事業紹介:EtherCAT事業

組込用のEtherCAT通信システムは、当社オリジナル製品として提供するため、2013年より本格的な事業として 開始しました。ハードウェア、ソフトウェアともに弊社内で設計/開発を行い、基板だけでなく、マスター スタック、スレーブスタックについても構築いたしました。日本では希少と思われる「オリジナル自社マスター スタック搭載のEtherCATマスターボード」を提供可能です。
他のマスタースタックベンダーとの差別化を図り、当社の特色を生み出すため、弊社EtherCATスタックは、 マスター、スレーブともに、FPGA化を推し進めております。ハード化した結果、通信システムにとってネック となる周期通信速度、送信タイミングのブレ(ジッター)を高性能/高精度に実現でき、ハイレベルな要求仕様にも お応えできます。
また、コスト面でも、当社基板には大きな強みがあります。もともと基板設計/製造は当社の得意分野ですが、 EtherCATスタックを搭載した基板として提供する場合、弊社オリジナルのスタックを搭載するため、通常必要 となるスタックのライセンス料をほぼ無償化でき、「基板費+通信スタック費」として非常に安価なコストが 実現できます。


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FPGA上で動作するEtherCAT通信基板を開発!(マスター、スレーブとも)

ハード化されたEtherCAT通信により高いスペックを達成

  • ・マスター対応機能
    「ETG.1500classB準拠機能」、「DC機能」、「Cable Redundancy」、「FoE」
  • ・周期通信速度/送出タイミングジッターの実測値
    32bitデータ×1スレーブのシステム: 8 μsec(Jitter ≒ 30nsec)
    40byteデータ×5スレーブのシステム: 40 μsec(Jitter ≒ 30nsec)

自社開発ボードにより安価なコストも実現

  • ・基板供給させて頂く場合、マスタースタック費用を無償化でき、大変安価
    (※弊社開発済マスタースタック搭載)
    (※FPGAスレーブの場合、Beckhoff製IPコア費用が別途必要)
  • ・当社標準のマスター/スレーブボードをご使用頂く場合、
    拡張コネクタにより、お客様に必要な機能/インターフェイスを容易に追加可能
  • ・Xilinx FPGA, Intel FPGAのどちらにも対応可能
  • ・Zynq7000シリーズ、Ultrascale Zynq搭載のボードを提供可
EtherCAT事業
EtherCAT事業

ESI生成ツール

ESIとは

  • ・EtherCAT Slave Informationの略。slaveデバイスの機能や設定情報のこと。
    (メーカ、製品情報、プロファイル、オブジェクト、プロセスデータ、時刻同期、シンクマネージャ設定など)

ESIファイル作成の課題

  • ・規格に準拠して生成する必要があり、EtherCATの十分な知識なしに作成することは困難
  • ・ファームウェア用に、ESIファイル内容とリンクしたCコードを用意するのは、工数のかかる作業

KSJ ESI生成ツールの特徴

  • ・3形式のファイル生成が可能
ESI生成ツールの特徴1


  • ・開発者視点でGUIを用意
ESI生成ツールの特徴2

EtherCAT開発の歩み

2013年
  • ・産業用オープンネットワークシステムの一種であるEtherCAT技術に着目し、 組込用のEtherCATマスター・スレーブの開発に着手
  • ・Xilinx Zynq SoC搭載のEtherCATマスター評価用のボードLic-Zを開発
2014年
  • ・第一段階としてARM CPU上でEtherCAT ClassBとDC機能、冗⻑機能を実現する 独自のマスタースタックを開発
  • ・ベッコフ製EtherCATコントローラET1100+マイクロコントローラの構成により EtherCATスレーブを実現
2015年
  • ・高性能でコンパクト設計のEtherCATマスター評価ボードLZ200を開発
2016年
  • ・TI社製AM3357 Sitara マイクロプロセッサを使ったEtherCATスレーブを実現
2017年
  • ・EtherCATマスター機能をARM CPUからFPGAへの移植作業を開始し、Xilinx Microblazeと独自IPコアによる非常に高速な周期通信と低ジッターを実現する FPGA EtherCATマスターを開発
  • ・Xilinx ZynqのARM CPUでEtherCATマスターの初期環境設定が可能なFPGA EtherCATマスターIPを開発 ・FPGAベースのEtherCATマスター評価用のLZ201ボードを開発
  • ・Beckhoff IPコア ET1815/ET1816を使用し、FPGA上でEtherCATスレーブを実現
2018年
  • ・FPGAベースのEtherCATマスターをIntel Cyclone V FPGAへ移植
  • ・Infineon製XMC4300を使ったEtherCATスレーブを開発し、モーションコントロール開発に着手
  • ・Beckhoff IPコア用EtherCATスレーブスタックFPGA IPコア開発の開始
  • ・「Beckhoff IPコア+KSJスレーブIPコア」により非常に高速な周期通信と 高精度な同期に対応可能なシステムを開発

主なシステム開発実績

          
システム 構成 詳細
半導体装置用 マスフローコントローラ
  • スレーブ開発: ET1100+RENESAS RXマイコン
  • 半導体装置用マスフローのコントール基板。
高速アナログデータ収集システム
  • マスター開発: 自社開発マスターボード LZ200シリーズ
  • スレーブ開発: ET1100 + NXPマイコン
建物内の3軸加速度センサのデータ(24bit×3軸)を、
100usec周期で収集するシステム。
高層建築物の固有振動数を測定。
  • 多軸ステップモータドライブユニット
  • EtherCATインターフェイス基板
スレーブ開発: ET1100 + NXPマイコン 16軸のモータを制御可能なモータユニット
大型放射光施設 Spring8にて採用済
ガスリークテスター マスター開発: 自社マスターボード LZ202 IC部品や薬品パッケージのガス漏れ検査システム
コストメリットからPLC採用から転用した
接続slave数:10個
  • 産業用繊維装置)
  • EtherCATマスターIPコア
  • マスター開発: Intel FPGA CycloneV上で動作する
  • KSJ Master stack IPcoreを提供
   
EtherCAT slaveとして、複数のI/Oやモータを接続
100usecの周期通信による制御を行っている。
  • プレス機用サーボモータコントローラ装置
  • EtherCATインターフェイス基板
  • マスター開発: Zynq7014s搭載ボード
  • スレーブ開発: Zynq7007s搭載ボード
  • (Beckhoff slave IPコア使用)
2階層のEtherCATラインから成るシステムを構築
最大5個のマスターボード、40個のスレーブボード環境で、
100usecの周期通信で、全てのDC時刻を同期。
  • ステッピングモータドライブ基板
  • (1軸ボード、4軸ボード)
スレーブ開発: Infineon XMC4800 プロセッサ搭載250usecの周期通信に対応したモータドライブ基板
CiA402対応
  • 半導体装置用 バルブコントローラ
  • マスター開発: 自社ボード LZ202
  • スレーブ開発: Infineon XMC4800 プロセッサ搭載
   
CiA402対応
  • 半導体装置用モータドライブユニット
  • EtherCATマスターIPコア
  • マスター開発: ARM CPU上で動作する
  • KSJ Master stackを提供
   
250usecの周期通信にて、
8個のslaveのモータ制御を行う
車両バックネットシステム
  • マスター開発:Zynq ultrascale+用 Master stack IPコア
  • スレーブ開発:HDLのみで作成したSlate stack IPコア
Slaveでは、EtherCAT stackのプロセッサ処理をなくし、
全てHDLでSlave stack IPコアを構築
機能安全規格SIL4をシステムとして認証取得予定
鉄道送電設備 配電システム スレーブ開発: 自社ボード LZ202 EtherCATスレーブとして、制御指令を受ける。
FPGA内で、電流フィードバック制御によるコイル励磁
を行う。

EtherCATユーザーズマニュアル

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