EtherCAT 20年：成功秘訣是技術(shù)領(lǐng)先、生態(tài)繁榮

9月19-23日，第23屆中國(guó)國(guó)際工業(yè)博覽會(huì)在上海國(guó)家會(huì)展中心隆重舉辦，大會(huì)以“碳循新工業(yè)、數(shù)聚新經(jīng)濟(jì)”為主題，匯聚了來(lái)自全球30個(gè)國(guó)家和地區(qū)的2800余家制造產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)同臺(tái)亮相。

在這之中，作為領(lǐng)先的工業(yè)以太網(wǎng)——EtherCAT（Ethernet Control Automation Technology）的技術(shù)推廣組織，EtherCAT技術(shù)協(xié)會(huì)聯(lián)合展臺(tái)集中展示了近20家國(guó)內(nèi)外會(huì)員單位最新的EtherCAT產(chǎn)品和解決方案，吸引了眾多觀眾及媒體的關(guān)注。

工控網(wǎng)為此特別采訪了EtherCAT技術(shù)協(xié)會(huì)中國(guó)代表處首席代表范斌女士，在EtherCAT推出第20周年的時(shí)間點(diǎn)，深入了解EtherCAT和ETG的發(fā)展情況與戰(zhàn)略規(guī)劃。

發(fā)展20年，EtherCAT依然保持活力與創(chuàng)新

EtherCAT出現(xiàn)前，傳統(tǒng)以太網(wǎng)協(xié)議設(shè)計(jì)并不完全適用于自動(dòng)化領(lǐng)域機(jī)器常見的小數(shù)據(jù)量、實(shí)時(shí)信息傳輸特征，為此在2003年4月，專注高性能控制解決方案研發(fā)的倍福公司率先推出了名為EtherCAT的實(shí)時(shí)以太網(wǎng)解決方案，并在2003年底牽頭成立EtherCAT技術(shù)協(xié)會(huì)（下文稱ETG），旨在將技術(shù)開放，以標(biāo)準(zhǔn)化方式將技術(shù)應(yīng)用范圍擴(kuò)大。

至今，EtherCAT已發(fā)展為國(guó)際主流的基于以太網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，整體優(yōu)勢(shì)可歸納為5個(gè)方面：

1）實(shí)時(shí)性、高性能：EtherCAT響應(yīng)時(shí)間快，支持提供納秒級(jí)精度的同步，使應(yīng)用效率提高。相對(duì)于設(shè)定了相同循環(huán)時(shí)間的其他總線系統(tǒng)，EtherCAT系統(tǒng)結(jié)構(gòu)通常能減少25%-30%的CPU負(fù)載。

2）靈活性好：EtherCAT網(wǎng)絡(luò)可連接設(shè)備數(shù)量理論上多達(dá)65535個(gè)，幾乎無(wú)限數(shù)量的節(jié)點(diǎn)可以組成線型、樹型、星型拓?fù)浼叭魏瓮負(fù)涞慕M合，使網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)沒(méi)有局限性。

3）低成本：從全生命周期來(lái)看待EtherCAT應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，對(duì)于主站設(shè)備，硬件僅需要一個(gè)以太網(wǎng)接口而無(wú)需昂貴的接口卡或協(xié)處理器；對(duì)于從站設(shè)備，EtherCAT也不提出針對(duì)MCU的更高性能要求。由于無(wú)需使用交換機(jī)或其他有源基礎(chǔ)組件，進(jìn)一步節(jié)省了這類組件的安裝、配置、維護(hù)成本。

4）持續(xù)的向后兼容性與一致性：在20年的發(fā)展進(jìn)程中，ETG各工作組持續(xù)跟蹤并融合了市面上的新需求與新技術(shù)，因此有針對(duì)不同行業(yè)或者技術(shù)需求的完善方案，包括Safety over EtherCAT，SEMI profile，EtherCAT G，EtherCAT TSN profile 等，這些技術(shù)完善完全保證與底層EtherCAT協(xié)議的向后兼容性。同時(shí)ETG通過(guò)“一致性測(cè)試認(rèn)證”工作來(lái)幫助設(shè)備供應(yīng)商保證其產(chǎn)品的一致性和互操作性、以及不同廠商產(chǎn)品設(shè)備的互聯(lián)互通性。據(jù)了解，每個(gè)制造商在產(chǎn)品發(fā)布前需使用官方EtherCAT一致性測(cè)試工具對(duì)其EtherCAT設(shè)備進(jìn)行一致性測(cè)試，在成功通過(guò)了授權(quán)測(cè)試實(shí)驗(yàn)室（ETC）的測(cè)試后，ETG將為制造商頒發(fā)一致性證書。

5）活躍的生態(tài)氛圍：從2014年開始，ETG每年的新增會(huì)員數(shù)都超過(guò)400家，該趨勢(shì)并沒(méi)有受到疫情的影響。市場(chǎng)對(duì)EtherCAT技術(shù)熱情不減，ETG全球和中國(guó)本土的會(huì)員數(shù)量持續(xù)增加， EtherCAT的生態(tài)圈也仍在持續(xù)擴(kuò)展。截至目前，ETG擁有來(lái)自全球72個(gè)國(guó)家和地區(qū)的7300多家會(huì)員公司，并且這些會(huì)員公司大部分都保持較高的活躍度，其中包括3000多家注冊(cè)的EtherCAT設(shè)備制造商、232家主站供應(yīng)商、205家伺服驅(qū)動(dòng)器供應(yīng)商、150家I/O供應(yīng)商、62家傳感器/執(zhí)行器供應(yīng)商、46家Safety over EtherCAT供應(yīng)商……這些廠商都將對(duì)外貢獻(xiàn)更多可選擇的EtherCAT產(chǎn)品及方案，促進(jìn)行業(yè)生態(tài)繁榮。

另外根據(jù)今年8月底數(shù)據(jù)，ETG在亞洲地區(qū)的會(huì)員數(shù)超過(guò)3000家，僅在中國(guó)地區(qū)會(huì)員單位就超過(guò)1400家，中國(guó)會(huì)員數(shù)在全球范圍內(nèi)的占比超過(guò)19%，與德國(guó)本土?xí)T數(shù)占比幾乎持平，這意味著中國(guó)制造企業(yè)對(duì)EtherCAT的關(guān)注正急速上升。

新亮點(diǎn)：EtherCAT G與ETG.1600

在對(duì)現(xiàn)行適用的EtherCAT技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行維護(hù)同時(shí)，ETG另外還考慮了面向未來(lái)的技術(shù)儲(chǔ)備、促進(jìn)商業(yè)化實(shí)施落地兩大方面。

一方面，EtherCAT能夠適用當(dāng)下近95%的自動(dòng)化設(shè)備及系統(tǒng)，例如機(jī)器人、機(jī)床、包裝機(jī)械、印刷機(jī)、塑料制造機(jī)器、沖壓機(jī)、半導(dǎo)體制造機(jī)器等等，特點(diǎn)是以Ethernet on the fly的機(jī)制在全雙工百兆速率高效進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。但在著眼未來(lái)時(shí)，考慮到機(jī)器視覺(jué)類應(yīng)用對(duì)帶寬有更高要求、部分測(cè)試系統(tǒng)的采集數(shù)據(jù)量更大，百兆速率便稍顯不足，此時(shí)EtherCAT G的推出，旨在防止技術(shù)斷層，通過(guò)將系統(tǒng)規(guī)模從百兆（100 Mbit/s）擴(kuò)展到千兆（1 Gbit/s）或萬(wàn)兆（10 Gbit/s），滿足更高端的應(yīng)用需求。

EtherCAT G不是對(duì)EtherCAT的替代，而是是一種補(bǔ)充。正如范斌表示：新技術(shù)只是提供了一種可能，代表的是它在最適合的場(chǎng)景有突出的核心競(jìng)爭(zhēng)力，不代表任何企業(yè)在任何場(chǎng)合都要使用新技術(shù)。

當(dāng)然從技術(shù)潛能來(lái)看，因?yàn)榧嫒菪栽瓌t，EtherCAT G 和 EtherCAT G10 仍然保持 EtherCAT 的所有特性，即便用戶目前運(yùn)行的系統(tǒng)規(guī)模不需要用上EtherCAT G，但當(dāng)規(guī)模增長(zhǎng)擴(kuò)大或有更高的應(yīng)用需求時(shí)，隨時(shí)可從EtherCAT平滑過(guò)渡到EtherCAT G。

另一方面，今年9月ETG.1600《EtherCAT安裝指南》中文版正式發(fā)布，《指南》以通俗易懂的方式，詳細(xì)描述了在實(shí)施EtherCAT網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)時(shí)需要考慮到的主要方面，旨在提供物理層的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，確保通信效果，進(jìn)而減少用戶在實(shí)施EtherCAT時(shí)可能付出的維護(hù)成本。

大環(huán)境危中有機(jī)，EtherCAT對(duì)未來(lái)充滿期待

2023上半年，業(yè)界討論多的話題是工廠需求下降、訂單量下滑，這是大環(huán)境尚未明朗導(dǎo)致的。但經(jīng)過(guò)前9個(gè)月發(fā)展，已經(jīng)有部分產(chǎn)業(yè)正在復(fù)蘇，并且正因?yàn)樾枰挚癸L(fēng)險(xiǎn)，更多企業(yè)在著手將精力投入到科技研發(fā)、關(guān)鍵技術(shù)布局。

也正是2023年，ETG首次發(fā)布EtherCAT全球節(jié)點(diǎn)數(shù)（數(shù)據(jù)包括每年銷售的EtherCAT芯片，但不包括總線模塊使用的芯片），結(jié)果顯示除模塊化I/O設(shè)備外，全球EtherCAT節(jié)點(diǎn)數(shù)為5910萬(wàn)個(gè)，且近兩年的增長(zhǎng)尤為明顯。另外從官方資料可知，在歐洲、亞洲和美國(guó)，EtherCAT采用率都超過(guò)了其他工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)。

只不過(guò)，目前業(yè)界很多人對(duì)EtherCAT的了解并不深，未能充分發(fā)揮EtherCAT的先進(jìn)特性以增強(qiáng)自身產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。

而這種情況，將持續(xù)推動(dòng)ETG及其會(huì)員單位擴(kuò)大對(duì)EtherCAT的迭代升級(jí)與宣傳推廣，相信未來(lái)將有更多企業(yè)用上EtherCAT、用好EtherCAT，這是行業(yè)都在期待的事。