隨著技術的進步，工業以太網技術現場總線技術已經逐漸成為工業控制領域通信系統的主流。EtherCAT憑借卓越的性能、靈活的拓撲、簡單且耐用、集成安全、低成本易實現等特點，成為全球領先的實時工業以太網現場總線技術標準。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?有幸在現場采訪到了EtherCAT技術協會（ETG）中國區首席代表范斌女士，詳細了解了當下EtherCAT技術的發展趨勢。

EtherCAT技術協會（ETG）中國區首席代表范斌女士

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的優勢，包括高動態數據傳輸、全面診斷、簡單配置并集成同步性等優勢都被完全保留。

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據的場合：如，高端的測試測量行業，對采樣率要求極高的超采樣應用；系統中設備數量巨大，同時又要求有極短循環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據流的視覺應用中，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。”范斌講道。

作為當前工業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境。通過利用TSN，多個工業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設備協議將被完整保留。

范斌女士告訴gongkong?，作為智能制造、工業互聯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的相關規范工作中。因此，ETG 能夠確保及時獲得TSN相關規范，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技術的發展。在2017年，ETG就發布了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場總線連接，眾多設備的聯網為工業通信技術的發展提供了機遇也帶來了挑戰。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互通。一條產線可能涉及到多種不同的總線協議和設備、要把它們連接起來并實現來自于平臺的控制，難度非常大。

EtherCAT可以通過網關將現有的具有傳統現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PC的尺寸，同時這種總線集成方式更加高效并節省空間。

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

隨著網絡融合，特別是現場網絡與管理網絡甚至互聯網的互聯互通，信息安全問題成為了工業現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。“在EtherCAT的底層架構中是不采用IP進行傳輸的，所以在系統內部不存在任何信息安全的問題。但如果你的控制系統有對外的IP鏈接，就需要確保該臺控制器有防火墻進行保護。”范斌女士解釋道。

功能安全方面，現代工廠的自動化程度越來越高，但制造過程中出現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發布了功能安全協議Safety over EtherCAT（FSoE）。EtherCAT 使用Safety over EtherCAT（FSoE）協議來實現功能安全數據的高效傳輸，而且還能夠簡化系統，提升靈活度，并降低功能安全系統的成本。該協議基于IEC61508 開發，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，眾多企業都在引入各種創新技術改造和進行業務升級，但不可否認在技術投入和價值實現之間還存在一定的落差。在gongkong?與范斌女士的交流中，她也表達了很多創新技術的應用更加看中所涉及的行業、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未來上云的可能性， EtherCAT為現有系統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的協議，從而為IoT提供直接鏈路。這些特性一直以來都是EtherCAT協議的一部分，充分顯示出了EtherCAT協議架構的前瞻性。雖然EtherCAT增加了更多的網絡特性，但新特性始終與EtherCAT協議保持一致性和持續性。

gongkong?視點

縱觀目前在中國市場活躍著的各種現場總線，雖然競爭日益激烈，呈現出百花齊放的局面，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，也將為中國制造業的高質量發展做出更多貢獻。