풍성한 지식 제공으로 연말을 기분 좋게 장식한 ‘EtherCAT Seminar Korea 2023’ - 스페셜리포트

EtherCAT Technology Group(ETG)에서 개최하는 EtherCATSeminarKorea 2023 ( 이더캣세미나코리아2023 )이 지난 12월 7일 서울 포포인츠 바이 쉐라톤 서울 구로 호텔에서 성황리에 개최되면서, 연말을 기분좋게 장식했다.

이번 세미나에서는 EtherCAT 및 산업용 이더넷의 혜택과 도전에 대해 심도 있게 다뤄진 것이 특징이다. 또한 EtherCAT의 기가비트 성능 및 사이버 보안과 같은 현재 트렌드에 대한 정보도 제공됐다.

<취재 최교식 기자>

Backhoff Automation Korea 유기석 대표는 환영사를 통해 2023년은 EtherCAT이 발표된지 20년이 되는 해라고 말하고, EtherCAT 기술이 점점 더 확산 되고 인정받고 있는 것을 현장에서 직접 확인하고 있다고 피력했다.

Backhoff Automation Korea 유기석 대표가 환영사를 하고 있다,

1. ETG 본사 Martin Rostan 협회장: EtherCAT, TCP/IP 기회, 혜택과 한계

첫 번째 발표자로 나선 ETG 본사 Martin Rostan 협회장이 ‘EtherCAT, TCP/IP 기회, 혜택과 한계’를 주제로 발표를 진행했다.

이 발표에서는 자동화를 위한 이더넷의 이점과 필드버스를 대체하는 이더넷의 한계 요소에 대해 다뤄졌다. 이더넷을 어떻게 EtherCAT으로 바꿔놓고 왜 그렇게 했는지에 대한 내용이 포함됐다.

왜 이더넷을 사용하고 있을까?

우리가 사용하고 있는 자동화 시장보다 훨씬 큰 IT 시장의 유익을 함께 누리고자 하는 것이 목적이다. 보쉬가 자동차 분야를 위해 개발한 CAN이 자동화를 위해서도 사용하고 있는 것이 한 예다. 자동차를 위해 이미 만들어졌기 때문에, 자동화에서 저렴한 비용으로 사용할 수 있게 됐다. PC베이스 컨트롤도 예를 들어 6개월 이내에 인텔의 칩을 우리만의 칩으로 마련하려면 6개월이 아니라 6년이 걸릴 것이고, 시중에 나와 있는 것보다 성능은 절반이면서 비용은 두 배가 될 것이다. 그렇기 때문에 이미 개발이 된 컨트롤을 사용하는 것이고 이더넷도 마찬가지다. 위키피아에서는 이더넷은 랜을 위한 프레임 기반의 컴퓨터 네트워크 기술의 하나라고 정의하고 있다. TCP나 인터넷 프로토콜이 아니다. 이더넷은 폭넓은 표준이다.

이더넷은 미디움 컨트롤을 위한 미들웨어라고 보면 된다. 인터넷 기술이 그 위에 올라가고 그렇게 되면서 장점도 있고 단점도 있는데, 장점을 보면 모든 계층이 다른 계층으로부터 자유롭다는 것이다. 인터페이스만 있으면 된다. 그렇게 되면 기술을 다른 기술로 대체해도 다른 계층과 상관이 없다. 브라우저와 인터넷이 연결만 되면 어떤 것이든 상관이 없다.

물리계층을 살펴보면, IEEE 표준에 의해서 다양한 물리계층에 대한 표준이 마련되어 있다. 100 base TX인 가장 빠른 이더넷을 사용하고 있는데 현재로서는 400기가비트까지 올라갈 수 있다. 100 base 메가비트가 가장 많이 사용되고 있다. 자동화 분야에서는 가장 많이 사용되고 있는 베이스다. 강건성이 가장 좋고 가장 잘 확립되어있고 대부분 자동화를 위해 사용하는 기술들에 충분한 속도이기 때문이다. 100메가비트 이더넷을 사용하는 데는 4개의 컨덕터가 필요하고 기가비트 대비해서 봤을 때 데이터 비트를 4배로 분리해서 사용하고 있다. 따라서 8개의 컨덕터가 필요하다. 그리고 8개의 핀커넥터가 필요하고 250×4이다. 그런데 100 메가비트의 경우에는 아주 전통적인 방법으로 접근을 한다. 2조로서 1조는 송신, 1조는 수신 그리고 폴 핀 컨덕터를 사용한다. 기가비트 1000 베이스T의 경우에는 1000 메가헤르츠가 필요한 것은 아니다. 기가비트를 전송하기 위해서 1000 기가헤르츠가 필요한 것은 아니다. 250 메가비트×4를 하기 때문에 250 메가헤르츠를 사용하게 된다.

CSMA/CD(carrier sense multe-access/collision detection)는 반송신호감지 다중접근이고 충돌검출을 한다. 이것이 바로 이더넷이 갖고 있는 특징이다. 충돌검출 때문에 전파지연이 발생한다. 여러 통신 주체들이 동시에 통신을 하게 되어 발생하는 충돌을 막기 위해서 사용하는 프로토콜이다.

ETG 본사 마틴 로스탄 협회장이 발표를 하고 있다.

자동화를 위한 이더넷의 이점

이더넷은 오랫동안 Controller와 Controller 간 통신에 사용되어왔다. 상용 기술을 사용하여 비용을 절약한다. 예를 들어보면 다음과 같다.

⦁CAN(원래 자동차 애플리케이션용으로 개발됨)

⦁PC 기반 컨트롤

⦁윈도우+리눅스

따라서 자동화는 훨씬 더 큰 IT 커뮤니케이션의 이점을 얻는다. 또한 하드웨어 및 소프트웨어 비용이 저렴하다

산업 자동화를 위한 수정되지 않은 이더넷은 처음에는 좋은 아이디어처럼 보였는데, 꽤 복잡해 보인다. 수정되지 않은 이더넷으로 실시간 성능을 얻으려면 많은 노력이 필요한 것 같다.

IT의 노하우와 도전적인 모습

EtherCAT은 아주 필요한 경우를 제외하고는 IT 기술을 피하려고 한다. ETG는 그래서 IP 기술 위에다가 이더넷을 안 올린다. 그 반대로 하고 있다.

수정되지 않은 이더넷을 자동화에서 사용할 수 있을까? 사용할 수는 있지만 좀 복잡하다. 모디파이가 되지않은 이더넷을 통해서 얻을 수 있는 실시간 성능은 별로 좋지 않다.

2. ETG Office Korea 정명오 부장: 병목현상 제거-신속한 처리에 대해

ETG Office Korea 정명오 부장이 발표를 하고 있다.

ETG Office Korea 정명오 부장이 ‘병목현상 제거-신속한 처리에 대해’를 주제로 발표를 했다.

정 부장은 “왜 좋은 필드버스 기준이 이더캣인가?”에 대해 설명했다.

버스 시스템이 그토록 중요하고 결정적인 이유는 무엇인가? 버스 시스템은 시스템 성능, 공급업체 및 구성요소 선택, 제어 시스템의 전체 비용(특히 공급업체가 소수인 경우), 중앙 집중식 제어를 선택할 수 있는지 여부를 정의한다.

실시간 통신을 위한 이더넷에는 3가지 주요 성능 문제가 있다. 대역폭 활용도와 스택 지연, 스위치 지연이 그것이다.

EtherCAT은 이 3가지 주요 성능 문제를 제거한다.

이더넷 기술

⦁30μs에 1000개의 분산 디지털 I/O

⦁100μs마다 100개의 서보 축

⦁ 하위 버스 없이 EtherCAT을 I/O 슬라이스에 직접 연결

⦁추가 하드웨어 없이 컨트롤에서 표준 이더넷 포트를 최적으로 사용

⦁이 독특한 성과의 이유는 Ethernet on the fly라는 EtherCAT 기능 원리에 기반한다.

기능 원리: on the fly(즉시) 이더넷

고속열차에 비유를 해보면, Train(이더넷 프레임)이 멈추지 않는다. 좁은 창으로 ‘기차’를 봐도 ‘기차’ 전체가 보인다. ‘코치(서브 텔레그램)’에는 가변 길이가 있다. 단일 ‘사람(비트)’ 또는 전체 ‘그룹(바이트)’을 ‘추출’하거나 ‘삽입’할 수 있다. 열차당 여러 그룹도 가능하다.

EtherCAT 기능 원리는 ‘즉시(on the fly)’ 이더넷에 기반한다.

⦁효율성: 일반적으로 사이클당 하나의 이더넷 프레임만 사용 가능

⦁최대 성능을 위한 이상적인 대역폭 활용

⦁프로세스 데이터가 즉시 추출 및 삽입된다.

⦁슬레이브 당 처리 데이터 크기는 거의 무제한(1Bit…60Kbyte, 필요한 경우 여러 프레임 시용)이다.

⦁프로세스 데이터의 편집은 각 주기마다 변경될 수 있다. 축의 매우 짧은 사이클 시 I/O 업데이트의 경우 더 긴 사이클 가능하다.

⦁또한 비동기식 이벤트 트리거 통신이 가능하다.

funtionl principle-Ethernet ‘on the fly’

EtherCAT은 이더넷 필드버스다. EtherCAT은 I/O 수준까지 실시간이다. 더 이상 기본 하위 시스템이 없다. 그러나 다른 기술에는 로컬 I/O 주기 + 게이트웨이가 필요하다.

EtherCAT은 게이트웨이 지연이 없고, 입력 및 출력, 센서, 액추에이터, 드라이브, 디스플레이 모든 것이 하나의 시스템에 있다.

EtherCAT은 TCP/IP에 대해 완전히 투명하며, 실시간 기능을 제한하지 않고 모든 인터넷 기술(HTTP, FTP, 웹서버 등)을 사용할 수 있다.

스위치포트: 모든 이더넷 프로토콜

모든 이더넷 장치 또는 네트워크에 인터페이스되며, 이더넷 프레임은 EtherCAT 프로토콜에 삽입된다: 'Ethernet over EtherCAT’

EtherCAT은 산업용 이더넷이다. 모든 이더넷 장치를 스위치포트에 연결할 수 있으며, 표준 브라우저를 사용하여 웹 서버에 액세스한다.

EtherCAT은 비용이 저렴하고, 하드웨어도 적다.

하부 구조를 보면 스위치/허브가 필요하지 않으며, 표준 이더넷 케이블링 + 커넥터 마스터/컨트롤러 구조다. 전용 플러그인 카드가 없으며(코프로세서), 온보드 이더넷 포트는 양호하다. 슬레이브 장치는 저가형 슬레이브 컨트롤러 하드웨어로 강력한 μC가 없다.

EtherCAT 칩의 다양성은 더욱 증가하고 있다.

정말로 중요한 것은 얼마나 많은 마스터/컨트롤러 제조업체가 해당 기술을 지원하는가 하는 것이다. 저렴한 비용을 위한 가장 중요한 전제조건은 공급업체 다양성이다. EtherCAT은 오픈되어 있다.

EtherCAT은 세계 표준이다. 2023년 11월 25일 기준으로 전 세계 ETG 회원은 7479개이다. 6개 대륙에 74개국의 ETG 회원이 분포되어 있다.

EtherCAT 마스터(컨트롤러) 공급업체는 235개, EtherCAT I/O 밴더는 157개이며, 1000개 이상의 EtherCAT I/O가 이고, EtherCAT 드라이브 밴더는 214개다.

2014년부터 12개월마다 지속적으로 400명이 넘는 신규 회원이 가입하고 있으며, 회원사가 독일에 18%, 독일 외 유럽에 25%, 미국에 24%, 아시아에 42% 분포되어 총 7000개 멤버를 확보하고 있는 EtherCAT 기술 그룹은 진정한 글로벌 조직이다.

분산 클럭 제거

EtherCAT은 분산 클럭의 정확한 조정을 통한 정밀한 동기화(<< 1 μs!)를 실현한다.

여러 네트워크의 동기화

EtherCAT 네트워크는 EtherCAT 브리지를 통해 연결될 수 있고, Bridge는 여러 네트워크의 하드웨어 동기화를 제공한다. EtherCAT 네트워크는 EtherCAT 브리지를 통해 연결될 수 있으며, Bridge는 여러 네트워크의 하드웨어 동기화를 제공한다.

IEEE 1588 경계 클록이 통합된 스위치포트로 외부 클록을 동기화한다.

산업 자동화의 안전(Safety)-Safety over EtherCAT(펑셔널 세이프티)

EtherCAT은 Safety over EtherCAT이라는 펑셔널 세이프티 기능을 제공한다. Safety over EtherCAT은 동일한 버스에 안전 및 비안전 데이터를 포함하는 블랙 채널 접근 방식이다. Safety over EtherCAT 밴더-53개 사다.

EtherCAT에 대한 안전성: 구현 예

⦁분산형 안전 로직(Safety-PLC)

⦁표준 PLC는 안전 메시지를 라우팅한다.

EtherCAT P: 통신 및 전력 결합

동일한 케이블에서 전력과 데이터를 결합하는 EtherCAT P는 필드 레벨에서 케이블링을 감소시키며, 모든 토폴로지(스타, 라인, 트리)에서 캐스케이드가 가능하다. 또한 EtherCAT과 100% 호환되며, 100 Mbit/s 전이중, 실시간 처리, 분산 클럭 등을 실현한다.

EtherCAT P는 EtherCAT을 더욱 단순하게 만든다.

EtherCAT 배선이 더욱 유연해졌다. 유연한 트리 구조는 임의로 확장이 가능하다. 라인, 스타, 트리, 데이지 체인 + 드롭 라인과 같은 토폴로지 변형이 가능하며 어떤 조합으로도 사용할 수 있다. 각 EtherCAT 세그먼트 당 최대 65,535개의 노드이며, 구리 또는 광섬유와 같은 표준 이더넷 케이블링을 사용한다.

EtherCAT은 고가용성을 특징으로 한다.

케이블 이중화, 장치의 핫 스왑, 네트워크 세그먼트의 핫 연결, Hot Stand By를 통한 마스터 이중화를 구현하며, 마스터 측에만 두 번째 이더넷 포트가 필요하다.

EtherCAT은 정확한 현지화를 통한 진단으로 진단하기가 더 쉽다.

또한 네트워크 스캔으로 시운전에서 문제를 발견할 수 있다. EtherCAT 작동 원리 덕분에 마스터 장치 또는 구성 도구는 슬레이브 포트를 선택적으로 열고 닫을 수 있으며, 각 네트워크 세그먼트를 단계별로 확인할 수 있다.

또한 잘못된 케이블 연결 순서, 슬레이브가 제대로 작동하지 않음, 손상된 케이블, 반복적인 소란(방해)를 쉽게 발견할 수 있다.

EtherCAT은 현존하는 필드버스 시스템 중에 가장 삐른 시스템이며, 이를 활용할 경우 고객의 장비가 좀 더 생산성 있고 빠른 시스템이 될 수 있다. 또한 사용하는 컨트롤러의 기능을 최대한 활용할 수 있어서 업그레이드에 들어가는 비용을 절감할 수 있다. 추가적인 하드웨어 비용이 발생하지 않고 설계단계에서 필요한 IP 설정이나 네트워크 구성에 대한 고려가 필요 없다. 이미 많은 제조사에서 고객들이 원하는 기능의 제품을 출시하고 있어서 선택을 할 때 많은 노력이 필요 없다. 또한 최신의 펑셔널 세이프티 기능을 사용할 수 있다. 이러한 것들은 고객이 생각하는 좋은 필드버스의 기능이다.

3. Martin Rostan: EtherCAT & Cyber Security

Martin 회장이 EtherCAT의 사이버 시큐리티를 주제로 발표를 진행했다.

EtherCAT을 사용한 구조에서는 컨트롤러는 Fieldbus를 공장 네트워크에서 분리한다.

EtherCAT은 공장 네트워크 기술과 독립된 Fieldbus 기술이며, 사전 시운전된 기계 또는 모듈은 컨트롤러 네트워크 인터페이스를 통해 공장 네트워크에 연결된다. 고객 현장에서 필드버스 설정이나 노드 주소를 변경할 필요가 없고, 노드 주소를 재사용할 수 있다.

Fieldbus 성능은 공장 네트워크와 독립적이며, 사이버 보안을 위해서는 컨트롤러 네트워크 인터페이스만 보호가 필요하다.

EtherCAT은 명확하게 구조화된 아키텍처로 인해 공격 표면이 크게 감소된다.

EtherCAT은 인터넷 프로토콜을 기반으로 하지 않으며, ESC는 알 수 없는 트래픽을 필터링한다. 표준 슬레이브 장치 추가에 의한 침입이 불가능하며, 수정된 슬레이브 장치에 의한 공격 실행이 불가능하다.

EtherCAT은 ‘충분히 견고’할 뿐만 아니라, 시스템은 본질적으로 사이버 위협에 대해 매우 강력하다.

4. ETG Office Korea 정명오 부장: 고급 진단: 더 빠른 설치 및 가동 중단 시간 감소

ETG Office Korea 정명오 부장이 고급진단기능에 대해 발표를 진행했다.

EtherCAT은 Cyclic(주기적으로 진단정보를 취합할 수 있는 방법)과 Acyclic이라는 두 가지 주요 유형의 진단 정보를 제공한다.

EtherCAT은 정확한 현지화를 통한 진단으로 진단하기가 더 쉽다.

또, EtherCAT은 광범위한 필드버스 진단 정보를 제공하며, 각 슬레이브 장치는 다음과 같은 오류가 발생하는 경우 증가하는 각 포트에 대한 오류 카운터를 제공한다.

비트 오류가 감지되었습니다(예: 잘못된 기호 수신 또는 CRC 오류).

하드웨어 링크가 끊어졌습니다(“느슨한 커넥터”)

EtherCAT은 네트워크 스캔으로 시운전에서 문제를 발견할 수 있다.

EtherCAT 작동 원리 덕분에 마스터 장치 또는 구성 도구는 슬레이브 포트를 선택적으로 열고 닫을 수 있으며, 각 네트워크 세그먼트를 단계별로 확인할 수 있고 잘못된 케이블 연결 순서, 손상된 케이블, 슬레이브가 제대로 작동하지 않음, 반복되는 방해를 쉽게 감지할 수 있다.

5. ETG Office Korea 김용성 차장 EtherCAT G/G10. 더 많은 성능과 대역폭을 위한 로드맵!

ETG Office Korea 김용성 차장이 EtherCAT G/G10에 대한 발표를 진행했다.

EtherCAT(100Mb/s)은 현존하는 가장 빠른 필드버스 기술이며, 특히 I/O, 센서 및 드라이브 통신에 적합하다. 다른 프로토콜은 성능상의 이유로 Gb/s 전송 속도를 채택할 수 있지만, 100Mb/s의 EtherCAT은 고유한 기능 원리인 즉시 처리(processing on the fly)로 인해 더 빠른 속도를 유지한다.

일부 애플리케이션은 100Mb/s보다 높은 대역폭을 요구한다. 오버샘플링을 통해 매우 높은 샘플링 속도를 사용하는 측정 애플리케이션, 라이브 스트리밍이 가능한 비전 애플리케이션, 복잡한 모션 애플리케이션, 많은 장치와 매우 짧은 주기 시간 요구 사항을 갖춘 대규모 애플리케이션이 그 예이다.

EtherCAT과 EtherCAT G/G10은 이런 애플리케이션에 적합하다.

EtherCAT G의 새로운 기능: 분기(branch) 개념

EtherCAT G의 새로운 기능인 분기(branch) 개념이 소개됐다. EtherCAT G 지점 관리는 두 가지 중요한 기능을 지원한다.

첫 번째는 EtherCATG/G10 네트워크 내에서 100Mb/s 장치 및 세그먼트 통합을 위한 EtherCAT 분기 컨트롤러(EBC) 기능이다.

두 번째는 세그먼트 전체의 병렬 처리를 통해 전파 지연 시간을 크게 줄일 수 있는 기능이다.

EtherCAT은 100Mb/s에서도 가장 빠른 산업용 이더넷 기술이다. EtherCAT G는 EtherCAT의 새로운 버전이 아니다. 하향 호환 향상이다. EtherCAT 분기 컨트롤러는 강력하고 검증된 100Mb/s 기술을 통합하며, 100Mb/s 및 1Gb/s 장치는 상호 운용성 및 호환성을 지니고, 전파 지연 시간을 줄이기 위한 세그먼트 병렬 처리를 한다. EtherCAT G는 여전히 주요 솔루션으로 남아 있는 100Mb/s EtherCAT을 대체하지 않는다.

EtherCAT G/G10으로 애플리케이션을 강화할 수 있다. EtherCAT은 미래 지향적이다!

6. Martin Rostan: 사용자가 EtherCAT을 활용하여 비즈니스를 성공시키는 방법

로봇, 반도체, 공작기계, 포장, 전자부품 조립, 과학, 플라스틱 산업, 식음료, 금속성형, 무대장치, FPDD 제조,어플리케이션 측정 등에 적용된 사례가 소개됐다.

EtherCAT은 매우 빠를 뿐만 아니라, 사용하기 쉽고, 진정한 OPEN이며, 믿을 수 있고, 안정적이다.

모든 필드버스는 사용하기 쉽다고 주장한다. 그러나 정말로 중요한 것은 토폴로지 제한은 어떤가, 구성에 얼마나 많은 노력이 드나, 진단하고 문제를 해결하는 방법은 무엇인가, 얼마나 많은 (IT) 노하우가 필요한가 하는 점이다. EtherCAT은 이러한 요구를 모두 충족한다.

EtherCAT 배선이 더욱 유연해졌다.

트리 구조는 임의로 확장이 가능하며, 라인, 스타, 트리, 데이지 체인 + 드롭 라인과 같은 토폴로지 변형이 가능하다. 어떤 조합으로도 사용할 수 있다. 각 EtherCAT 세그먼트 당 최대 65,535개의 노드가 가능하며, 구리 또는 광섬유 등 표준 이더넷 케이블을 사용한다.

EtherCAT을 선택하면 다음과 같은 경쟁 우위를 확보할 수 있다.

⦁품질 – 고성능은 높은 정밀도로 이어진다.

⦁처리량, 효율성 – 순차적 작업에도 이점이 있음

⦁가격 – 공급업체의 다양성과 저렴한 비용

⦁가용성 – 진단 기능, 원격 유지 관리, 고가용성 옵션

⦁안전성 - EtherCAT 장치를 통한 안전성이 가능하다.

⦁확장성 – 유연한 토폴로지 및 Fieldbus-Gateway로 인해

⦁통합 용이성 - EtherCAT은 산업용 이더넷이다.

⦁월드와이드 지원 - EtherCAT은 전 세계적으로 수용된다.

⦁안정성 – EtherCAT 버전은 단 하나뿐이다.

1. 에이디링크테크놀로지 코리아

에이디링크테크놀로지 코리아 정충근 부장이 ‘더 이상 모션 제어에 제한은 없다’라는 주제로 발표를 진행했다.

정부장은 EtherCAT은 세계적으로 붐업하고 있으며, 계속 점진적으로 성장할 것이라고 말했다.

에이디링크의 슈퍼캣은 EtherCAT으로 만든 마스터 소프트웨어 솔루션이다, 슈퍼캣을 적용하면 여러 가지 다양한 폼팩터에 쉽게 적용할 수 있고, 소프트웨어 타입이기 때문에 컨ㅌ롤러 PC에 SDK를 설치하게 되면 랜포트에 할당이 돼서 랜포트 하나가 마스터 역할을 하기 때문에, 랜포트를 통해서 최대 128축까지 제어가 가능하다.

슈퍼캣 소프트웨어를 넘어서 프로그래밍이 아닌 앱 형태의 로우코드 프로그램 개념으로 2025년경에 새로운 개념의 제품들을 출시할 수 있도록 준비하고 있다.

에이디링크테크놀로지 코리아 정충근 부장이 소프트 EtherCAT 마스터 superRCAT에 대해 설명했다.

2. Beckhoff Korea

Beckhoff Korea 장상천 차장이 EV 배터리 산업에서의 Beckhoff 솔루션을 주제로 발표를 진했다.

장 차장은 이차전지 비즈니스 히스토리, 이차전지 적용장비들에 대한 구성과 적용했을 때의 이점에 대해 설명했다.

미국의 T사에서 만든 4680 배터리 라인 동영상이 소개됐는데, 동영상의 70% 이상에 Beckhoff와 EtherCAT이 적용되어 있다.

Beckhoff는 이전에는 많은 이차전지 어플리케이션을 경험했었는데, 그중에서 2019년 자사의 지능형 이송 시스템 XTS를 활용한 스태킹 장비로 시작의 발판을 마련했다. 그 이후 2020년 1분기에 미국의 T 사와 Beckhoff가 협약을 맺고, 그해 2분기에 다수의 이차전지 장비에 대한 개발을 진행했다. 그리고 현재까지도 해당하는 이차전지 장비에 대한 지원을 계속 하고 있다.

일반적으로 이차전지 장비는 전극, 조립, 활성화&팩 이렇게 3가지 공정으로 나뉘는데, 전극공정에서는 AGV와 슬리터에 대한 적용을 마쳤고, 조립공정에서는 노칭, 와인딩, 캔 로더, 용접, 파우치에서는 스태킹 장비에 Beckhoff 시스템을 적용했다.

할성화에서는 충방전, 에이징, 검사 쪽에 Beckhoff 시스템이 적용되어 라인에서 동작 중이다.

AGV는 전극롤을 슬리터로 이동시키는 공정에 필요한 무인대차 시스템이다. 이 AGV는 무인대차로 경량화와 시스템의 단순화가 주목적이었다.

AGV의 이전 구성은 주행 알고리즘에 PC를 적용해서 주행알고리즘에 로직화되어 있는 지령을 PLC에서 모터제어를 하고, 별도의 7인치 HMI 판넬을 써서 HMI 작화로 사용자 인터페이스를 구현했었다. 이것이 Beckhoff로 변경되고 나서 멀티 터치 패널 PC 한 대로 제어, 주행, 알고리즘, HMI까지 통합했다. 이로 인해 AGV 내부 배선 및 설치공간의 감소효과가 있었고, EtherCAT의 유연한 토폴로지를 활용해서 장비구성을 최적화했다. 소형의 Beckhoff I/O들을 기존 AGV의 빈 공간에 탑재해 링 토폴로지를 구성하고, 이로 인해 시스템통합 및 EtherCAT 네트워크 활용으로 약 10%의 공간절감 효과를 얻을 수 있었다.

Beckhoff Korea 장상천 차장이 EV 배터리 산업에서의 Beckhoff 솔루션을 주제로 발표를 진했다.

3. 성심소프트

성심소프트 박준현 팀장이 ‘EtherCAT 기반의 리니어 모션 시스템의 적용 노하우 제안 및 가능성 모색’을 주제로 발표를 했다.

박 팀장은 리니어 모션 시스템은 기존 컨베이어 대체 이송 시스템이라고 말하고, 모듈형 설게로 유연하게 레이아웃을 구성할 수 있고, 이송 트레이가 개별 제어되며, 고속 및 고정밀 이동이 가능한 점을 특징으로 설명했다.

레이아웃 구성의 유연성, 고정밀 위치제어, 이송 개별 제어, 빠른 반응속도, 적은 유지보수 등의 장점으로 인해 리니어 모션 시스템의 수요가 늘어나고 있다고 말하고, 그룹포장 공정, 액체병 제조공정, 고속 분류 공정, 고속 픽앤플레이스 등의 적용사례에 대해 설명했다.

리니어 모션 시스템은 일반적인 서보나 스텝모터와 동일하게 하드웨어 또는 소프트웨어적인 모터 드라이브를 필요로 하고, 소프트웨어 드라이브가 가능하기 위해서는 0.1ms 이하의 반응속도와 지연시간이 요구되는데, EtherCAT 기반 리니어 모션 시스템은 고성능의 프로토콜로 0.1ms 수준의 반응속도와 지연시간을 달성하며, 물리적인 모터 드라이브 장치없이 컨트롤러의 소프트드라이브가 모터 드라이빙 기능을 수행함으로,써 시스템이 간단해지고 확장성과 유연성이 극대화된다고 강조했다.

또 EtherCAT 기반 마스터 PC는 패킷 리스트 내에서 하드웨어 정보를 교환하고 빠른 주기로 데이터 업데이트가 가능하며, 이는 별도의 하드웨어 드라이브장치 없이 소프트웨어 기반 드라이브로 작동할 수 있도록 한다고 설명했다.

성심소프트 박준현 팀장이 EtherCAT 기반의 리니어 모션 시스템의 적용 노하우 제안 및 가능성 모색을 주제로 발표를 했다.

4. 프레스토 솔루션

프레스토 솔루션 선덕한 연구위원이 EtherCAT 마스터 개발을 위한 소프트웨어 소개를 주제로 발표를 했다.

프레스토 솔루션이 공급하고있는 아콘티스(acontis) 사의 EC-Simulator는 리얼타임 EtherCAT 네트워크 시뮬레이션 툴이다.

EC-Simulator는 실제 EtherCAT 슬레이브 하드웨어 장치 없이 EtherCAT 마스터 애플리케이션을 실행하기 위해 EtherCAT 슬레이브 장치를 시뮬레이션하여 EtherCAT 네트워크를 가상화한다.

EtherCAT 시뮬레이션은 물리적 네트워크 어댑터를 통해 또는 가상으로도 가능하여 완전히 시뮬레이션된 기계 설정을 실현한다. 시뮬레이션 인스턴스 구성은 실제 네트워크의 ENI 파일을 사용하여 원활하게 이루어진다.

EC-Simulator를 사용하면 PDO(프로세스 데이터)에 반응하고, SDO(서비스 데이터)를 보내고 받고, 슬레이브 스택과 상호 작용하는 등의 작업이 가능하다. 이는 모두 C/C++ 또는 .NET에 사용 가능한 API를 통해 프로그래밍할 수 있어서, EtherCAT 데이터를 실제 시스템을 모방하기 위한 다양한 전문 소프트웨어 도구에 연결할 수 있다.

EC-Simulator에는 Hardware-in-the-Loop(HiL) Simulation과 Software-in-the-Loop (SiL) Simulation의 두 가지 제품이 있다.

하드웨어 인 더 루프(Hardware-in-the-Loop)는 Windows, Linux, QNX 등을 실행하는 PC 또는 임베디드 시스템에서 완전한 EtherCAT 네트워크를 시뮬레이션한다. 또 소프트웨어 인 더 루프는 EC-Master 컨트롤러에서 완전한 EtherCAT 네트워크 시뮬레이션을 구현한다.

프레스토 솔루션 선덕한 연구위원이 EtherCAT 마스터 개발을 위한 소프트웨어 소개를 주제로 발표를 했다.

5. ICOP Technology

대만의 ICOP Technology의 Alan Tal 씨가 ‘모두를 위한 EtherCAT! Arduino와 AI를 활용한 사용자 친화적인 접근 방식’이라는 주제로 발표를 진행했다.

ICOP Technology는 수많은 제어 시스템의 자동화에 사용되는 산업용 임베디드 컴퓨터, 산업용 임베디드 컨트롤러, 산업용 모션 컨트롤러 및 산업용 패널 PC를 제조하는 회사다.

Alan Tal 씨는 ICOP은 모든 기업, 모든 사람이 EtherCAT을 사용할 수 있게끔 하고자 한다고 말하고, EtherCAT과 아두이노(Arduino), AI/ChatGPT를 합쳐서 모두를 위한 EtherCAT을 만들고자 하는 것이 자사의 QEC라고 설명했다.

ICOP Technology의 Alan Tal 씨가 ‘모두를 위한 EtherCAT! Arduino와 AI를 활용한 사용자 친화적인 접근 방식’이라는 주제로 발표를 진행했다.

<전시데모>

1. 성심소프트-간편한 XTS 제어를 위한 혁신적인 솔루션 Xme

성심소프트는 Beckhoff의 지능형 이송시스템(LMS)인 XTS 제어를 위한 혁신적인 솔루션 Xme를 전시했다.

Xme는 저비용 고효율, 코딩 부담이 완화된 XTS 동작 설계, UI 활용 시각적 모델링, 간편한 설정 변경이 특징이다. 누구나 사용할 수 있도록 백호프 XTS에 최적화된 라이브러리를 제공한다.

비개발자도 설계, 세팅, 테스트, 동작을 구현할 수 있으며, 단순한 구조의 UI로 초보자도 사용하는 심플한 인터페이스가 장점이다. 웹을 통한 높은 접근성으로 어디서나 접근이 가능하며, 유지보수비용을 50% 감소시켜 준다.

2. 프레스토 솔루션-가상 슬레이브 만들어주는 소프트웨어 EC 시뮬레이터

이더캣 네트워크를 가상으로 시뮬레이션 할 수 있는 소프트웨어

프레스토 솔루션은 가상 슬레이브 만들어주는 소프트웨어 EC 시뮬레이터를 소개했다.

모터축이 4축이고 가상에서 모터축을 32축을 잡았다. 이더캣 네트워크를 가상으로 시뮬레이션 할 수 있다.

3. ICOP-이더캣 솔루션 QEC

EtherCAT으로 I/O와 모터 컨트롤을 하는 데모

대만의 아이콥사는 이더캣 솔루션 QEC EtherCAT을 선보였다.

EtherCAT으로 I/O와 모터 컨트롤을 하는 데모가 소개됐다.

4. Beckhoff -Beckhoff의 솔루션과 제품

Beckhoff 솔루션

I/O. PC 등 Beckhoff의 솔루션과 제품이 전시됐다.

5. ADLINK-EtherCAT 기반 소프트웨어 모션 컨트롤러 SUPERCAT

소프트웨어를 통해 모터를 자동으로 제어할 수 있는 SUPERCAT 데모

ADLINK는 신제품인 EtherCAT 기반 소프트웨어 모션 컨트롤러인 SUPERCAT을 소개했다.

반도체, 전자제품 제조, AOI/디스펜싱, 기계 분야의 고급 솔루션에 적합하며, 호환성이 탁월해 타사 시스템을 쉽게 통합할 수 있어, IoT 솔루션에서 선택할 수 있는 이상적인 솔루션이다.