保持技術(shù)領(lǐng)先，以不變應(yīng)萬變

隨著技術(shù)的進(jìn)步，工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)現(xiàn)場總線技術(shù)已經(jīng)逐漸成為工業(yè)控制領(lǐng)域通信系統(tǒng)的主流。EtherCAT憑借卓越的性能、靈活的拓?fù)洹⒑唵吻夷陀?、集成安全、低成本易?shí)現(xiàn)等特點(diǎn)，成為全球領(lǐng)先的實(shí)時(shí)工業(yè)以太網(wǎng)現(xiàn)場總線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。2020年9月15～19日，一年一度的中國工博會(huì)拉開帷幕，EtherCAT技術(shù)協(xié)會(huì)（ETG）也重磅亮相，全面展示了EtherCAT的技術(shù)亮點(diǎn)和卓越性能。gongkong?有幸在現(xiàn)場采訪到了EtherCAT技術(shù)協(xié)會(huì)（ETG）中國區(qū)首席代表范斌女士，詳細(xì)了解了當(dāng)下EtherCAT技術(shù)的發(fā)展趨勢。

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

與時(shí)俱進(jìn)的技術(shù)擴(kuò)展

本次展會(huì)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(shù)。范斌女士特別向gongkong?詳細(xì)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(shù)帶寬至千兆/萬兆級(jí)，并且與現(xiàn)有百兆級(jí)別的 EtherCAT 完全兼容。作為核心EtherCAT技術(shù)的補(bǔ)充，所有EtherCAT的優(yōu)勢，包括高動(dòng)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(duì)采樣率要求極高的超采樣應(yīng)用；系統(tǒng)中設(shè)備數(shù)量巨大，同時(shí)又要求有極短循環(huán)時(shí)間周期的復(fù)雜應(yīng)用；以及需要實(shí)時(shí)傳輸和處理視頻圖像數(shù)據(jù)流的視覺應(yīng)用中，百兆EtherCAT帶寬已經(jīng)不能滿足這些特定的應(yīng)用需求。這種情況下，就需要使用千兆甚至萬兆以太網(wǎng)技術(shù)來擴(kuò)展 EtherCAT 的應(yīng)用領(lǐng)域。“需要注意一點(diǎn)，百兆的EtherCAT技術(shù)已經(jīng)足以覆蓋90%以上的應(yīng)用需求，而EtherCAT G/G10的推出并不是要取代EtherCAT，它只是EtherCAT技術(shù)的一項(xiàng)延伸和擴(kuò)展，用戶需要結(jié)合自身的具體應(yīng)用來決定是否有必要采用該技術(shù)?！狈侗笾v道。

作為當(dāng)前工業(yè)通信最為熱門的話題之一，TSN（時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)）備受關(guān)注。本次展會(huì)上，ETG也展示了EtherCAT與TSN的匹配，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，無需對(duì)EtherCAT從站設(shè)備進(jìn)行更改：具有所有高性能特性的EtherCAT設(shè)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(wǎng)關(guān)注的焦點(diǎn)技術(shù)之一，TSN并非是一個(gè)全新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。ETG的技術(shù)專家Karl Weber博士同時(shí)也是IEEE802.1的正式成員，很早便參與到TSN的相關(guān)規(guī)范工作中。因此，ETG 能夠確保及時(shí)獲得TSN相關(guān)規(guī)范，并同步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?！半m然目前TSN備受關(guān)注，但它的發(fā)展和應(yīng)用還需要進(jìn)一步研究探討。不過面對(duì)這些新技術(shù)，我們還是要始終保持高度的前瞻性。EtherCAT也將時(shí)刻緊密關(guān)注TSN技術(shù)的發(fā)展。在2017年，ETG就發(fā)布了EtherCAT TSN Profile，定義了將EtherCAT網(wǎng)段無縫接入到TSN網(wǎng)絡(luò)的接口，我們已經(jīng)為未來做好了準(zhǔn)備?！?/p>

無縫集成 安全可靠

當(dāng)下，越來越多的設(shè)備接入工廠的網(wǎng)絡(luò)之中，且這些設(shè)備往往通過多種復(fù)雜的現(xiàn)場總線連接，眾多設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)為工業(yè)通信技術(shù)的發(fā)展提供了機(jī)遇也帶來了挑戰(zhàn)。在gongkong?接觸的眾多用戶當(dāng)中，反映最多的痛點(diǎn)也是設(shè)備的互聯(lián)互通。一條產(chǎn)線可能涉及到多種不同的總線協(xié)議和設(shè)備、要把它們連接起來并實(shí)現(xiàn)來自于平臺(tái)的控制，難度非常大。

EtherCAT可以通過網(wǎng)關(guān)將現(xiàn)有的具有傳統(tǒng)現(xiàn)場總線接口的設(shè)備無縫集成到EtherCAT網(wǎng)絡(luò)中。這種集成分布式網(wǎng)關(guān)的方式不再需要PC端的擴(kuò)展槽，從而減小工業(yè)PC的尺寸，同時(shí)這種總線集成方式更加高效并節(jié)省空間。

萬物互聯(lián)時(shí)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(zhuǎn)型升級(jí)的關(guān)鍵所在。工業(yè)安全主要分為信息安全和功能安全。

隨著網(wǎng)絡(luò)融合，特別是現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)與管理網(wǎng)絡(luò)甚至互聯(lián)網(wǎng)的互聯(lián)互通，信息安全問題成為了工業(yè)現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)必須關(guān)注的問題。信息安全主要是來自外網(wǎng)的惡意攻擊，這種攻擊通常是利用IP進(jìn)行傳輸，主要的應(yīng)對(duì)方式是增加防火墻等IT方式。“在EtherCAT的底層架構(gòu)中是不采用IP進(jìn)行傳輸?shù)?，所以在系統(tǒng)內(nèi)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(duì)外的IP鏈接，就需要確保該臺(tái)控制器有防火墻進(jìn)行保護(hù)?！狈侗笈拷忉尩?。

功能安全方面，現(xiàn)代工廠的自動(dòng)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(dòng)化一旦失效，對(duì)人和財(cái)產(chǎn)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(shí)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(rèn)證，并符合IEC61784-3國際標(biāo)準(zhǔn)，可支持功能安全等級(jí)SIL3 的安全應(yīng)用場合。

高度前瞻 為未來做好準(zhǔn)備

當(dāng)下，智能制造為市場帶來了巨大的機(jī)遇，眾多企業(yè)都在引入各種創(chuàng)新技術(shù)改造和進(jìn)行業(yè)務(wù)升級(jí)，但不可否認(rèn)在技術(shù)投入和價(jià)值實(shí)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(dá)了很多創(chuàng)新技術(shù)的應(yīng)用更加看中所涉及的行業(yè)、所處的位置以及所對(duì)應(yīng)的工作內(nèi)容，使用這些技術(shù)確實(shí)能夠提升一些企業(yè)的生產(chǎn)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(shí)，她也表示，在選擇一些產(chǎn)品或技術(shù)平臺(tái)的時(shí)候，用戶要前瞻性地考慮到是否有預(yù)留接口，為未來企業(yè)引入新技術(shù)做好準(zhǔn)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(shè)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(gòu)的前瞻性。雖然EtherCAT增加了更多的網(wǎng)絡(luò)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(diǎn)

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(chǎn)品本身的技術(shù)優(yōu)勢以外，EtherCAT取得如此迅猛增長的驅(qū)動(dòng)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(wǎng)技術(shù)所無法比擬的。未來，相信隨著EtherCAT技術(shù)在中國更加廣泛的應(yīng)用，也將為中國制造業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展做出更多貢獻(xiàn)。