이더넷 기반의 실시간 산업용 네트워크, EtherCAT

EtherCAT가 모션 네트워크 분야에서도 선도적인 기술개발과 광범위한 적용분야의 확산에 적극 나서고 있다. 이미 EtherCAT을 지원하는 서보모터 및 드라이브 제품이 출시되고 있기도 하다.  

EtherCAT(EtherNet for Control Automation Technology)는 기존의 이더넷 환경에서 사용하던 소프트웨어나 하드웨어에 대해 아무런 변경없이 리얼타임성을 보장해주는 산업용 이더넷 솔루션으로 지난 2002년 독일 Beckhoff사에 의해 개발되었다. 2003년에는 EtherCAT Technoligy Group(ETC)을 결성하여 스펙을 공개하였으며, 현재 전 세계적으로 200여개의 회원사가 참여하여 빠른 제품 개발과 현장 적용을 추진하고 있다. 
PROFIBUS, CANopen, DeviceNet과 같은 종래의 필드버스들이 일반적으로 5~10ms의 속도를 보장하는데 비해 EtherCAT는 보다 빠른 전송 속도를 자랑한다. EtherCAT는 구성과 설치가 간단하고 이더넷 토폴로지에 관계없이 256개의 디지털 I/O에서 11 us, 1000개의 디지털 I/O에서 30 us(0.03ms), 100개의 서보 축에서 100us의 업데이트 타임이라는 고속성을 확보하고 있다. 

이더넷과 리얼타임 

IEEE 802.3 표준 이더넷 프레임을 채용하여 다양한 이더넷 디바이스들을 EtherCAT 디바이스들과 함께 사용할 수 있도록 했으며, 기존에 개발된 다양한 이더넷 소프트웨어 솔루션도 동시에 사용할 수 있다. 
특히 케이블 이중화 기능을 제공하여 이 기능에 의해 연결된 EtherCAT 슬레이브 중의 어느 하나가 고장이 나더라도 나머지 슬레이브들은 계속 EtherCAT 마스터와 통신이 가능하다. 이러한 케이블 이중화 구조를 구현하는데 드는 비용은 단순히 랜 카드를 하나만 더 추가하면 된다. 
뿐만 아니라 EtherCAT는 기존에 필드버스를 사용하던 사용자들이 쉽게 EtherCAT을 사용할 수 있도록 하기위해 ‘Fieldbus to EtherCAT’ 솔루션도 제공한다. 현재 제공되는 필드버스로는 DeviceNet, Profibus, CANopen이며, 이러한 필드버스를 사용하던 사용자들은 기존에 투자한 비용은 보호받으면서 손쉽게 EtherCAT 환경으로 옮겨갈 수 있다. 
EtherCAT는 다른 필드버스에 비해서 사용하기가 쉽고 유지보수가 편리하며 가격이 저렴하다는 장점을 가진다. 마스터와 슬레이브 모두 매뉴얼 어드레스 세팅을 요구하지 않으며, 사용자들은 단순하게 EtherCAT 디바이스들을 현장에 설치한 후 카테고리 5 또는 6 케이블을 이용하여 연결만 하면 된다. 또한 EtherCAT는 특별한 마스터 카드 또는 케이블을 요구하지 않으며, 기존에 사용하던 제품이나 시중에서 손쉽게 구할 수 있는 일반 LAN 카드 및 LAN 케이블을 그대로 사용할 수 있다.
 
모션 컨트롤과 EtherCAT 

EtherCAT는 필드버스 네트워크임에도 불구하고 자체적으로 확보하고 있는 고속성으로 인하여 고속 실시간 모션 컨트롤을 위한 모션 네트워크로도 각광받고 있다. 특히 이더넷을 기반으로 하는 다른 모션 네트워크들이 이제 막 제품 개발에 나서고 있는 것에 비해 EtherCAT은 그 출발에 비해 급속한 기술 발전과 시장 보급에 성공적으로 나서고 있다. 
현재 실시간성을 강조하는 모션 네트워크들로는 델타타우의 PMAC, MEI의 SynqNet, SERCOS 등이 있지만, 엄밀한 의미의 이더넷 기반 실시간 시스템으로서는 한계를 보이고 있다. 또한 야스카와전기의 Mechatrolink나 미쓰비스전기의 SSCnet도 모션 네트워크로서 메이커 인지도와 서보 및 PLC 시스템에 대한 대규모 마켓셰어를 바탕으로 큰 영향력을 미치고 있다. 이들 네트워크들도 향후 이더넷을 기반으로 하는 고속 모션 네트워크로 성장해 나간다는 전략하에 현재 적극적인 기술 개발을 진행하고 있으며, 내년중으로 이더넷 기반 모션 네트워크 버전이 발표될 것으로 예상된다. 

2005년 기사 작성