 제조사 지침을 따르는 것이 중요합니다.

26장 RS-422·RS-485는 얼마나 멀리 갈 수 있을까#

RS-422·RS-485 설명에서 흔히:

1200m

라는 숫자를 볼 수 있습니다.

하지만 이 숫자를 절대적인 최대 거리로 이해해서는 안 됩니다.

실제 통신 가능 거리는:

Baud Rate

Cable 특성

Cable 길이

Transceiver

Termination

Topology

Noise

Ground Difference

Stub

등에 영향을 받습니다.

일반적으로 전송 속도를 높일수록 허용 가능한 Cable 길이는 줄어드는 경향이 있습니다.

27장 Baud Rate와 거리는 Trade-off 관계다#

개념적으로:

낮은 Baud Rate
→ 장거리 구성에 상대적으로 유리

높은 Baud Rate
→ 거리와 배선 품질에 더 민감

합니다.

따라서:

115200 baud로
1km가 항상 가능하다

같은 식의 판단은 위험합니다.

장비 제조사의 거리·속도 조건을 확인해야 합니다.

28장 RS-232와 비교하면 무엇이 달라질까#

대표적인 차이를 정리하면 다음과 같습니다.

항목 RS-232 RS-422·RS-485
Signal Single-Ended Differential
Noise 내성 상대적으로 낮음 상대적으로 높음
거리 비교적 짧은 환경 장거리 구성에 유리
장비 수 기본적으로 1:1 여러 Receiver 또는 Multi-point 가능
Cable Signal + GND Twisted Pair 중심
Ground 영향 상대적으로 큼 차동 방식이지만 Common-Mode 범위 고려 필요
산업 현장 Console·근거리 장비 장거리·다중 장비

29장 RS-422를 선택하기 좋은 경우#

예를 들어:

송신 장비 한 대

수신 장비 한 대 또는 여러 수신기

장거리

양방향 Full Duplex 필요

와 같은 환경에서는 RS-422를 검토할 수 있습니다.

대표 구조:

Controller

TX+ / TX-
↓
Device RX+ / RX-

Controller

RX+ / RX-
↑
Device TX+ / TX-

처럼 송수신 Pair를 분리합니다.

30장 RS-485를 선택하기 좋은 경우#

다음과 같은 환경에서는 RS-485가 매우 실용적입니다.

Controller 1대

Sensor 여러 대

하나의 Bus

장거리

산업 Noise 환경

예:

Controller
    │
    ├─ Sensor 1
    │
    ├─ Sensor 2
    │
    ├─ Sensor 3
    │
    └─ Sensor 4

특히 장비 Address를 기반으로 하나씩 질의하는 Protocol과 잘 맞습니다.

대표적인 예가 Modbus RTU입니다.

31장 주차관제 시스템에서는 어떻게 사용할까#

예를 들어 중앙 Controller와 여러 주차 설비가 있다고 하겠습니다.

Controller
   │
   ├── Device 1
   ├── Device 2
   ├── Device 3
   └── Device 4

장비가 비교적 멀리 떨어져 있고 적은 양의 상태·제어 데이터를 주고받는다면 RS-485 기반 구성이 사용될 수 있습니다.

반면 특정 두 장비 사이에 안정적인 Full Duplex 장거리 연결이 필요하다면 RS-422가 사용될 수도 있습니다.

실제 선택은 장비가 지원하는 Interface와 Protocol이 우선입니다.

32장 RS-485에서 Address가 필요한 이유#

RS-485 Bus에는 여러 장비가 연결될 수 있습니다.

그러면 다음 질문이 생깁니다.

이 명령은 어느 장비에게 보내는 것인가?

그래서 상위 Protocol에서 Address를 사용하는 경우가 많습니다.

예:

STX

Address
0x03

Command
0x10

Data

CRC

ETX

Bus에 있는 장비들은 Message를 확인하고 자신에게 해당하는 Address인 장비만 응답합니다.

이 Address 구조는 RS-485 표준 자체가 정의하는 것이 아니라 상위 Protocol이 정의합니다.

33장 RS-485에서 Packet 충돌은 어떻게 막을까#

대표적인 Request/Response 구조:

Master
↓
Device 3 요청

Device 1
무시

Device 2
무시

Device 3
응답

Device 4
무시

처럼 동작합니다.

이렇게 하면 한 번에 하나의 장비만 응답하게 만들 수 있습니다.

다만 다음을 설계해야 합니다.

Response Timeout

Turnaround Time

Retry

Address

Collision 방지

Duplicate 처리

이는 RS-485의 전기 규격보다 상위 Protocol 영역입니다.

34장 Driver Enable은 무엇인가#

2선식 RS-485에서는 하나의 Transceiver가 같은 Pair를 이용해 송신과 수신을 합니다.

따라서 송신할 때 Driver를 Bus에 연결하고, 송신이 끝나면 Driver를 해제해야 합니다.

개념적으로:

수신 대기
↓
Driver Disabled

송신 시작
↓
Driver Enabled

Data 전송
↓
송신 완료

Driver Disabled
↓
수신 대기

입니다.

35장 송신 후 너무 늦게 Bus를 놓으면#

Device A가 응답을 끝냈는데 Driver를 계속 Enable하고 있다고 하겠습니다.

다음 장비가 송신하려고 할 때:

Device A
Driver ON

Device B
Driver ON

이 겹치면서 Bus 충돌 문제가 생길 수 있습니다.

따라서 Half Duplex RS-485에서는 송신 종료 시점을 정확히 판단하는 것이 중요합니다.

36장 RTS를 RS-485 방향 제어에 사용하기도 한다#

일부 RS-232-to-RS-485 Converter나 Serial Hardware에서는 RTS Signal을 이용해:

RTS ON
→ Transmit

RTS OFF
→ Receive

형태로 Driver Enable을 제어하기도 합니다.

하지만 이것은 앞서 살펴본:

RTS / CTS Hardware Flow Control

과 같은 개념이 아닙니다.

여기서는 RTS를 RS-485 송수신 방향 제어 신호로 재사용하는 것입니다.

37장 최근 Converter는 자동 방향 제어를 지원하기도 한다#

일부 RS-485 Converter와 Transceiver는 Data 송수신을 감지해 Driver Enable을 자동으로 제어합니다.

이를 흔히:

Auto Direction

Auto TX Enable

등으로 표현합니다.

이런 장비에서는 Application이 RTS를 직접 조작하지 않아도 되는 경우가 있습니다.

하지만 실제 동작 방식과 Turnaround Timing은 장비 문서를 확인해야 합니다.

38장 A와 B를 바꾸면 어떤 일이 생길까#

장비 두 대의 Differential Pair 극성이 서로 반대로 연결되면 정상적으로 데이터를 해석하지 못할 수 있습니다.

증상은:

완전 무응답

Framing Error

깨진 Data

CRC Error

등으로 나타날 수 있습니다.

다만 앞에서 설명했듯 제조사마다 A/B Naming 관례가 다를 수 있으므로:

A끼리 연결했으니 무조건 정상

이라고 판단하면 안 됩니다.

Manual의 +/-, D+/D-, Non-inverting/Inverting 표기를 함께 확인하는 것이 좋습니다.

39장 Oscilloscope에서는 무엇을 볼까#

RS-422·RS-485 장애를 분석할 때 Oscilloscope를 사용하면 다음을 확인할 수 있습니다.

Differential Signal

Signal Amplitude

Noise

Reflection

Edge 왜곡

Common-Mode Voltage

가능하다면 단순히 A-GND와 B-GND만 보는 것보다 두 Signal의 Differential 관계를 함께 보는 것이 좋습니다.

측정 방법과 Probe 연결은 장비의 Ground 구조와 전압 범위를 고려해야 합니다.

40장 Multimeter로 볼 수 있는 것과 없는 것#

Multimeter는 다음을 확인하는 데 도움이 될 수 있습니다.

Cable 연속성

단선

Short

DC Offset

일부 Bias 상태

하지만 빠르게 변하는 Serial Data Waveform이나 Reflection을 정확하게 분석하는 데는 한계가 있습니다.

그런 문제는 Oscilloscope나 적절한 Serial Analyzer가 더 유용합니다.

41장 현장 장애 — 가까운 장비는 되고 먼 장비는 안 된다#

이런 증상이 있다면 다음을 확인합니다.

Cable 길이

Baud Rate

Termination

Cable 종류

Noise

Ground Potential Difference

Topology

Stub

단순히:

RS-485 Transceiver가 고장났다.

라고 판단하기 전에 배선 전체를 보는 것이 중요합니다.

42장 현장 장애 — 장비를 하나 더 연결했더니 전체가 안 된다#

기존:

Device 1
Device 2
Device 3

정상

신규 장비 추가:

Device 4

후 전체 Bus가 불안정해졌다고 하겠습니다.

가능한 원인은:

잘못된 A/B 연결

추가 Termination

과도한 Bias

장비 Address 충돌

긴 Stub

불량 Transceiver

Ground Difference

등입니다.

특히 장비마다 내부 Termination이나 Bias가 기본으로 활성화되어 있는지 확인할 필요가 있습니다.

43장 현장 장애 — 특정 시간에만 통신이 깨진다#

예:

낮에는 정상

야간 조명 ON
↓
CRC Error 증가

또는:

Motor 동작
↓
통신 장애

가 발생한다면 외부 EMI와 Ground 상태를 의심할 수 있습니다.

이 경우:

Cable Route

Twisted Pair

Shield

Bonding

Ground

Transceiver Isolation

등을 점검합니다.

44장 절연형 RS-485가 필요한 경우#

서로 멀리 떨어진 장비 사이에서 Ground Potential Difference가 크거나 전기적으로 Noise가 심한 환경에서는 Isolated RS-485 Transceiver나 Isolated Converter를 검토할 수 있습니다.

구조:

Controller
↓
Isolation
↓
RS-485
↓
Cable
↓
Isolation
↓
Remote Device

처럼 전기적 절연을 추가합니다.

이는 Ground Loop와 Surge 영향 등을 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다.

45장 Surge와 낙뢰 환경도 고려해야 한다#

실외 장거리 Cable은 건물 내부의 짧은 Cable보다 더 많은 전기적 위험에 노출될 수 있습니다.

예:

Lightning-induced Surge

Ground Potential Rise

ESD

Power Line Coupling

따라서 환경에 따라:

Surge Protection

Isolation

Shield

Grounding

적절한 Cable Route

를 함께 설계해야 합니다.

RS-485라는 이유만으로 Surge에 안전한 것은 아닙니다.

46장 RS-422와 RS-485 선택 기준#

다음과 같이 생각하면 편합니다.

두 지점 간 장거리 Full Duplex가 중요한 경우#

RS-422 검토

여러 장비가 하나의 Bus를 공유해야 하는 경우#

RS-485 검토

이미 장비 제조사가 Interface를 지정한 경우#

제조사 Interface 우선

입니다.

현장에서는 이론적으로 어떤 Interface가 더 좋은가보다 연결할 장비가 무엇을 지원하는가가 더 중요한 경우가 많습니다.

47장 RS-422·RS-485 현장 점검 순서#

장비가 통신하지 않는다면 다음 순서로 확인합니다.

1. RS-422인지 RS-485인지
↓
2. 2선인지 4선인지
↓
3. Pinout 확인
↓
4. A/B 또는 +/− 정의 확인
↓
5. Cable 연속성
↓
6. Topology 확인
↓
7. Termination 확인
↓
8. Bias 확인
↓
9. Ground·Common-Mode 확인
↓
10. Baud·Parity·Stop Bit 확인
↓
11. Address 확인
↓
12. 실제 Packet 확인

48장 RS-422·RS-485 체크리스트#

확인 항목 점검 내용
Interface RS-422 / RS-485
Wire 2선 / 4선
Signal Differential Pair 확인
A/B 제조사 Pinout 확인
Cable Twisted Pair·특성 확인
Topology Bus·Stub 확인
Termination 끝단 위치와 값
Bias 누가 제공하는지 확인
Ground Common-Mode 범위 확인
Baud Rate 양쪽 일치
Data Bits 양쪽 일치
Parity 양쪽 일치
Stop Bits 양쪽 일치
Address Protocol 주소 충돌 여부
Driver Enable Half Duplex 방향 제어
Protocol Modbus 또는 제조사 Protocol

49장 흔히 하는 잘못된 판단#

49.1 RS-485는 무조건 2선식이다#

아닙니다.

2선 Half Duplex가 흔하지만 4선 Full Duplex 구성도 가능합니다.

49.2 RS-485는 Protocol이다#

아닙니다.

RS-485는 Electrical Interface입니다.

49.3 A는 무조건 +이고 B는 무조건 -다#

제조사 Naming 관례가 다를 수 있으므로 Manual을 확인해야 합니다.

49.4 RS-422는 무조건 1:1이다#

아닙니다.

하나의 Driver에 여러 Receiver를 연결할 수 있는 구성도 가능합니다.

49.5 RS-485면 1200m까지 무조건 통신된다#

아닙니다.

거리와 Baud Rate, Cable, Topology, Noise 등의 영향을 받습니다.

49.6 모든 장비에 120Ω을 넣으면 안정적이다#

아닙니다.

일반적인 Bus에서는 전송선 끝단의 Termination이 핵심이며 과도한 Termination은 부하를 증가시킬 수 있습니다.

49.7 Shield는 항상 한쪽만 Ground한다#

절대 규칙이 아닙니다.

전체 EMC·Bonding·Grounding 설계를 기준으로 판단해야 합니다.

50장 자기 점검#

50.1 RS-422와 RS-485가 Noise에 강한 이유는 무엇인가#

두 Signal Line 사이의 전압 차이를 사용하는 Differential Signaling을 사용하기 때문입니다.

50.2 RS-485는 왜 여러 장비 연결에 적합한가#

여러 Transceiver가 동일 Bus를 공유할 수 있도록 설계되었기 때문입니다.

50.3 종단저항은 왜 사용하는가#

전송선 끝에서 발생하는 Signal Reflection을 줄이기 위해 사용합니다.

50.4 Bias 저항은 왜 사용하는가#

아무 Driver도 Bus를 Drive하지 않을 때 Receiver가 안정적인 Idle 상태를 판단하도록 돕기 위해 사용합니다.

50.5 RS-485에서 Address는 누가 정의하는가#

RS-485 자체가 아니라 Modbus나 제조사 전용 Protocol 같은 상위 Protocol이 정의합니다.

51장 이 글을 마치며#

RS-422와 RS-485가 장거리 산업 통신에서 오래 사용되는 이유는 단순히:

RS-232보다 신형이기 때문

이 아닙니다.

핵심은 Differential Signaling입니다.

RS-232

Signal
↕
Ground

와 달리:

RS-422 / RS-485

Signal A
↕

Signal B

의 차이를 이용해 데이터를 판단합니다.

이 구조 덕분에 장거리와 Noise가 많은 환경에서 상대적으로 유리합니다.

여기에 실제 현장에서는:

Twisted Pair

Termination

Bias

Topology

Ground

Common-Mode Voltage

Driver Enable

Protocol Address

까지 함께 고려해야 합니다.

특히 다음 다섯 가지를 기억하면 됩니다.

RS-422와 RS-485는 Differential Signal을 이용하는 전기적 Interface입니다.

RS-422는 하나의 Driver와 여러 Receiver를 연결할 수 있고, RS-485는 여러 Transceiver가 하나의 Bus를 공유하는 구성에 적합합니다.

RS-485는 2선 Half Duplex가 흔하지만 4선 Full Duplex 구성도 가능합니다.

A/B 명칭과 Bias·Termination 방식은 제조사와 장비 설계에 따라 확인해야 합니다.

RS-485가 장거리 통신에 유리하더라도 Cable·Topology·Ground·Noise·Baud Rate를 잘못 설계하면 통신 장애가 발생합니다.

RS-422와 RS-485를 제대로 이해한다는 것은 단순히:

RS-232보다 멀리 간다.

라고 외우는 것이 아닙니다.

왜 두 선의 전압 차이가 Noise에 강한지, 여러 장비가 같은 Bus를 사용할 때 누가 언제 Line을 Drive하는지, 그리고 Cable 끝에서 Signal이 어떻게 반사되는지까지 연결해서 이해하는 것이 핵심입니다.

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