산업 현장을 인터넷에 연결하라: W5500 + M95(GSM) + RS485 기반 지능형 IoT 컨트롤러
W5500·M95·RS485·I/O를 통합한 산업용 IoT 게이트웨이
WIZnet - W5500
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원문링크 : " https://www.instagram.com/p/DRgKhA7kT3t/?img_index=2 "
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1) Introduction
본 프로젝트는 알 수 없는 MCU 를 중심으로, WIZnet W5500 Ethernet, Quectel M95 GSM(GPRS), RS485 산업용 통신, 그리고 4채널 외부 입출력 제어를 결합하여 제작된 산업용 IoT 게이트웨이 겸 리모트 컨트롤러입니다.
해당 보드는 24V 산업용 전원 입력을 기반으로 설계되었으며, 다음과 같은 목적을 수행하도록 만들어졌습니다.
현장 RS485 장치(Modbus RTU 등)와 통신
Ethernet 또는 GSM을 통한 설비 원격 모니터링
Dual SIM 기반 통신 이중화
4개의 외부 장치 제어(릴레이/트랜지스터 출력)
현장 신호(OPTO 절연 입력) 처리
즉, 현장을 인터넷으로 연결하고 제어하는 완전한 산업용 IoT 시스템입니다.
2) Required Components
주요 부품
W5500 Ethernet Controller (WIZnet)
Quectel M95 GSM/GPRS Module (Dual SIM 지원)
RS485 Transceiver (MAX485 호환)
Relay 또는 MOSFET 기반 4채널 출력부
Optocoupler(광절연) 입력부
산업용 24V → DC/DC 전원부
Unidentified MCU (PSoC4/STM32급 32bit MCU로 추정)
3) Hardware Setup
보드는 다음 4개 영역으로 구성됩니다:
✔ 통신 영역
W5500 기반 Ethernet
Quectel M95 GSM(GPRS)
Dual SIM 자동 전환
RS485 산업용 버스
✔ MCU 제어 영역
SPI 통신(W5500)
UART(M95 및 RS485)
I/O 제어(4채널 출력·입력)
✔ 전원 영역
24V 산업용 입력
DC/DC Step-down
GSM Peak 전류 대응 설계
ESD/TVS 보호
✔ 현장 인터페이스
4채널 외부제어 포트
릴레이/OPTO 절연
DIP 스위치 기반 ID 설정
4) Interface Explanation
✔ W5500 (SPI)
산업용 이더넷 통신
TCP/IP 오프로드
빠른 데이터 송수신
메인 네트워크 역할
✔ GSM/GPRS (UART) – Quectel M95
원격지 백업 통신
SMS/데이터 송신
Dual SIM 기반 통신사 이중화
Ethernet 장애 시 Fallback 지원
✔ RS485 (Differential Bus)
Modbus RTU 장비 연동
PLC/센서/계량기 नेटवर्क
장거리·노이즈 강한 산업용 버스
✔ 4채널 외부 제어
Relay 또는 트랜지스터 출력
펌프·밸브·경보장치 제어
OPTO 기반 입력 가능 (상태 감시용)
5) Wiring Table
| Function | Module | PIN | Purpose |
|---|---|---|---|
| SPI SCK | W5500 | SCK | Clock |
| SPI CS | W5500 | CS | Device select |
| UART TX/RX | M95 | TX/RX | GSM 통신 |
| SIM1/2 | M95 | SIM_IO | 자동 스위칭 |
| RS485 DE/RE | MAX485 | DE/RE | 송신 제어 |
| RS485 A/B | MAX485 | A/B | Differential bus |
| Relay/Output | I/O Port | CH1~CH4 | 외부 제어 |
| OPTO Input | I/O Port | CH1~CH4 | 절연 입력 |
| DIP Switch | Control | SW1~SW8 | 장비 ID/모드 설정 |
6) Software Environment Setup
MCU 펌웨어(C 기반, UART/SPI/RS485 드라이버)
W5500 Driver Porting
AT Command 기반 M95 통신 스택
Modbus RTU/Modbus TCP 스택
I/O 제어 및 장비 설정 로직
7) Full Code Examples
W5500 네트워크 초기화
M95 AT 초기화
RS485 송신
외부 장치 제어
8) Testing Steps
Ethernet Ping 및 TCP 연결 테스트
GSM 네트워크 등록(AT+CREG?)
SMS 송신 테스트
RS485 Modbus RTU Slave Read
4채널 출력/입력 테스트
DIP ID 변경 후 RS485 주소 변경 확인
9) Troubleshooting
| 문제 | 원인 | 해결 |
|---|---|---|
| Ethernet 연결 안 됨 | SPI 배선 오류 | CS/INT 확인 |
| M95 네트워크 불안정 | Peak 전류 부족 | 전원부 재설계 |
| RS485 데이터 손실 | DE/RE 제어 문제 | 타이밍 조정 |
| 출력 오동작 | 릴레이 드라이브 불량 | Flyback diode 확인 |
10) Use Cases & Market Potential
스마트 공장 설비 원격 모니터링
펌프·밸브 제어 시스템
태양광·배전·수처리 관리
가스·전력·유량 계량기 데이터 업로드
Ethernet + GSM 이중 안전망이 필요한 산업 인프라
RS485 장비(PLC, 센서, 미터기) → 서버 게이트웨이
11) Module/Chip Technical Overview
✔ W5500
TCP/IP 오프로드
고속·안정적
산업용 네트워크 표준
✔ M95 (GSM/GPRS)
저전력·저비용
Dual SIM 이중화
백업 통신에 특화
✔ RS485
Modbus RTU 핵심
장거리·노이즈 강함
✔ MCU(알 수 없음)
UART/SPI/I/O 통합 제어
IoT 게이트웨이 펌웨어 실행
12) Conclusion
본 보드는 W5500 Ethernet, M95 GSM, RS485, 4채널 외부 제어, 24V 산업용 입력을 하나로 통합한 고성능 IoT 컨트롤러입니다.
Ethernet을 메인 통신으로, M95를 백업 통신으로 사용하여 유무선 이중화를 제공하며,
RS485와 외부 I/O는 현장 장비와의 안정적인 연동을 보장합니다.
이는 제조·수처리·배전·스마트빌딩 등 실제 산업 환경에서 즉시 사용할 수 있는 완성도 높은 인프라 솔루션입니다.