이더캣(EtherCAT) 홈페이지에서의 설명 내용입니다.
이더캣(EtherCAT)은 유연한 토폴로지를 가진 고성능, 저비용의, 사용하기 쉬운 산업용 이더넷 기술입니다.
이것은 2003년에 소개되었고, 2007년부터 국제표준이 되었습니다. EtherCAT 테크놀로지 그룹은 EtherCAT을 홍보하고, EtherCAT의 지속적 개발을 책임지고 있습니다. EtherCAT은 또한 개방형 기술입니다. 누구나 EtherCAT을 구현하거나 사용하는 것이 허용됩니다.
동작 원리
EtherCAT의 중요한 기능적 원리는 EtherCAT 노드(디바이스)들이 이더넷 프레임을 어떻게 처리하는가에 있습니다. 각 노드는 프레임이 이동하는 동안 자신에게 전달된 데이터를 읽고, 그리고 자신의 데이터를 모두 프레임에 기록합니다. 이러한 동작원리는 스위치나 허브의 필요성을 없애면서 대역폭 이용률을 높일(사이클 당 한 프레임 정도면 통신을 위해 충분하다.) 수 있습니다.
네트워크 성능
EtherCAT이 프레임을 처리하는 독특한 방법은 EtherCAT을 가장 빠른 산업용 이더넷 기술이 되게 하였습니다. 어떤 다른 기술도 EtherCAT의 대역폭 이용률 또는 이에 상응하는 성능을 보여줄 수 없습니다.
유연한 토폴로지
EtherCAT 네트워크는 토폴로지에 제한을 받지 않으면서 최대 65,535개의 디바이스들을 연결할 수 있습니다: 라인, 버스, 트리, 스타-또는 그것들의 어떤 조합.
EtherCAT에서 이용하는 고속 이더넷 방식의 물리적 연결은 두 개의 디바이스들 사이의 거리를 최대 100m(330 ft.)까지 허용하며, 더 먼 거리는 광섬유의 사용으로 가능합니다.
EtherCAT은 또한 토폴로지의 유연성을 더할 수 있는 추가적인 기능을 가지고 있는데, 디바이스들에 대한 Hot Connect와 Hot Swap 기능 그리고 링 토폴로지를 통한 이중화 지원 등을 들 수 있습니다.
다용도
EtherCAT은 중앙 집중 시스템 및 분산 시스템 구조 모두에 적합합니다. EtherCAT은 마스터-슬레이브, 마스터-마스터, 슬레이브-슬레이브 통신을 지원하며 또한 하위의 필드버스들도 통합할 수 있습니다. 공장 전체 측면 에서, EtherCAT Automation Protocol(EAP)는 기존의 인프라를 모두 포괄할 수 있는 통신입니다.
사용의 편리성
전통적인 필드버스 시스템과 비교했을 때, Ether-CAT은 확실한 선택입니다. 노드 어드레스가 자동적으로 설정될 수 있고, 네트워크 설정이 필요 없으며, 진단 및 빠른 고장 위치 확인은 오류를 정확하게 찾아내게 합니다.
이런 고급 기능에도 불구하고, EtherCAT은 다른산업용 이더넷보다 사용하기 쉽습니다. 네트워크를 구성할 때 스위치를 사용하지 않고, MAC 또는IP 어드레스의 복잡한 조작이 요구되지 않습니다.
산업용 이더넷
EtherCAT은 네트워크의 실시간 기능을 저해하지 않으면서 일반적인 인터넷 기술을 함께 사용할 수 있습니다. EtherCAT의 “Ethernet over Ether-CAT” 프로토콜이 FTP, http, TCP/IP 그리고 그 밖의 다른 것들을 전송합니다.
기능적 안전(Functional Safety)
“Safety over EtherCAT”은 EtherCAT 그 자체와 같습니다-군살이 없고, 빠릅니다. 기능적 안전은 중앙 집중 및 분산 안전로직 모두를 위한 옵션과 함께 버스(통신) 안에 내장되어 있습니다.
“Black-Channel” 접근법 덕택에, “Safety over EtherCAT”은 다른 버스 시스템에서도 사용 가능합니다.
개방형 기술
EtherCAT은 국제적으로 표준화된 개방형 기술입니다. 이것은 누구나 자유롭게, 호환 가능한 형태로 그 기술을 사용할 수 있다는 의미입니다. 그러나 개방형 기술이라는 것이 누구나 제멋대로, 자신들의 요구에 맞게 EtherCAT을 변경할 수 있다는 의미는 아닙니다. 이렇게 되면 상호운용성에 문제가 생길 것입니다.
세계에서 가장 큰 필드버스 협회인 EtherCAT 테크놀로지 그룹은 EtherCAT이 개방성과 상호운용성을 유지하면서, 더 발전할 수 있도록 만들 책임이 있습니다.
사용되어 증명하다
현재 EtherCAT은 전세계적으로 광범위한 어플리케이션에 적용되고 있습니다.
EtherCAT은 셀 수 없이 많은 embedded system 뿐만 아니라 장비제어, 측정장비, 의료장비, 자동차 제조, 휴대용 장비 등에서도 사용되고 있습니다.
왜 이더캣을 사용하는가?
라인 토폴로지는 케이블 이중화를 위해 링 토폴로지로 확장됩니다. 이 이중화를 위해 마스터 디바이스가 필요로 하는 모든 것은 또 하나의 이더넷 포트이고, 슬레이브 디바이스는 이미 케이블 이중화를 지원합니다. 이것은 장비가 동작하는 동안에 디바이스 교체를 가능하게 합니다.
1. 뛰어난 성능
EtherCAT은 가장 빠른 산업용 이더넷 기술이지만, 그것은 또한 10억분의 1초의 정확도로 동기화합니다.
대상 시스템이 버스(통신) 시스템을 통해 제어되거나 또는 측정되는 모든 어플리케이션에서 이것은 큰 장점입니다.
빠른 반응 시간은 프로그램 처리 단계들 사이를 이동하는데 걸리는 대기 시간을 줄일 수 있게 동작하며, 이것은 어플리케이션 효율을 상당히 향상시킵니다. 마지막으로, EtherCAT 시스템 구조는 (같은 사이클 타임을 가정하면) 다른 버스(통신) 시스템과 비교해서 일반적으로 25-30%까지 CPU의 부하를 줄입니다. 최적으로 적용되었을때, EtherCAT의 성능은 향상된 정확성, 더 큰 처리량, 따라서 낮은 비용으로 이르게 됩니다.
2. 유연한 토폴로지
EtherCAT 어플리케이션들에서, 장비 구조가 네트워크 토폴로지를 결정하며, 다른 경우는 없습니다.
기존의 산업용 이더넷 시스템에서는, 접속할 수 있는 스위치와 허브의 갯수에 제한이 있고, 이러한 제약이 전체 네트워크 토폴로지를 제한합니다.
EtherCAT은 허브나 스위치를 필요로 하지 않기 때문에, 그런 제약이 없습니다. 요컨대, EtherCAT은 네트워크 토폴로지에 관해서는 사실상 제한이 없습니다. 라인, 트리, 스타 토폴로지와 그것들의 어떤 조합도 노드들의 숫자에 거의 제한 없이 구성할 수 있습니다. 자동 연결 탐지 덕분에, 노드와 네트워크 세그먼트는 동작하는 동안 연결을 끊을 수 있고 그리고 다시 연결할 수 있습니다.
EtherCAT이 동작하는 독특한 방식은 EtherCAT을 탁월한 “엔지니어의 선택”으로 만듭니다.
게다가, 다음과 같은 특징들은 특정 어플리케이션에 특히 유리합니다.
3. 쉽고 강력하다
구성, 진단, 유지보수는 시스템 비용에 원인이 되는 모든 요소입니다. 이더넷 필드버스는 이런 일을
아주 쉽게 만듭니다. EtherCAT은 자동적으로 어드레스를 할당하도록 설정될 수 있는데, 이는 수동 구성의 요구를 제거합니다. 낮은 버스 부하와 peer-to-peer 방식의 물리적 연결은 전자기 노이즈 내성을 향상시킵니다. 신뢰성 있는 네트워크는 잠재적인 방해를 정확한 위치까지 감지하는데, 이는 문제해결을 하는데 필요한 시간을 대폭 줄여줍니다. 시스템이 시작되는 동안, 네트워크는 어떤 불일치도 감지하기 위해 계획된 레이아웃과 실제 레이아웃을 비교합니다.
또한 EtherCAT 성능은 네트워크 튜닝의 필요성을 제거함으로써 시스템을 구성하는 동안에 도움을 줍니다. 큰 대역폭(bandwidth) 덕분에, 제어 데이터와 함께 추가적인 TCP/IP를 전송할 수 있는 능력이 있습니다. 그러나 EtherCAT 자체는 TCP/IP에 기반을 두지 않기 때문에, MAC-주소나 IP-주소를 관리하거나 또는 IP 전문가들에게 스위치와 라우터를 설정하게 할 필요가 없습니다.
4. Safety(안전) 통합
네트워크 구조의 통합된 부분으로써 기능적 safety(안전), Functional Safety over EtherCAT(FSoE)은 문제 없습니다. FSoE는 2005년 시장에 출시된 TÜV 공인 디바이스들을 통한 사용으로 증명됩니다. 프로토콜은 SIL 3 시스템의 필요조건을 만족시키고, 중앙집중과 분산 제어 시스템 모두에 적합합니다. Black-Chennel 접근과 특히 린(lean) Safety-Container 덕분에, FSoE는 다른 버스 시스템에서도 또한 사용될 수 있습니다. 이 통합된 접근과 린(lean) 프로토콜이 시스템 비용을 낮추는데 도움이 됩니다. 게다가, 비안전 필수 컨트롤러는 또한 안전 데이터를 받고 처리할 수 있습니다.
이런 이유들로, EtherCAT은 다음 분야에서 자주 보입니다:
- 로봇공학
- 공작기계
- 포장기계
- 인쇄기
- 플라스틱 제조 장비
- 프레스
- 반도체 제조 장비
- 성능실험장치
- Pick & Place
- 장비측정 시스템
- 발전소
- 변전소
- 자재 관리 어플리케이션
- 수화물 처리 시스템
- 무대 제어 시스템
- 자동 조립 시스템
- 펄프 제지 장비
- 터널 제어 시스템
- 용접기
- 크레인과 기중기
- 농기구
- 해상 어플리케이션
- 제재소
- 창문 제조 장비
- 빌딩 자동화 시스템
- 철강 작업
- 풍력 발전용 터빈
- 가구 제조 장비
- 밀링 머신
- 자동 안내 차량
- 엔터테인먼트 자동화
- 의료 기기
- 목공기계
- 판유리 재조 장비
- 계량 시스템
모터 홈페이지 : http://www.inaom.co.kr/googleblogcount.jsp?para=1
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