隨著技術的進步，工業(yè)以太網技術現(xiàn)場總線技術已經逐漸成為工業(yè)控制領域通信系統(tǒng)的主流。EtherCAT憑借卓越的性能、靈活的拓撲、簡單且耐用、集成安全、低成本易實現(xiàn)等特點，成為全球領先的實時工業(yè)以太網現(xiàn)場總線技術標準。2020年9月15～19日，一年一度的中國工博會拉開帷幕，EtherCAT技術協(xié)會（ETG）也重磅亮相，全面展示了EtherCAT的技術亮點和卓越性能。gongkong?有幸在現(xiàn)場采訪到了EtherCAT技術協(xié)會（ETG）中國區(qū)首席代表范斌女士，詳細了解了當下EtherCAT技術的發(fā)展趨勢。

EtherCAT技術協(xié)會（ETG）中國區(qū)首席代表范斌女士

與時俱進的技術擴展

本次展會上，ETG 展出了EtherCAT G/G10、EtherCAT P、適用于工業(yè)4.0及IoT的解決方案、EtherCAT與TSN的匹配等前沿技術。范斌女士特別向gongkong?詳細介紹了EtherCAT G/G10，這是EtherCAT G/G10第一次在中國的線下展示。EtherCAT G/G10能提升EtherCAT技術帶寬至千兆/萬兆級，并且與現(xiàn)有百兆級別的 EtherCAT 完全兼容。作為核心EtherCAT技術的補充，所有EtherCAT的優(yōu)勢，包括高動態(tài)數(shù)據(jù)傳輸、全面診斷、簡單配置并集成同步性等優(yōu)勢都被完全保留。

范斌女士表示，推出EtherCAT G/G10的主要目的是在某些必須傳輸大量過程數(shù)據(jù)的場合：如，高端的測試測量行業(yè)，對采樣率要求極高的超采樣應用；系統(tǒng)中設備數(shù)量巨大，同時又要求有極短循環(huán)時間周期的復雜應用；以及需要實時傳輸和處理視頻圖像數(shù)據(jù)流的視覺應用中，百兆EtherCAT帶寬已經不能滿足這些特定的應用需求。這種情況下，就需要使用千兆甚至萬兆以太網技術來擴展 EtherCAT 的應用領域。“需要注意一點，百兆的EtherCAT技術已經足以覆蓋90%以上的應用需求，而EtherCAT G/G10的推出并不是要取代EtherCAT，它只是EtherCAT技術的一項延伸和擴展，用戶需要結合自身的具體應用來決定是否有必要采用該技術?！狈侗笾v道。

作為當前工業(yè)通信最為熱門的話題之一，TSN（時間敏感網絡）備受關注。本次展會上，ETG也展示了EtherCAT與TSN的匹配，進一步將EtherCAT的應用領域擴展到異構網絡環(huán)境。通過利用TSN，多個工業(yè)控制器可以通過以太網網絡與多個不同的EtherCAT網段進行實時通訊。在此過程中，無需對EtherCAT從站設備進行更改：具有所有高性能特性的EtherCAT設備協(xié)議將被完整保留。

范斌女士告訴gongkong?，作為智能制造、工業(yè)互聯(lián)網關注的焦點技術之一，TSN并非是一個全新的網絡技術。ETG的技術專家Karl Weber博士同時也是IEEE802.1的正式成員，很早便參與到TSN的相關規(guī)范工作中。因此，ETG 能夠確保及時獲得TSN相關規(guī)范，并同步EtherCAT融合TSN的擴展技術，從而達到應用中的最佳匹配性。“雖然目前TSN備受關注，但它的發(fā)展和應用還需要進一步研究探討。不過面對這些新技術，我們還是要始終保持高度的前瞻性。EtherCAT也將時刻緊密關注TSN技術的發(fā)展。在2017年，ETG就發(fā)布了EtherCAT TSN Profile，定義了將EtherCAT網段無縫接入到TSN網絡的接口，我們已經為未來做好了準備。”

無縫集成 安全可靠

當下，越來越多的設備接入工廠的網絡之中，且這些設備往往通過多種復雜的現(xiàn)場總線連接，眾多設備的聯(lián)網為工業(yè)通信技術的發(fā)展提供了機遇也帶來了挑戰(zhàn)。在gongkong?接觸的眾多用戶當中，反映最多的痛點也是設備的互聯(lián)互通。一條產線可能涉及到多種不同的總線協(xié)議和設備、要把它們連接起來并實現(xiàn)來自于平臺的控制，難度非常大。

EtherCAT可以通過網關將現(xiàn)有的具有傳統(tǒng)現(xiàn)場總線接口的設備無縫集成到EtherCAT網絡中。這種集成分布式網關的方式不再需要PC端的擴展槽，從而減小工業(yè)PC的尺寸，同時這種總線集成方式更加高效并節(jié)省空間。

萬物互聯(lián)時代，隨之帶來的安全挑戰(zhàn)也與日俱增，工業(yè)安全成為保障制造業(yè)向智能化轉型升級的關鍵所在。工業(yè)安全主要分為信息安全和功能安全。

隨著網絡融合，特別是現(xiàn)場網絡與管理網絡甚至互聯(lián)網的互聯(lián)互通，信息安全問題成為了工業(yè)現(xiàn)場網絡必須關注的問題。信息安全主要是來自外網的惡意攻擊，這種攻擊通常是利用IP進行傳輸，主要的應對方式是增加防火墻等IT方式?！霸贓therCAT的底層架構中是不采用IP進行傳輸?shù)?，所以在系統(tǒng)內部不存在任何信息安全的問題。但如果你的控制系統(tǒng)有對外的IP鏈接，就需要確保該臺控制器有防火墻進行保護?！狈侗笈拷忉尩馈?/p>

功能安全方面，現(xiàn)代工廠的自動化程度越來越高，但制造過程中出現(xiàn)的安全事故也日益突出。自動化一旦失效，對人和財產帶來的損失是無法估量的，因此ETG發(fā)布了功能安全協(xié)議Safety over EtherCAT（FSoE）。EtherCAT 使用Safety over EtherCAT（FSoE）協(xié)議來實現(xiàn)功能安全數(shù)據(jù)的高效傳輸，而且還能夠簡化系統(tǒng)，提升靈活度，并降低功能安全系統(tǒng)的成本。該協(xié)議基于IEC61508 開發(fā)，由TüV 認證，并符合IEC61784-3國際標準，可支持功能安全等級SIL3 的安全應用場合。

高度前瞻 為未來做好準備

當下，智能制造為市場帶來了巨大的機遇，眾多企業(yè)都在引入各種創(chuàng)新技術改造和進行業(yè)務升級，但不可否認在技術投入和價值實現(xiàn)之間還存在一定的落差。在gongkong?與范斌女士的交流中，她也表達了很多創(chuàng)新技術的應用更加看中所涉及的行業(yè)、所處的位置以及所對應的工作內容，使用這些技術確實能夠提升一些企業(yè)的生產效率和水平，但不能為了用而用，需要考量到自身的具體需求。同時，她也表示，在選擇一些產品或技術平臺的時候，用戶要前瞻性地考慮到是否有預留接口，為未來企業(yè)引入新技術做好準備。

EtherCAT便具有很好的前瞻性，例如考慮到很多企業(yè)未來上云的可能性， EtherCAT為現(xiàn)有系統(tǒng)增加到云的連接提供很好的靈活性，甚至無需觸摸控制器或更新從站設備。此外，開放接口還允許集成任何基于IT的協(xié)議，從而為IoT提供直接鏈路。這些特性一直以來都是EtherCAT協(xié)議的一部分，充分顯示出了EtherCAT協(xié)議架構的前瞻性。雖然EtherCAT增加了更多的網絡特性，但新特性始終與EtherCAT協(xié)議保持一致性和持續(xù)性。

gongkong?視點

縱觀目前在中國市場活躍著的各種現(xiàn)場總線，雖然競爭日益激烈，呈現(xiàn)出百花齊放的局面，但無論是在全球還是在中國市場，EtherCAT都是極其成功的。除卻產品本身的技術優(yōu)勢以外，EtherCAT取得如此迅猛增長的驅動力主要是其開放性、一致性和高度的前瞻性，這也是其它工業(yè)以太網技術所無法比擬的。未來，相信隨著EtherCAT技術在中國更加廣泛的應用，也將為中國制造業(yè)的高質量發(fā)展做出更多貢獻。