02. 아날로그(Analog)와 디지털(Digital) 이야기
산업현장에서 기기들 간에 정보를 전달할 일이 필연적으로 생깁니다. 온도 센서에서 PLC(제어장치)에 온도정보를 전달하고 PLC에서는 그 정보를 처리하여 설정 온도 값을 맞히기 위하여 스팀조절밸브에 밸브 개방 정도를 전송하게 됩니다. 또 사용자가 펌프 동작버튼을 누르면 펌프가 동작하고 위치센서는 밸브의 개폐상태를 PLC에 전송합니다. 이러한 정보의 전송을 신호라고 표현합니다. 현장에서 쓰이는 신호 방식에는 디지털 신호와 아날로그 신호가 있습니다.
1. 아날로그와 디지털의 차이
디지털과 아날로그의 차이점은 디지털은 불연속적이고 아날로그는 연속적이라는 것입니다. 우리가 사는 세상은 아날로그이지만 그것을 정보화하는 과정에서 디지털로 바뀌게 됩니다. 가령 시간은 연속적으로 흘러가고 있는데 우리는 시간을 표현할 때 1시 정각, 1시 1분, 이런 식으로 끊어서 표현하게 됩니다. 자연의 사물이 모니터에 표시되는 것도 아날로그가 디지털로 바뀌는 것입니다. 연속적인 형태의 사물이 모니터에 표시될 때에는 수많은 점(해상도)으로 표현되게 됩니다. 연속적인 아날로그를 디지털로 얼마나 잘게 쪼개느냐를 ‘분해능’이라고 하며, ‘분해능’이 높을수록 고급 정보라고 할 수 있습니다.
2. 디지털 신호
디지털 신호에는 ON, OFF 신호와 통신이 있습니다.
1) ON, OFF 신호
ON, OFF 신호는 가장 단순한 신호전달 체계로써 켰다, 껐다 신호입니다. 멀리서 깃발을 들어서 신호를 알리는 방식이 ON, OFF 신호입니다. 스위치를 ON 하면 전등이 켜지고 스위치를 OFF 하면 전등이 꺼지는 것도 ON, OFF 신호입니다. 아주 간단한 신호이죠. 전기장치 간의 ON, OFF 신호는 전압으로 하게 됩니다. 예를 들어 5V의 전기가 흐르면 ON 신호이고 0V, 즉 전기가 흐르지 않으면 OFF 신호입니다. 산업현장에서 밸브가 열림과 닫힘, 펌프의 작동정지 등의 상태를 전송할 때 사용합니다.
2) 통신
통신은 단순한 켰다, 껐다(ON, OFF)가 아니라 켰다, 끄기를 엄청나게 빠른 속도로 반복하여 언어를 만들어내는 것입니다. 문자, 숫자 등을 다 표현할 수 있습니다. ON, OFF를 1과 0의 신호로 하여 1과 0의 조합으로 수많은 신호를 만들어냅니다. 1이나 0 같은 디지털 한 개를 1 BIT라고 하는데 가령 16 BIT(1 WORD)를 신호 한 단위로 한다면 216=65,536개의 신호를 만들 수가 있습니다. 신호의 전송속도는 다양하며 저희 현장에서는 약 9,600~115,200 bps(초당 비트 수) 정도를 통신속도로 사용합니다.
통신장치가 1초에 9,600~115,200번을 ON, OFF 한다는 것이죠. 통신 규격이 여러 가지여서 통신방식에 대한 규격은 RS232C, RS485, Ethernet 등이 있으며 통신언어(프로토콜)도 여러 가지가 있습니다. 설비 간의 통신을 하기 위해서는 이러한 통신방식이나 프로토콜을 통일시켜야 합니다. 사람으로 치자면 음성통화로 할지 문자메시지로 할지를 통일하고 한국어로 얘기할지 영어로 얘기할지를 통일하는 셈이죠.
지금까지 산업현장에서 사용되는 신호의 기본적인 정보를 전해드렸습니다. 일상적인 예를 활용하여 이야기를 쉽게 전달하기 위해 노력했는데, 어떠셨나요? 여러분에게 도움이 되는 정보가 되었길 바랍니다. 감사합니다.