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EtherCAT®

高精度なサイクリック通信を実現

組込みコンピュータが活用される工作機械や半導体製造装置の分野、そしてPLCやコンピュータを使った産業用オートメーションの現場では、高速ネットワーク通信を活用したセンサ情報の読み取り、サーボモータなどの制御装置への情報伝達が不可欠です。いかに全ての機器をネットワークに接続し、そこから得られるデータをどれだけうまく活用するかが、生産効率化や顧客満足度向上など、継続したビジネスの発展には欠かせないものとなります。


表. サイクルタイムの他社比較(ばらつき)

高速ネットワーク通信をつかさどるEtherCATのマスタは、ネットワークに接続された全てのスレーブに対して、一定周期にデータを送受信するサイクリック通信や非同期のメールボックス通信を行う必要があります。その一周期に要する時間であるサイクルタイムは、以前は一般的にミリ秒単位で行われていましたが、現在はマイクロ秒単位が求められるようになりました。さらにマスタには、その短いサイクリック通信の間に、スレーブから受信した情報を分析し、その結果を元にスレーブへの動作指示を決定するなどの高速処理も必要です。

そこでPFUは、サイクリック通信を行うEtherCAT制御を産業用組込みコンピュータ本体のCPUで行わず、EtherCAT制御専用のCPUを持つ機能拡張カードをPCI Expressスロットに搭載することで、マイクロ秒単位の高精度サイクリック通信を実現することを可能としました。

Class A準拠のEtherCATマスタカード

さらに、PFUのARシリーズ専用EtherCAT機能拡張カードは、サブセットのClass BではなくETG(EtherCAT Technology Group)が定義する標準機能Class Aに準拠し、フル機能をサポートしています。Class AのDC(Distributed Clocks)機能を使うことで、複数のサーボモータを正確に同時に動作させることが可能であり、高精度の制御を要求する産業機器の分野においてもご活用いただけます。


お客様のソフトウェア開発負荷を削減


ソフトウェア構成

お客様のシステムにEtherCATを新規採用する場合、もしくは他のフィールドバスからEtherCATへ移行する場合においても、PFU が提供するソフトウェア開発環境 EtherCAT SDK の関数を、お客様のアプリケーションから呼び出すだけでEtherCATの各種機能を簡単に実現することができます。

また、この EtherCAT SDK がPFUの自社設計・開発であることを活かして、様々なOSに対応したものを提供することができます。さらに、EtherCAT制御ファームやFPGAも自社設計のため、お客様製品のアプリケーションインターフェースに合わせたオプション機能の追加など、様々なカスタマイズが可能となっています。これにより、お客様が既に持っているソフトウェア資産の流用範囲が広がり、スムーズにEtherCATへ移行が可能になります。


活用事例(産業機器)


産業機器への活用例

産業機器では、加工物を固定した案内面と、加工を行うための工具を、それぞれ動作させる必要があり、そこには多くのサーボモータやサーボモータを内蔵した多関節ロボットが使用されています。これらサーボモータを制御し、安全に効率よく大量の生産を行うためには、加工物の位置決めや検査を行うための画像判別センサ、装置内部を流れる液体の流量や圧力を測定するための流量センサや圧力センサ、装置の状態を監視するための温度センサなど大量の各種センサ類とサーボモータを同時に、高速で高精度な制御および監視を行う必要があります。

このような産業機器に、EtherCATカードを搭載したARシリーズを使用した場合、ARシリーズ1台で全てのサーボモータや各種センサ類のスレーブ制御及び監視を、従来のフィールドバスよりも高速で高精度に、かつ省配線に行えるため、装置当たりのコスト削減や生産数や品質の向上が可能になります。また、センサからの異常通知を受信した時は、速やかな装置停止などの対応が可能となるため安全性も向上いたします。



ここで紹介した内容の詳細は、技術情報誌 PFU TECHNICAL REVIEW 2016年10月号に掲載されています。

PFUのEtherCATカードには、マスタカードに加えスレーブカードもございます。価格、詳細な仕様、お客様装置への組込み、設計、構築支援について、ご不明な点がございましたらお問合せください。

EtherCATは、ETGによって制定された新たな規格 EtherCAT P を加え、ここで紹介した産業機器のみならず、IoTの実現、工場システムなど産業用ネットワークにおけるさらなる普及が期待されます。PFUはETGのメンバーとして、お客様の装置開発を積極的に支援する活動を行っています。



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