EtherCAT，最快最安全的總線

自2003年由德國(guó)倍福研發(fā)的EtherCAT總線技術(shù)一經(jīng)問世，就引起了行業(yè)的極大的關(guān)注：一是EtherCAT使用獨(dú)特的數(shù)據(jù)交換機(jī)制，充分利用工業(yè)以太網(wǎng)的帶寬資源，一個(gè)數(shù)據(jù)幀傳輸所有的信息，每一個(gè)從站讀取尋址自己的數(shù)據(jù)并將反饋的數(shù)據(jù)插入該幀中，實(shí)現(xiàn)了同一幀幫助所有的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。這一機(jī)制不僅速度更快，也釋放了主站壓力，整體運(yùn)行更加高效。同時(shí)就傳輸速率來說達(dá)2*100Mbit/s（高速以太網(wǎng)，全雙工模式），刷新時(shí)間：256數(shù)字量I/O：11µs；分布于100節(jié)點(diǎn)的1000開關(guān)量I/O：30µs=0.03ms；200模擬量I/O（16bit）：50µs，采樣率20kHz；100伺服軸（每個(gè)8Byte IN+OUT）:100µs=0.1ms；12000數(shù)字量I/O：350µs。Martin Rostan直言：“EtherCAT是最快的工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)，同時(shí)它提供納秒級(jí)精確同步。”

另外，EtherCAT是一種基于以太網(wǎng)的開發(fā)構(gòu)架的硬實(shí)時(shí)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線通訊協(xié)議，即它不需要網(wǎng)關(guān)，無需IP協(xié)議頭，數(shù)據(jù)直接在硬件中進(jìn)行交換傳輸。在信息安全方面來說，這一傳輸方式避免了99%來自網(wǎng)絡(luò)的攻擊危險(xiǎn)。“EtherCAT是一個(gè)鎖，這個(gè)鎖已經(jīng)非常大，就目前來說，不再需要另外的防護(hù)措施。”Martin Rostan對(duì)此表示：“在信息安全如此重視的今天，EtherCAT的表現(xiàn)卻讓人十分放心。”

EtherCAT，以最大限度的開放直指未來

EtherCAT總線技術(shù)在十多年的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中迅速上升為中國(guó)及全球工業(yè)制造領(lǐng)域主流的總線技術(shù)。Martin Rostan表示：“從最初，EtherCAT就是基于未來的需求而設(shè)計(jì)的一種完全開放式的總線協(xié)議。”

相較于其它總線協(xié)議而言，EtherCAT用戶可以自主實(shí)施主站設(shè)備，無需特殊插卡，從站設(shè)備使用可以由多個(gè)供應(yīng)商提供的高集成度、低成本的芯片。這種低成本而靈活應(yīng)用的總線協(xié)議，使得用戶脫離了以往只局限于使用該協(xié)議的某一品牌的設(shè)備，能夠從根本上實(shí)現(xiàn)多品牌的融入與發(fā)展。Martin Rostan認(rèn)為，正是EtherCAT的這種開放性，使得中國(guó)本土客戶能夠在產(chǎn)品性能提升、獨(dú)特功能設(shè)計(jì)等方面最大限度地付諸實(shí)踐，真正助力中國(guó)客戶實(shí)現(xiàn)自主的智能制造實(shí)力的提升。也使得EtherCAT經(jīng)過十年的時(shí)間能夠在中國(guó)本土實(shí)現(xiàn)快速的推廣。

當(dāng)然，相較于其它專門用于IO連接的總線、專門用于傳感器數(shù)據(jù)交換的總線等一系列昂貴的總線系統(tǒng)而言，EtherCAT具有卓越的運(yùn)動(dòng)控制性能與更低的總線負(fù)載，它看起來似乎更接地氣：可以用于高速高精的高性能設(shè)備，也可以用于無更高性能要求的設(shè)備，如測(cè)控領(lǐng)域、新一代的分布式能源控制和軍事領(lǐng)域都有EtherCAT的應(yīng)用案例。

談及如何進(jìn)行開放性的技術(shù)支持時(shí)，Martin Rostan表示：“本土廠商更多考慮成本因素。相較于歐洲公司會(huì)花費(fèi)買堆棧和技術(shù)服務(wù)來保障技術(shù)支持，而中國(guó)廠商則更喜歡免費(fèi)的產(chǎn)品，即使這些產(chǎn)品沒有技術(shù)支持。但是在EtherCAT具體的實(shí)施層面，中國(guó)廠商是中國(guó)團(tuán)隊(duì)支持的。”其實(shí)，正是EtherCAT開放性的設(shè)計(jì)，使得EtherCAT的從站通訊協(xié)議已經(jīng)集成到芯片里，電氣工程師不用花費(fèi)時(shí)間去了解更多的IT知識(shí)，從站層面的實(shí)施更加簡(jiǎn)單而方便。另外，從EtherCAT的技術(shù)支持來看，目前在ETG網(wǎng)站上有3萬多頁(yè)完整的文檔資料便于查詢，會(huì)員企業(yè)可以方便地獲取幾乎所有的資源。Martin Rostan補(bǔ)充道：“ETG全球擁有25人的團(tuán)隊(duì)，均為專業(yè)工程師出身，主要任務(wù)是幫助會(huì)員學(xué)習(xí)和實(shí)施EtherCAT，這使得技術(shù)支持更有針對(duì)性。”

EtherCAT，始終只有一個(gè)版本

EtherCAT自2003年實(shí)行開放式推廣，2007年成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)（IEC 61158），2014年正式成為中國(guó)推薦性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T31230.1～.6）。如今，EtherCAT技術(shù)協(xié)會(huì)在全球擁有4500多家會(huì)員，ETG中國(guó)目前已經(jīng)擁有700余家會(huì)員企業(yè)并且還在不斷擴(kuò)大。而ETG中國(guó)作為正式進(jìn)入中國(guó)推廣EtherCAT的專業(yè)組織，至今已走過十年。這十年里隨著中國(guó)本土制造業(yè)從“世界工廠”到“中國(guó)質(zhì)造”與“中國(guó)智造”不斷轉(zhuǎn)變的制造角色地位與制造觀念，EtherCAT始終只有一個(gè)版本，同時(shí)也在不斷的充實(shí)，如線纜冗余、功能安全、主站設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸功能都是隨需求發(fā)展而持續(xù)完善。據(jù)Martin Rostan介紹，ETG在11月份已發(fā)布當(dāng)下大家最為關(guān)注的關(guān)于EtherCAT的TSN通信行規(guī)。ETG的技術(shù)專家也加入到TSN技術(shù)工作組，致力于TSN技術(shù)規(guī)范的制定中，利于EtherCAT采用TSN技術(shù)進(jìn)行擴(kuò)展與TSN技術(shù)本身的研發(fā)同步。Martin Rostan表示，TSN并不是現(xiàn)場(chǎng)總線，而是可視為一個(gè)工具箱，根據(jù)需求去取用。通過TSN可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)工業(yè)控制器與多個(gè)不同的EtherCAT網(wǎng)段進(jìn)行實(shí)時(shí)通訊，并優(yōu)化了用于控制之間通訊的EtherCAT自動(dòng)化協(xié)議（EAP），進(jìn)一步將EtherCAT的應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)展到異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中，實(shí)現(xiàn)了智能制造的靈活性和實(shí)時(shí)性。

十年磨一劍,一朝試鋒芒。高度開放性正在成為新一輪工業(yè)自動(dòng)化品牌商的競(jìng)爭(zhēng)策略，ETG中國(guó)經(jīng)過十年的耕耘，在正在成為全球重要的工業(yè)智能制造基地的中國(guó)市場(chǎng)正在鋒芒小漸露，2014年EtherCAT成為中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，技術(shù)漢化以來得到了來自政府層面與企業(yè)的快速應(yīng)用推廣。目前，ETG全球擁有4500家會(huì)員，其中1800個(gè)亞洲會(huì)員，2000個(gè)歐洲會(huì)員，700家美洲會(huì)員，中國(guó)會(huì)員則達(dá)到近800家，并在智能制造浪潮的席卷下將呈現(xiàn)井噴式的增長(zhǎng)。Martin Rostan不無感謝地表示，EtherCAT在中國(guó)十年來的發(fā)展成就歸功于ETG中國(guó)團(tuán)隊(duì)的不懈努力，當(dāng)然他還是有點(diǎn)小自豪地說：“我們的目的不僅是保持會(huì)員的持續(xù)的增長(zhǎng)，而是要將EtherCAT的價(jià)值帶給更多的行業(yè)和自動(dòng)化市場(chǎng)，我們樂見未來！”