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

EtherCAT作為一項(xiàng)高性能、高靈活性、低成本、應(yīng)用簡(jiǎn)易的工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)，由德國(guó)倍福研發(fā)，于2003年被引入市場(chǎng)，并于2007年成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。2018年是EtherCAT技術(shù)誕生的第15年，也是此項(xiàng)技術(shù)進(jìn)入中國(guó)的第11年。如今，在機(jī)器人、測(cè)量設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備、汽車、移動(dòng)設(shè)備、包裝機(jī)械、半導(dǎo)體、舞臺(tái)控制、造紙印刷、木材加工、風(fēng)電、電力、機(jī)床等廣泛的行業(yè)領(lǐng)域中均能看到EtherCAT的身影，EtherCAT以其獨(dú)特的運(yùn)行方式成為“工程師的選擇”。正如EtherCAT技術(shù)協(xié)會(huì)（ETG）中國(guó)區(qū)首席代表范斌所言：“只要工程師們了解了EtherCAT，就會(huì)將它的價(jià)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(guó)發(fā)展迅速，在競(jìng)爭(zhēng)激烈的現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議市場(chǎng)中脫穎而出，成為工廠自動(dòng)化的平臺(tái)性支撐技術(shù)之一。這不僅因?yàn)镋therCAT本身的技術(shù)特性及優(yōu)勢(shì)，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(duì)同等技術(shù)平臺(tái)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(gè)方面，目前，在國(guó)內(nèi)有眾多流行的國(guó)內(nèi)外品牌均可提供多種功率、針對(duì)不同行業(yè)的伺服驅(qū)動(dòng)器、IO、 傳感器、編碼器等，同時(shí)，越來越多的主站產(chǎn)品供應(yīng)于市。因此，對(duì)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(shí)現(xiàn)更高的性能、更好的靈活度，以及簡(jiǎn)單便捷的操作。

自2003年面世以來，EtherCAT技術(shù)始終在不斷地進(jìn)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(gè)版本，這對(duì)用戶來說是頗具吸引力的優(yōu)勢(shì)。我們的技術(shù)在與時(shí)俱進(jìn)，持續(xù)革新的同時(shí)，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(shí)不會(huì)因?yàn)閷?shí)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(cè)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(guó)標(biāo)

如今，越來越多的企業(yè)意識(shí)到機(jī)器和工廠功能安全在企業(yè)經(jīng)營(yíng)中的重要性。機(jī)器安全解決方案不僅能夠減少意外停機(jī)，保護(hù)設(shè)備，延長(zhǎng)設(shè)備壽命，還能保護(hù)人員安全，從而有效地提升機(jī)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(shí)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(jìn)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(chǎng)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(rèn)證，并符合IEC 61784-3標(biāo)準(zhǔn)，該協(xié)議可支持功能安全等級(jí)SIL3的安全應(yīng)用場(chǎng)合。“EtherCAT 使用Safety over EtherCAT協(xié)議來實(shí)現(xiàn)功能安全數(shù)據(jù)的高效傳輸，從而簡(jiǎn)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(duì)此介紹道。

2018年9月20日，在上海舉辦的第20屆中國(guó)國(guó)際工業(yè)博覽會(huì)期間，ETG與機(jī)械工業(yè)儀器儀表綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究所（ITEI）、全國(guó)工業(yè)過程測(cè)量和控制標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)（sac/tc124）聯(lián)合對(duì)外發(fā)布Safety over EtherCAT已正式成為中國(guó)推薦性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，于范斌來說，是意料之中的事。繼2014年EtherCAT技術(shù)成為中國(guó)國(guó)標(biāo)以來，EtherCAT技術(shù)在中國(guó)的自動(dòng)化控制領(lǐng)域的應(yīng)用呈現(xiàn)遍地開花之勢(shì)，這一新晉國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)是EtherCAT技術(shù)在國(guó)內(nèi)成功應(yīng)用的有力證明，也是其國(guó)標(biāo)化工作的重要里程碑。

范斌表示：“目前，ETG在國(guó)內(nèi)已具備對(duì)Safety over EtherCAT技術(shù)實(shí)施、一致性測(cè)試和應(yīng)用的支持能力，我們將繼續(xù)加強(qiáng)對(duì)中國(guó)自動(dòng)化市場(chǎng)進(jìn)行功能安全的培訓(xùn)和引導(dǎo)，并時(shí)刻準(zhǔn)備為用戶實(shí)施和應(yīng)用Safety over EtherCAT技術(shù)進(jìn)行強(qiáng)有力的支持。此外，我們期待Safety over EtherCAT技術(shù)能進(jìn)一步推進(jìn)中國(guó)制造業(yè)對(duì)機(jī)器安全的理解和使用，從而全面提升機(jī)器/工廠的制造能力。”

EtherCAT與TSN的優(yōu)勢(shì)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(duì)統(tǒng)一的實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的需求越來越強(qiáng)烈，在這些異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備之間進(jìn)行實(shí)時(shí)性數(shù)據(jù)交互的需求正是時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)（Time-Sensitive Networking，簡(jiǎn)稱TSN）的優(yōu)勢(shì)，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(kuò)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(shì)相結(jié)合的同時(shí)，EtherCAT的本身優(yōu)勢(shì)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(diǎn)對(duì)點(diǎn)的‘高速通道’實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)性，而不是現(xiàn)場(chǎng)總線通訊層次的數(shù)據(jù)交換”范斌談道。ETG將TSN技術(shù)補(bǔ)充在EtherCAT中，進(jìn)一步將EtherCAT的應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)展到異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。通過利用TSN，多個(gè)工業(yè)控制器可以通過以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)與多個(gè)不同的EtherCAT網(wǎng)段進(jìn)行實(shí)時(shí)通訊。在此過程中，EtherCAT協(xié)議基于“on the fly”的獨(dú)特運(yùn)行機(jī)制、高精度同步、靈活的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、出色的診斷能力以及通過設(shè)備自動(dòng)尋址的簡(jiǎn)單性得以完整保留，無需對(duì)EtherCAT從站設(shè)備進(jìn)行更改。范斌進(jìn)一步談道，TSN還擴(kuò)展了用于控制之間通訊的EtherCAT自動(dòng)化協(xié)議（EAP）的實(shí)時(shí)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(shí)并未改變TSN的原有標(biāo)準(zhǔn)，這種方式能夠更好地簡(jiǎn)化對(duì)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(huì)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(shí)獲得TSN相關(guān)規(guī)范，及時(shí)同步EtherCAT融合TSN的擴(kuò)展技術(shù)，從而達(dá)到應(yīng)用中的最佳匹配性。”

采訪中，記者了解到，ETG的會(huì)員數(shù)量一致保持著強(qiáng)勁增長(zhǎng)，如今ETG中國(guó)區(qū)會(huì)員已達(dá)800余家，這與近年來EtherCAT技術(shù)在中國(guó)市場(chǎng)上的推廣與應(yīng)用密不可分。但在范斌的眼中，對(duì)于ETG來說，重要的并不是會(huì)員數(shù)量，而是會(huì)員的活躍度。“多年來，保持與時(shí)俱進(jìn)的技術(shù)更新是我們一直堅(jiān)持在做的事情，EtherCAT自引入市場(chǎng)以來，ETG始終考慮用戶的可用性、便捷性及體驗(yàn)性，故開發(fā)時(shí)保持核心技術(shù)一致性，幫助用戶在應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)兼容。未來，我們將通過結(jié)合多項(xiàng)技術(shù)優(yōu)勢(shì)，幫助用戶提升競(jìng)爭(zhēng)力，帶來增值服務(wù)并創(chuàng)造價(jià)值。”

摘自《自動(dòng)化博覽》2018年11月刊