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EtherCAT技術(shù)協(xié)會（ETG）中國區(qū)首席代表范斌

EtherCAT作為一項高性能、高靈活性、低成本、應(yīng)用簡易的工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)，由德國倍福研發(fā)，于2003年被引入市場，并于2007年成為國際標準。2018年是EtherCAT技術(shù)誕生的第15年，也是此項技術(shù)進入中國的第11年。如今，在機器人、測量設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備、汽車、移動設(shè)備、包裝機械、半導體、舞臺控制、造紙印刷、木材加工、風電、電力、機床等廣泛的行業(yè)領(lǐng)域中均能看到EtherCAT的身影，EtherCAT以其獨特的運行方式成為“工程師的選擇”。正如EtherCAT技術(shù)協(xié)會（ETG）中國區(qū)首席代表范斌所言：“只要工程師們了解了EtherCAT，就會將它的價值帶到更多行業(yè)中去。”

開放性與一致性并舉

近年來，EtherCAT技術(shù)在中國發(fā)展迅速，在競爭激烈的現(xiàn)場總線協(xié)議市場中脫穎而出，成為工廠自動化的平臺性支撐技術(shù)之一。這不僅因為EtherCAT本身的技術(shù)特性及優(yōu)勢，更重要的是EtherCAT技術(shù)本身具備的充分開放性及一致性的保證，可滿足用戶對同等技術(shù)平臺的多樣化產(chǎn)品需求。

EtherCAT技術(shù)的充分開放性體現(xiàn)在主站和從站兩個方面，目前，在國內(nèi)有眾多流行的國內(nèi)外品牌均可提供多種功率、針對不同行業(yè)的伺服驅(qū)動器、IO、 傳感器、編碼器等，同時，越來越多的主站產(chǎn)品供應(yīng)于市。因此，對于設(shè)備制造商、集成商和最終用戶而言，擁有了更多的自由來選擇適合自己應(yīng)用的EtherCAT產(chǎn)品，組成EtherCAT系統(tǒng)，實現(xiàn)更高的性能、更好的靈活度，以及簡單便捷的操作。

自2003年面世以來，EtherCAT技術(shù)始終在不斷地進行功能完善和技術(shù)更新，但一致性一直是其重要的考量因素。所有引入至EtherCAT協(xié)議中的新特性及功能必須保證與之前EtherCAT協(xié)議中的一致性和持續(xù)性。

“EtherCAT始終只有一個版本，這對用戶來說是頗具吸引力的優(yōu)勢。我們的技術(shù)在與時俱進，持續(xù)革新的同時，通過保持一致性，就保證了不同品牌的EtherCAT設(shè)備在集成應(yīng)用時不會因為實施不一致產(chǎn)生通訊問題。”范斌談道。因此，ETG特別建議用戶選用經(jīng)過了ETG官方一致性測試的EtherCAT從站產(chǎn)品，以避免在應(yīng)用中出現(xiàn)不必要的問題。

Safety over EtherCAT正式成為推薦性國標

如今，越來越多的企業(yè)意識到機器和工廠功能安全在企業(yè)經(jīng)營中的重要性。機器安全解決方案不僅能夠減少意外停機，保護設(shè)備，延長設(shè)備壽命，還能保護人員安全，從而有效地提升機器的總體設(shè)備效率以及企業(yè)的制造能力。現(xiàn)代通信系統(tǒng)不僅需要實現(xiàn)控制數(shù)據(jù)的確定傳輸，還要求在相同的介質(zhì)中進行安全關(guān)鍵控制數(shù)據(jù)的傳輸。Safety over EtherCAT采用“黑色通道”的方式，使用EtherCAT通訊通道或其他的現(xiàn)場總線及以太網(wǎng)通訊傳輸功能安全關(guān)鍵數(shù)據(jù)。EtherCAT功能安全技術(shù)是基于IEC 61508開發(fā)，由TüV認證，并符合IEC 61784-3標準，該協(xié)議可支持功能安全等級SIL3的安全應(yīng)用場合。“EtherCAT 使用Safety over EtherCAT協(xié)議來實現(xiàn)功能安全數(shù)據(jù)的高效傳輸，從而簡化系統(tǒng)，提升靈活度，并降低功能安全系統(tǒng)的成本。”范斌對此介紹道。

2018年9月20日，在上海舉辦的第20屆中國國際工業(yè)博覽會期間，ETG與機械工業(yè)儀器儀表綜合技術(shù)經(jīng)濟研究所（ITEI）、全國工業(yè)過程測量和控制標準化技術(shù)委員會（sac/tc124）聯(lián)合對外發(fā)布Safety over EtherCAT已正式成為中國推薦性國家標準（GB/T 36006-2018）《控制與通信網(wǎng)絡(luò)Safety over EtherCAT 規(guī)范》，并于10月1日起正式生效。Safety over EtherCAT成為推薦性國家標準，于范斌來說，是意料之中的事。繼2014年EtherCAT技術(shù)成為中國國標以來，EtherCAT技術(shù)在中國的自動化控制領(lǐng)域的應(yīng)用呈現(xiàn)遍地開花之勢，這一新晉國家標準是EtherCAT技術(shù)在國內(nèi)成功應(yīng)用的有力證明，也是其國標化工作的重要里程碑。

范斌表示：“目前，ETG在國內(nèi)已具備對Safety over EtherCAT技術(shù)實施、一致性測試和應(yīng)用的支持能力，我們將繼續(xù)加強對中國自動化市場進行功能安全的培訓和引導，并時刻準備為用戶實施和應(yīng)用Safety over EtherCAT技術(shù)進行強有力的支持。此外，我們期待Safety over EtherCAT技術(shù)能進一步推進中國制造業(yè)對機器安全的理解和使用，從而全面提升機器/工廠的制造能力。”

EtherCAT與TSN的優(yōu)勢結(jié)合

隨著工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，未來工業(yè)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中需要集成不同類型的設(shè)備與通信，對統(tǒng)一的實時網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的需求越來越強烈，在這些異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備之間進行實時性數(shù)據(jù)交互的需求正是時間敏感網(wǎng)絡(luò)（Time-Sensitive Networking，簡稱TSN）的優(yōu)勢，TSN近年來得到蓬勃發(fā)展。

近年來，EtherCAT也在不斷探索與TSN的結(jié)合之道。在范斌眼中，EtherCAT與TSN的結(jié)合并不是一種全新的技術(shù)，而是一種功能的擴展，通過異構(gòu)TSN網(wǎng)絡(luò)可以尋址EtherCAT網(wǎng)段。EtherCAT技術(shù)在與TSN技術(shù)優(yōu)勢相結(jié)合的同時，EtherCAT的本身優(yōu)勢仍被保留。“TSN的用武之地在于異構(gòu)性網(wǎng)絡(luò)通過建立點對點的‘高速通道’實現(xiàn)實時性，而不是現(xiàn)場總線通訊層次的數(shù)據(jù)交換”范斌談道。ETG將TSN技術(shù)補充在EtherCAT中，進一步將EtherCAT的應(yīng)用領(lǐng)域擴展到異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。通過利用TSN，多個工業(yè)控制器可以通過以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)與多個不同的EtherCAT網(wǎng)段進行實時通訊。在此過程中，EtherCAT協(xié)議基于“on the fly”的獨特運行機制、高精度同步、靈活的拓撲結(jié)構(gòu)、出色的診斷能力以及通過設(shè)備自動尋址的簡單性得以完整保留，無需對EtherCAT從站設(shè)備進行更改。范斌進一步談道，TSN還擴展了用于控制之間通訊的EtherCAT自動化協(xié)議（EAP）的實時能力，從而在控制層上更具有確定性。

由于目前TSN的規(guī)范尚未完全完成，ETG在結(jié)合TSN技術(shù)時并未改變TSN的原有標準，這種方式能夠更好地簡化對最終版TSN技術(shù)規(guī)范的適用性。范斌透露：“一直以來，ETG積極參與IEEE委員會的工作，從最初期就關(guān)注并支持TSN的研發(fā)，ETG技術(shù)專家Karl Weber博士也參與到IEEE 802.1工作組相關(guān)規(guī)范工作中。因此，ETG 確保能及時獲得TSN相關(guān)規(guī)范，及時同步EtherCAT融合TSN的擴展技術(shù)，從而達到應(yīng)用中的最佳匹配性。”

采訪中，記者了解到，ETG的會員數(shù)量一致保持著強勁增長，如今ETG中國區(qū)會員已達800余家，這與近年來EtherCAT技術(shù)在中國市場上的推廣與應(yīng)用密不可分。但在范斌的眼中，對于ETG來說，重要的并不是會員數(shù)量，而是會員的活躍度。“多年來，保持與時俱進的技術(shù)更新是我們一直堅持在做的事情，EtherCAT自引入市場以來，ETG始終考慮用戶的可用性、便捷性及體驗性，故開發(fā)時保持核心技術(shù)一致性，幫助用戶在應(yīng)用中實現(xiàn)系統(tǒng)兼容。未來，我們將通過結(jié)合多項技術(shù)優(yōu)勢，幫助用戶提升競爭力，帶來增值服務(wù)并創(chuàng)造價值。”

摘自《自動化博覽》2018年11月刊