오늘날 기계들은 특정 주파수 인버터 및 서보 인버터 시스템 내의 서보 모터와 드라이브의 동작과 제어를 위한 다수의 전자 전원 구성요소들을 포함하고 있다. 그러한 장치들은 본질적으로 양단의 (고)전압이 스위칭 되고 스위칭 된 전류와 스위칭 시간(상승 시간)이 바뀜으로써 전압 변화를 일으킨다. 또한 그것은 더 높은 변환 효율을 갖는 주파수를 교환함으로써, 이 변화를 증대시킬 수 있다. 예를 들면, 인버터들은 광대역 전자 간섭의 아주 강력한 근원이 될 수 있다. 그러나 어떤 산업 현장이라도 또 다른 잠재적인 간섭의 출처가 있을 것이다.

에러 발생의 근원이 되는 다양한 가능성

전형적인 상황을 보면, 에러 진단 시스템은 제어장치의 오작동을 알려줄 수 있으나, 그 이후의 분석은 단지 의심되는 요소들이 정상적으로 기능을 하고 있는지는 만을 보여준다. 전자장의 방해 또는 결함이 있는 부품으로 인한 기능상의 문제를 발견하기 위해서는 많은 시간과 노력이 필요하다. 최신의 진단 시스템들은 많든 적든 간에 에러의 위치를 정밀하게 결정할 수 있다. 실제로 이것은 단지 에러의-그 원인이 아닌-위치만을 암시할 뿐이다.
유지보수 전문가들은 명백하지 않은 모든 가능성 중에서 에러의 원인을 선택해야만 한다. 예를 들어, 에러의 원인이 소프트웨어 문제인지 하드웨어 결함 문제인지 아니면 잘못된 배선 문제인지, 버스 문제인지, 혹은 우주 복사열에 의한 보기 드문 메모리 에러인지 또는 구성 요소들의 전자파 적합성의 문제인지는 명백하지 않다. 간섭이 발생하거나 실딩(차폐) 처리가 제대로 되지 않은 부분의 근원을 추적하는 것은 ‘모래사막에서 바늘 찾기`나 마찬가지 이다.
기계를 아무리 강하게 만들더라도 모든 기계는 마모되기 마련이며, 그럴수록 간섭의 영향에 민감해진다. 계속적인 (전기적, 기계적) 충격들은 접점들을 틀어지게 하고 때때로 가동이 지속되는 동안에 정전기 방전용 체인과 같은 동작 중인 부품들을 절연(또는 전기적으로 차단) 시킨다. 불가피하게도 간섭에 대한 내구성이 취약해지기 때문에, 모든 부분에 있어 잠재적으로 미약한 사항들은 설계 측면에서 배제시켜야 한다. 위험한 기계들은 후에, 다시 안전해질 수 없다. EMC는 시작 때부터 관찰되는 것이 필요하다.

비교 분석

통신 네트워크는 기계 장비에 있어서 마치 신경계와 같은 정확한 동작을 위한 필수적인 요소이다. 데이터 교환이 필수적으로 전자장의 간섭에 노출됨에 따라, 전송 프로토콜은 안정된 통신 구조로 보장되어야 한다. 몇몇 데이터 패킷의 손상을 전부 막을 수는 없지만, 그것으로 인해 통신에 나쁜 영향을 주어서는 안 된다. 이하에서는 데이터 통신의 결정적인 메커니즘을 강조할 것이고, 그들을 제어하기 위한 약간의 전문적 지식을 제공할 것이며, 그것이 도움이 되기를 바란다.
프레임 전송은 1개의 프레임이 N개의 참가자에게 데이터를 공급하는 총합 프레임(sum frame) 방식과 데이터를 개별 또는 싱글 프레임(individual or single frame)으로 참가자에게 보내는 두 가지 방식이 있다.
EtherCAT은 총합 프레임 절차를 사용하며, EPL과 Profinet은 개별 프레임들을 사용한다. 데이터 구성의 차이점은 그림 1.에서 보여진다. 다음의 이론적 관찰은 양쪽 과정의 특징들을 확인시켜 줄 것이다.

전자장 간섭에 대한 두 가지 주요 원인은 파워 서플라이부터 네트워크 장치들까지의 간섭과 데이터 케이블로 이어지는 전자기파로 나눌 수 있다. 테스트를 위해서, 양쪽 원인들은 한가지로서 고려될 수 있고 파워 서플라이, 송신기, 수신기와 케이블 연결은 하나의 유닛으로 간주될 수 있다. 테스트 결과를 비교하기 위해서 구조는 표준화 되어야 하고, 시스템들은 인라인으로 연결되어 있다.
첫 번째 근사치를 페이로드 데이터(paylaod data)의 40 바이트로 해보았다. 테스트는 한 노드에서 입력과 출력 데이터 수치가 다른 것처럼 I/O 데이터 불균형(즉, 한 노드에서의 입력과 출력 데이터의 차이) 등의 특정한 효과들은 포함하지 않았다. 한 개의 에러가 완전한 프레임을 파괴시키는데 그러한 에러는 네트워크 통신과 직접적으로 관련되지 않는 것으로 추측된다.

우리는 추가적으로, 한 개의 에러가 최대 한 개의 프레임을 손상시킨다고 가정했다. 만약 n이 라인에 연결된 경로의 수이고, P가 한 개의 경로에 대한 에러 확률이라면, 완전한 경로에 대해 에러가 발생할 확률은 다음과 같다.

Ptotal = 1 - (1 - Pindividual)n
P가 n에 비해 비교적 작다면, 공식은 근사치를 위해 단순화 될 수 있다. 이 경우 에러가 발생할 확률은 다음과 같다.
Ptotal = n × Pindividual
다음에서 P는 손상되고 있는 40바이트 데이터 블록의 확률로 간주될 것이다. 데이터 비교를 단순화하기 위해, 비록 정확하지 않더라도 오버헤드가 40바이트를 측정한다고 가정한다. 최종적인 계산은 실제 값을 사용한다.

개별 프레임 프로시저(Individual frame procedure)
모든 개별 프레임들은 첫 번째 경로를 경유하여 보내어진다. 그 후, 그들의 수는 모든 노드에서 1씩 감소한다. 따라서 총 에러 발생할 확률은 다음과 같다.
Ptotal=n×(Pheader Pdata) (n-1)×(Pheader Pdata) ...(Pheader Pdata)=(n×(n 1)/2)× ((Pheader Pdata)
1개의 에러는 정확히1개의 데이터 블록(Loss = 1)을 운반하는 1개의 프레임을 손상시킨다. 그러므로 Ptotal은 한 사이클 당 데이터 블록의 손실(Lpc = Ptotal)이 된다.

총계 프레임 프로시저(Sum frame procedure)
총계 프레임 프로시저에서는 완전한 프레임은 모든 경로를 경유하여 전송된다. 에러 발생 확률은 다음과 같다.
Ptotal = n × (Pheader n × Pdata)
개별 프레임들과 마찬가지로, 에러 발생 확률은 2차식으로 증가하지만, 손실은 더욱 커진다. 라인에서 다양한 시점에서의 손상의 경우를 보면, 총 손실은 절충된다.

ㆍ첫 번째 노드 전 : 모든 출력 데이터 프레임 모든 입력 데이터 프레임 = 2n
ㆍ두 번째 노드 전 : n-1 출력 데이터 프레임 모든 입력 데이터 프레임 = 2n-1
ㆍ…
ㆍ마지막 노드 전 : 1출력 데이터 프레임 모든 입력 데이터 프레임 = n 1
ㆍ반환되는 부분 : 모든 입력 데이터 프레임 = n,.
  전송 경로 당 손실 평균량:Loss = (5n 1)/4