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超高速フィールドネットワークシステム「EtherCAT(イーサキャット)」とは

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「EtherCAT(イーサキャット)」とは、ドイツ企業ベッコフオートメーション(Beckhoff Automation)によって開発されたイーサネットと互換性のあるオープンなフィールドネットワークの一つです。

“飛び抜けた高速性”が特長であり、それが注目を浴びる一つの要因ともなっています。日本では半導体製造装置、工作機械メーカーなどの産業用装置関連の企業、早くからその存在に注目してきたネットワークです。

今回は、そのEtherCATを簡単にご紹介し、弊社で取り扱いの可能な各社関連製品をご紹介します。

超高速フィールドネットワークシステムEtherCAT

EtherCAT とは通常のEthernet ベースの通信回線を利用した超高速フィールドネットワークシステムです。 マスタは通常の100BASE-TX にEtherCAT マスタスタック(ドライバ)を搭載し、スレーブは専用コントローラを使用します。

EtherCAT のネットワークはマスタと、入出力スレーブで構成され、デジタルやアナログ、エンコーダカウンタなどの入出力情報が連結されたプロセスデータをIEEE 802.3 標準Ethernet フレームに載せてやりとりします。

EtherCAT の通信方式

通信方式はポーリングやブロードキャストとは異なる方式でハンドシェイクがありません。このためオーバヘッドが無く、高速通信が可能になります。 

方式としてはマスタからのパケットが各スレーブに順番に渡されていき、折り返してマスタに戻ります。(図-1) 各スレーブは渡されたパケット内の自分の領域のみを読み書きします。

EtherCAT1-1.png 

DC(Distributed Clocks)で高精度な同期制御を実現

モーション制御では複数軸の同期制御が必要な場合があります。しかし、各スレーブの遅延時間がμsec単位で発生します。

そのずれをDC(Distributed Clocks)という仕組みで補正します。 

最初のスレーブがマスタクロックとなり各スレーブ間の遅延時間を計測し、1μsec 以下のジッタで補正します。

この補正はハードウェアで自動的に行われます。これにより高速で正確な同期処理が可能になります。(図-2)

EtherCAT1-2.png

EtherCAT対応機器とシステムのご紹介

高木商会はEtherCAT Technology Group(ETG)に参加しています。EtherCAT でのシステム構築をお考えのお客様に最適なご提案が可能です。

ベッコフオートメーション株式会社

ベッコフオートメーションがEtherCAT の生みの親です。PC ベースのオープンな自動制御システムを提供しています。

EtherCAT-beckhoff.png

EtherCAT の生みの親、豊富な製品ラインアップ

産業用PC、EtherCAT 対応I/O、ドライブテクノロジ、自動制御ソフトウェアで豊富な製品ラインアップを誇っています。

IO 製品は約400 種類あるスライスIO を用途に応じて自由な組み合わせが可能です。

また、セーフティIO なども混在させることが可能です。

株式会社アルゴシステム

EtherCAT-algo.png

HMI、ソフトウェアPLC、モーション、画像処理をPC1 台で実現可能。 

アルゴシステムはRTOS のINtime とWindows を共存させ、Win アプリ、SCADA/HMI、ソフトPLC、モーション、画像処理を1 台で実現する、IoT やインダストリー4.0 にも最適なオールインワンコントローラとEtherCAT スレーブユニットを提供します。

[新製品:ちび丸君シリーズ]

超小型(名刺の約半分)のデジタル入出力、アナログ入出力ユニットです。

デジタル8 点入力、8 点出力、4 点入力/4 点出力、アナログ4 点入力、4 点出力のタイプがあります。

ヒルシャー・ジャパン株式会社

EtherCAT-hilscher.png

EtherCAT のあらゆるニーズに対応

ヒルシャーはEtherCAT のあらゆるニーズに対応する産業通信ネットワークの専業メーカーです。とりわけEtherCAT についてはETG 発足時から対応製品を提供してきました。

マスタ、スレーブともにPC カード、組込みモジュール、チップセット(ASIC)など量産ソリューションでお客様のあらゆる要求にお応えします。また、お客様はWindowsPC をご用意いただくだけでEtherCAT 開発・評価が可能になる開発・評価環境もキットでご提供します。

[リアルタイムイーサネットキット]

マスタボード1 枚とスレーブ3 枚、アナライザ1 台、その他設定、解析ツールが付属しています。アナライザは10μs の分解能でキャプチャ可能。データフレームのパケットロスがゼロです。通信のジッタ、遅れなどの解析に効果が発揮されます。

EtherCAT だけではなくファームを入れ替えるだけでPROFINET やEthernet/IP など6 種類のプロトコルに対応します。

株式会社エム・システム技研

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多チャンネル組み合わせ自由形、場所をとらないコンパクトな設計

多チャンネル組み合わせ自由形のEtherCAT 対応IO モジュールは形状も場所をとらないコンパクトな設計で必要な分だけのモジュールを組み合わせてスレーブを構築できます。接点信号、直流信号、熱電対、測温抵抗体、ポテンショメータなどのセンサ信号をダイレクトに接続できます。

[新製品:R30 シリーズ]

接点信号はもちろん、直流信号や熱電対、測温抵抗体、ポテンショメータなどのセンサ信号をダイレクトに接続できるため、無駄がなく経済的でスペース効率の高いシステムを構築できます。

IO カードはホットスワップも可能です。

中央電子株式会社

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カスタム設計、量産のご要望にも対応可能

EtherCAT マスタ搭載IPC、各種IO モジュールや4 軸パルス列モーションコントローラなどを提供いたします。標準品のカスタマイズやケースの製作、お客様専用品の開発・製造も承ります。

EtherCAT スレーブのカスタマイズはProcess data,Mail Box(CoE),分散クロックを使用した同期制御に対応でき、様々な用途に応じた開発が可能です。

[ECAT-S-5XA]

自由なトポロジーを実現するEtherCAT 分岐スレーブです。スター配線が必要な部分でご使用になれます。半導体製造装置に不可欠な物理SW による固定アドレス設定を可能にしました。

ピルツジャパン株式会社

EtherCAT-pilz.png

EtherCAT に接続できる小型安全コントローラ

EtherCAT に接続できるコンパクトな安全コントローラを提供します。ベースユニットは安全リンクモジュール、リレー出力モジュール及び通信モジュールを使用して増設できます。

[小型安全コントローラPNOZmulti 2]

ベースユニットはEN ISO 13849-1 のPL e 及びIEC 62061 のSIL CL 3 に準拠しています。

EtherCAT ネットワークへの接続オプション(CANopen over EtherCAT をサポート)ベースユニット、4 つの安全機能で効率的、モジュラ式で増設が可能です。

※アプリケーション範囲 : 非常停止押しボタン、両手操作ボタン、安全扉リミットスイッチ、光線装置、スキャナ、イネーブルスイッチ、安全扉スイッチPSEN、オペレーティングモードセレクタスイッチ、ミューティング、安全マット、センサの接続などでご使用になれます。

パナソニック株式会社

EtherCAT-pana.png

業界最小のEtherCAT 対応アンプ

7 種の制御モード、32 種の原点復帰モード、同期、非同期モード対応で充実したアプリケーションを構築できます。国際規格対応セーフティI/F 付もラインアップ。

[MINAS A5B]

サーボアンプMINAS シリーズがEtherCAT に対応しました。

応答周波数2300Hz でリアルタイムオートチューニング、各種振動抑制フィルタを搭載。

[MINAS A5BL]

近日発売のリニアモータ用サーボアンプです。

山洋電気株式会社

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SANMOTION のEtherCAT ラインアップを拡充

[SANMOTION R ADVANCED MODEL]

小型・高トルクで位置決め整定時間の短縮を実現した高精度AC サーボシステムです。高い指令追従性と、機台の振動を抑える制振制御を特徴とします。

[SANMOTION Model No.PB]

AC サーボとステッピングの長所を備えたモータです。小型で高速・高可減速を達成し、コストパフォーマンスにも優れています。

[SANMOTION C]

モーション制御、ロボット制御、シーケンス制御をこの1 台でコントロールできるため、装置のコストダウン、開発期間の短縮など大きなメリットがあります。

まとめ

いかがでしたでしょうか?

これからますます産業界に浸透していくと見られるEtherCATネットワークをご紹介しました。

高木商会はEtherCATにおいてもマルチベンダーで最適なご提案をお届けできるよう準備しております。ご興味がわいた方は是非、高木商会へお問い合わせください。

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