FSoE: EtherCAT 기반 기능 안전
FSoE란 무엇인가요?
Functional Safety over EtherCAT(FSoE)은 ETG.5100에 따라 안전 인증을 받은 통신 프로토콜로, 표준 EtherCAT 위에 안전 계층을 구축합니다. 이는 별도의 안전 배선 없이 기존 EtherCAT 네트워크를 통해 SIL 3까지의 안전 관련 공정 데이터 전송을 가능하게 합니다.
왜 이것이 중요한가요?
FSoE가 없으면 안전 기능을 갖춘 모든 서보 드라이브는 안전 PLC에서 드라이브까지 전용 이중화 안전 케이블이 필요합니다. 6축 이상의 다축 시스템에서는 상당한 배선 작업, 대형 커넥터 및 복잡한 시운전이 필요합니다.
FSoE는 이 문제를 근본적으로 해결합니다:
- 별도의 안전 배선 없음 — 안전 명령(STO, SLS, SS1 등) 및 안전 피드백(안전 위치, 안전 속도, 상태)은 표준 프로세스 데이터와 동일한 EtherCAT 프레임에서 전송됩니다.
- 표준 하드웨어를 통한 SIL 3 — 일반적인 Cat5e 케이블, 특별한 안전 케이블이나 플러그 불필요
- 비용 절감 — 케이블 감소, 소형 제어반, 신속한 시운전
- 통합 진단 — 안전 상태 및 오류 정보는 필드버스 프로토콜에서 직접 확인할 수 있습니다
어떻게 작동하나요?
블랙 채널 원칙: FSoE는 전체 EtherCAT 인프라 — 케이블, 마스터 스택, 슬레이브 컨트롤러 — 를 보안 평가에서 제외된 "블랙 채널"로 취급합니다. 데이터 무결성은 FSoE 마스터(보안 PLC)와 FSoE 슬레이브(보안 장치) 간 종단 간에 보장됩니다. 전송 매체가 데이터를 변조, 지연, 중복 또는 손실하더라도 보안 계층이 이를 감지하고 안전 상태를 트리거합니다.
프레임 구조: 각 FSoE 프레임은 각각 자체 CRC로 보호되는 안전 데이터 블록과 연결 식별을 위한 연결 ID를 포함합니다. 이 세분화된 검사 체계는 IEC 61508에 따른 8가지 오류 범주(위조, 반복, 순서 오류, 메시지 손실, 허용되지 않는 지연, 삽입, 마스킹 및 주소 지정 오류)를 모두 감지합니다.
워치독 모니터링: FSoE 마스터는 전송되는 각 프레임마다 워치독 타이머를 시작합니다. 슬레이브의 유효한 응답이 설정된 워치독 시간 내에 도착하지 않으면 안전 상태(STO)가 트리거됩니다. 일반적인 워치독 시간은 15ms 이상입니다.
마스터-슬레이브 모델: 각 FSoE 연결은 FSoE 마스터와 FSoE 슬레이브 간의 점대점 연결입니다. 마스터는 보안 명령(제어 단어)을 전송하고, 슬레이브는 보안 상태, 안전한 위치 및 안전한 속도로 응답합니다.
SOMANET은 이를 어떻게 구현합니까?
SOMANET Circulo with Safe Motion Module(SMM) 은 FSoE 슬레이브로 작동하며 외부 안전 PLC(예: Beckhoff TwinSAFE)와 연결됩니다. 내부 SMM 사이클 시간은 1ms이며, 최소 FSoE 사이클 시간은 6ms입니다.
FSoE를 통해 모든 안전 기능이 제어됩니다: STO, SBC, SS1, SS2, SOS, SLS(네 인스턴스) 및 SMS. FSoE 데이터 프레임은 보안 명령어 외에도 보안 위치 값(0x6611), 보안 속도 값(0x6613) 및 상태 정보를 전송합니다. 모든 데이터는 CRC로 보호되며 유효성 플래그가 적용됩니다.
Synapticon은 통합 서보 기술 분야에서 FSoE를 인증된 표준 제품으로 구현한 최초의 공급업체 중 하나였습니다. 이는 협업 로봇 및 자율 이동 로봇(AMR)의 안전 아키텍처에 있어 핵심 구성 요소입니다.
추가 링크:
