随着技术的进步，工业以太网技术现场总线技术已经逐渐成为工业控制领域通信系统的主流。EtherCAT凭借卓越的性能、灵活的拓扑、简单且耐用、集成安全、低成本易实现等特点，成为全球领先的实时工业以太网现场总线技术标准。2020年9月15～19日，一年一度的中国工博会拉开帷幕，EtherCAT技术协会（ETG）也重磅亮相，全面展示了EtherCAT的技术亮点和卓越性能。gongkong®有幸在现场采访到了EtherCAT技术协会（ETG）中国区首席代表范斌女士，详细了解了当下EtherCAT技术的发展趋势。
EtherCAT技术协会（ETG）中国区首席代表范斌女士
与时俱进的技术扩展
本次展会上，ETG 展出了EtherCAT G/G10、EtherCAT P、适用于工业4.0及IoT的解决方案、EtherCAT与TSN的匹配等前沿技术。范斌女士特别向gongkong®详细介绍了EtherCAT G/G10，这是EtherCAT G/G10第一次在中国的线下展示。EtherCAT G/G10能提升EtherCAT技术带宽至千兆/万兆级，并且与现有百兆级别的 EtherCAT 完全兼容。作为核心EtherCAT技术的补充，所有EtherCAT的优势，包括高动态数据传输、全面诊断、简单配置并集成同步性等优势都被完全保留。
范斌女士表示，推出EtherCAT G/G10的主要目的是在某些必须传输大量过程数据的场合：如，高端的测试测量行业，对采样率要求极高的超采样应用；系统中设备数量巨大，同时又要求有极短循环时间周期的复杂应用；以及需要实时传输和处理视频图像数据流的视觉应用中，百兆EtherCAT带宽已经不能满足这些特定的应用需求。这种情况下，就需要使用千兆甚至万兆以太网技术来扩展 EtherCAT 的应用领域。“需要注意一点，百兆的EtherCAT技术已经足以覆盖90%以上的应用需求，而EtherCAT G/G10的推出并不是要取代EtherCAT，它只是EtherCAT技术的一项延伸和扩展，用户需要结合自身的具体应用来决定是否有必要采用该技术。”范斌讲道。
作为当前工业通信最为热门的话题之一，TSN（时间敏感网络）备受关注。本次展会上，ETG也展示了EtherCAT与TSN的匹配，进一步将EtherCAT的应用领域扩展到异构网络环境。通过利用TSN，多个工业控制器可以通过以太网网络与多个不同的EtherCAT网段进行实时通讯。在此过程中，无需对EtherCAT从站设备进行更改：具有所有高性能特性的EtherCAT设备协议将被完整保留。
范斌女士告诉gongkong®，作为智能制造、工业互联网关注的焦点技术之一，TSN并非是一个全新的网络技术。ETG的技术专家Karl Weber博士同时也是IEEE802.1的正式成员，很早便参与到TSN的相关规范工作中。因此，ETG 能够确保及时获得TSN相关规范，并同步EtherCAT融合TSN的扩展技术，从而达到应用中的最佳匹配性。“虽然目前TSN备受关注，但它的发展和应用还需要进一步研究探讨。不过面对这些新技术，我们还是要始终保持高度的前瞻性。EtherCAT也将时刻紧密关注TSN技术的发展。在2017年，ETG就发布了EtherCAT TSN Profile，定义了将EtherCAT网段无缝接入到TSN网络的接口，我们已经为未来做好了准备。”
无缝集成 安全可靠
当下，越来越多的设备接入工厂的网络之中，且这些设备往往通过多种复杂的现场总线连接，众多设备的联网为工业通信技术的发展提供了机遇也带来了挑战。在gongkong®接触的众多用户当中，反映最多的痛点也是设备的互联互通。一条产线可能涉及到多种不同的总线协议和设备、要把它们连接起来并实现来自于平台的控制，难度非常大。
EtherCAT可以通过网关将现有的具有传统现场总线接口的设备无缝集成到EtherCAT网络中。这种集成分布式网关的方式不再需要PC端的扩展槽，从而减小工业PC的尺寸，同时这种总线集成方式更加高效并节省空间。
万物互联时代，随之带来的安全挑战也与日俱增，工业安全成为保障制造业向智能化转型升级的关键所在。工业安全主要分为信息安全和功能安全。
随着网络融合，特别是现场网络与管理网络甚至互联网的互联互通，信息安全问题成为了工业现场网络必须关注的问题。信息安全主要是来自外网的恶意攻击，这种攻击通常是利用IP进行传输，主要的应对方式是增加防火墙等IT方式。“在EtherCAT的底层架构中是不采用IP进行传输的，所以在系统内部不存在任何信息安全的问题。但如果你的控制系统有对外的IP链接，就需要确保该台控制器有防火墙进行保护。”范斌女士解释道。
功能安全方面，现代工厂的自动化程度越来越高，但制造过程中出现的安全事故也日益突出。自动化一旦失效，对人和财产带来的损失是无法估量的，因此ETG发布了功能安全协议Safety over EtherCAT（FSoE）。EtherCAT 使用Safety over EtherCAT（FSoE）协议来实现功能安全数据的高效传输，而且还能够简化系统，提升灵活度，并降低功能安全系统的成本。该协议基于IEC61508 开发，由TÜV 认证，并符合IEC61784-3国际标准，可支持功能安全等级SIL3 的安全应用场合。
高度前瞻 为未来做好准备
当下，智能制造为市场带来了巨大的机遇，众多企业都在引入各种创新技术改造和进行业务升级，但不可否认在技术投入和价值实现之间还存在一定的落差。在gongkong®与范斌女士的交流中，她也表达了很多创新技术的应用更加看中所涉及的行业、所处的位置以及所对应的工作内容，使用这些技术确实能够提升一些企业的生产效率和水平，但不能为了用而用，需要考量到自身的具体需求。同时，她也表示，在选择一些产品或技术平台的时候，用户要前瞻性地考虑到是否有预留接口，为未来企业引入新技术做好准备。
EtherCAT便具有很好的前瞻性，例如考虑到很多企业未来上云的可能性， EtherCAT为现有系统增加到云的连接提供很好的灵活性，甚至无需触摸控制器或更新从站设备。此外，开放接口还允许集成任何基于IT的协议，从而为IoT提供直接链路。这些特性一直以来都是EtherCAT协议的一部分，充分显示出了EtherCAT协议架构的前瞻性。虽然EtherCAT增加了更多的网络特性，但新特性始终与EtherCAT协议保持一致性和持续性。
gongkong®视点
纵观目前在中国市场活跃着的各种现场总线，虽然竞争日益激烈，呈现出百花齐放的局面，但无论是在全球还是在中国市场，EtherCAT都是极其成功的。除却产品本身的技术优势以外，EtherCAT取得如此迅猛增长的驱动力主要是其开放性、一致性和高度的前瞻性，这也是其它工业以太网技术所无法比拟的。未来，相信随着EtherCAT技术在中国更加广泛的应用，也将为中国制造业的高质量发展做出更多贡献。
