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EtherCAT은 Ethernet for Control Auto mation Technology의 약자로, 2002년에 독일 Beckhoff사에서 개발을 시작해서 2003년 11월에 EtherCAT Technology Group (http://www. ethercat.org)을 통해서 모든 것이 공개된 Open Real-time Ethernet 통신 기술이다.
EtherCAT의 기본적인 특징에 대해서는 본지 2005년 12월호에 기고한 바 있다. 이번호에서는 EtherCAT의 국,내외 동향 및 핵심적인 기술적 특징에 대해서 다루고자 한다. EtherCAT의 일반적인 내용에 대해서 궁금한 독자들은 본지 2005년 12월호를 참고하기 바란다.
EtherCAT은 Industrial Ethernet이라고 불리어지는 산업용 이더넷 통신 방식의 한 종류이다. 1990년대에 소개되어 현재까지 사용되고 있는, 필드버스라 불리어지는 산업용 통신 방식의 종류가 전 세계적으로 약 100여종(DeviceNet, Profibus, Interbus, Sercos, CC-Link…)이 있듯이 2000년대 소개되기 시작한 Industrial Ethernet은 전 세계적으로 대략 6가지 종류가 현재 소개되고 있는데 EtherCAT은 그 중의 한 종류이다.
2003년에 Ethernet Technology Group(http ://www.ethercat.org)이 결성되어 모든 Spec이 공개된 EtherCAT은 2006년 2월을 기준으로 전 세계적으로 약282개의 회사가 회원으로 가입되어 있다. 국내에서는 삼성전자, 터보테크, LS산전, 삼성테크윈, 트라이텍, Justek, Redone Techno logy, 순천대학교, Wintech automation 등이 회원에 가입되어 있다.
2003년 11월에 EtherCAT Technology Group이 결성된 후 2년여의 짧은 기간 내에 전 세계적으로 이렇게 많은 회원을 확보할 수 있었던 것은 EtherCAT의 기술적 장점과 함께 모든 Ether CAT 관련 기술을 회원들에게 무료로 제공하고, 개발에 필요한 도구들을 저렴한 가격으로 공급하였기 때문이다.
EtherCAT이 가지고 있는 많은 장점 중에서, 특히 개발자의 관점에서 봤을 때 두드러지는 장점은 다음과 같다고 할 수 있다.
(1) EtherCAT은 Standard Ethernet Card와 Standard LAN Cable을 사용하면서도 정말 빠르다.
EtherCAT Devices Update Times :
● 256 digital I/O in 11 μs
● 1000 digital I/O distributed to 100 nodes in 30 μs = 0.03 ms
● 200 analog I/O (16bit) in 50 μs, 20 kHz Sampling Rate
● 100 Servo-Axis (each 8 Byte IN + OUT) in 100 μs = 0.1 ms
● 12000 digital I/O in 350 μs
EtheCAT은 이렇게 빠른 성능을 구현하기 위해서 EtherCAT Slave Controller라는 특별한 Hardware Chip을 이용하였다. <그림 3>은 Ether CAT Slave Device Architechture 이다.
(2) EtherCAT Slave Controller는 두 곳의 회사에서 FPGA Type으로 EtherCAT Technology Group Member들에게 공급하고 있으며, 2006년 3월~6월 사이에 Beckhoff 및 Hilshcer에서 ASIC Type의 EtherCAT Slave Controller를 추가로 공급할 예정으로 있다.
EtheCAT은 Physical Layer와 Data Link Layer를 EtherCAT Slave Controller에서 담당하는 대신에 상위 계층은 (Application Layer)은 기존에 검증된 Spec을 사용하도록 함으로써 개발자들이 손쉽게 EtherCAT Solution을 구현할 수 있도록 하였다.
<그림 4, 5>는 EtherCAT의 이러한 개념을 잘 나타내 주고 있는 그림들이다.
(3) EtherCAT은 국제 규격으로 공인 받았으며, EtherCAT Master 및 Slave 개발에 필요한 모든 도구들을 저렴한 가격으로 개발자들에게 공급하고 있다.
위에 언급한 것 이외에도 EtherCAT은
● 현장에서 유연하게 Cable 결선을 할 수 있도록 Line, Ring, Tree, Drop Line, Star Topology 지원.
● Master/Slave, Master/Master and Slave/Slave 통신 가능.
● Safety Over EtherCAT을 지원함으로써 Open Architechture 기반의 Safety 솔루션을 EtherCAT에 손쉽게 통합할 수 있도록 함.
● EtherCAT Slave Controller의 가격 저렴.
● Redundancy, Simple Configuration - no manual address setting, Support of CANopen and IEC 61491 Profiles(IEC 61491은 Sercos Standard 이다.), 통신 속도의 저하 없이 표준 TCP/IP를 지원할 수 있다.
위에 언급한 이러한 이유로 인해서 전 세계의 많은 회사들이 다양한 EtherCAT 제품들을 개발하고 있거나 이미 공급하고 있다. (EtherCAT Technology Group 홈페이지의 Products 부분을 살펴보면 많은 정보를 얻을 수 있다.)
<그림 6>은 2005년 11월에 독일 뉘른베르그에서 있었던 SPS/IPC/DRIVE 전시회 때 EtherCAT Booth를 통해서 전시된 EtherCAT 제품들을 보여주고 있다. 이 전시회의 EtherCAT Booth에는 전 세계 40여개 회사에서 제품을 출시하였고 한국의 삼성전자에서도 EtherCAT Slave 제품을 출품하였다. 이 전시회에 출품된 EtherCAT 제품들의 종류는 매우 다양했는데, 그 중에서도 EtherCAT Interface를 제공하는 Servo Drive 제품들이 약17개 회사에서 출품할 정도로 많았다.
국내에서도 EtherCAT Technology Group에 가입한 회사들이 EtherCAT 관련 제품들을 개발하고 있는데, 필자가 알고 있는 내용은 다음과 같다.
① 삼성전자 : 2005년에 회사 내부에서 사용할 EtherCAT Slave를 개발하였고, 2005년 11월에 독일 뉘른베르그에서 있었던 SPS/IPC/DRIVE 전시회에 제품을 전시하였다. 2006년 현재는 Ether CAT Master Solution을 확보하기 위한 연구의 진행 여부를 검토하고 있는 것으로 알고 있다.
② 터보테크 : 국책과 제인 ‘IT 기반 나노제어시스템 개발’ 프로젝트의 통신방식으로 EtherCAT을 선택한 후 현재 EtherCAT Master & Slave Device 및 Servo Drive with EtherCAT Inter face를 개발하고 있다. 2006년에 EtherCAT 기반의 상용 제품을 출시하는 것을 목표로 하고 있는 것으로 알고 있다.
③ LS산전 : EtherCAT Technology Group에 가입한 후 EtherCAT Master Source Code 및 EtherCAT Slave Evaluation Kit을 구매하였다. 2006년에 EtherCAT Master 및 Slave 관련 Solution 확보를 목표로 현재 연구가 진행 중에 있는 것으로 알고 있다.
④ Redone Technology : Modular type Robot에 적용할 EtherCAT Slave Device를 개발하고 있는 것으로 알고 있다.
⑤ Justek : EtherCAT Evaluation Kit을 구매해서 EtherCAT Slave Device를 개발 중에 있는 것으로 알고 있다.
⑥ 트라이텍 : Beckhoff 및 EtherCAT Technology Group에 가입한 회사들로부터 EtherCAT 관련 Solution을 제공받아 국내의 EtherCAT 기술 확산 및 산업 현장 적용에 힘쓰고 있다. 현재 2곳의 반도체/LCD 장비회사에 EtherCAT Solution을 공급해서 장비를 생산하고 있으며, 두 곳의 반도체/LCD 장비회사에 역시 EtherCAT Solution을 공급해서 현재 장비를 개발 중에 있다. 뿐만 아니라 Posco를 비롯한 4~5곳의 회사와 EtherCAT을 이용한 Solution 개발을 협의 중에 있으며 조만간 가시적인 성과를 거둘 예정이다.
⑦ 기타 : 위에 언급한 6곳의 회사 이외에도 순천대학교, Wintech Automation, 삼성테크윈에서도 EtherCAT 관련 제품의 개발을 검토하고 있는 것으로 알고 있다.
이처럼 EtherCAT은 국내외의 다양한 회사들이 제품을 개발하고 있고, 또 다양한 산업 현장에 적용이 되고 있는 검증 받은 뛰어난 산업용 통신 방식이다.
EtherCAT Technology Group의 가입은 무료이고, EtherCAT 개발에 필요한 개발 도구도 정말 저렴한 가격에 공급되고 있다. (EtherCAT Device 개발 도구에 대한 가격은 EtherCAT Technology Group에 가입한 회원 만이 확인할 수 있다.)
EtherCAT에 대해서 많은 개발자들이 관심을 가져 주기를 바라며, EtherCAT에 대해서 궁금한 사항이나 필요한 것이 있다면 언제라도 필자에게 연락을 주기 바란다.
문의:(02)2107-3242
손 창 모 / (주)트라이텍
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