十年磨一劍，直指未來智造價值
每一位抵達新加坡樟宜機場的旅客都可以觀賞到世界上******的動態(tài)表演“雨之舞”。為了達到完美的熱帶雨林效果，“雨之舞”作品使用了1216滴閃閃發(fā)亮的雨滴造型，通過從天花板垂下來的鋼絲連接，每滴雨滴都由一臺小型伺服電機驅(qū)動，吸引了無數(shù)旅客駐足。筆者一直好奇這是哪一種通信技術會如此神速？答案是：只有EtherCAT技術能夠完美解決來自1216根伺服軸的實時同步。讓人們驚嘆美麗背后的Ether CAT技術就這樣不僅綻放于工業(yè)制造領域，還綻放于商用景觀、分布式能源、軍用等對數(shù)據(jù)傳輸速度充滿挑戰(zhàn)的每一個領域。在日前舉辦的ETG中國十周年慶典時媒體見面會上，EtherCAT技術協(xié)會(ETG)執(zhí)行董事Martin Rostan信心十足地表示：“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。”
EtherCAT，最快最安全的總線
自2003年由德國倍福研發(fā)的EtherCAT總線技術一經(jīng)問世，就引起了行業(yè)的極大的關注：一是EtherCAT使用獨特的數(shù)據(jù)交換機制，充分利用工業(yè)以太網(wǎng)的帶寬資源，一個數(shù)據(jù)幀傳輸所有的信息，每一個從站讀取尋址自己的數(shù)據(jù)并將反饋的數(shù)據(jù)插入該幀中，實現(xiàn)了同一幀幫助所有的節(jié)點進行數(shù)據(jù)交換。這一機制不僅速度更快，也釋放了主站壓力，整體運行更加高效。同時就傳輸速率來說達2*100Mbit/s（高速以太網(wǎng)，全雙工模式），刷新時間：256數(shù)字量I/O：11μs；分布于100節(jié)點的1000開關量I/O：30μs=0.03ms；200模擬量I/O（16bit）：50μs，采樣率20kHz；100伺服軸（每個8Byte IN+OUT）:100μs=0.1ms；12000數(shù)字量I/O：350μs。Martin Rostan直言：“EtherCAT是最快的工業(yè)以太網(wǎng)技術，同時它提供納秒級精確同步?！?/span>
另外，EtherCAT是一種基于以太網(wǎng)的開發(fā)構架的硬實時工業(yè)現(xiàn)場總線通訊協(xié)議，即它不需要網(wǎng)關，無需IP協(xié)議頭，數(shù)據(jù)直接在硬件中進行交換傳輸。在信息安全方面來說，這一傳輸方式避免了99%來自網(wǎng)絡的攻擊危險。“EtherCAT是一個鎖，這個鎖已經(jīng)非常大，就目前來說，不再需要另外的防護措施?！盡artin Rostan對此表示：“在信息安全如此重視的今天，EtherCAT的表現(xiàn)卻讓人十分放心?！?/span>
EtherCAT，以******限度的開放直指未來
EtherCAT總線技術在十多年的市場競爭中迅速上升為中國及全球工業(yè)制造領域主流的總線技術。Martin Rostan表示：“從最初，EtherCAT就是基于未來的需求而設計的一種完全開放式的總線協(xié)議?！?/span>
相較于其它總線協(xié)議而言，EtherCAT用戶可以自主實施主站設備，無需特殊插卡，從站設備使用可以由多個供應商提供的高集成度、低成本的芯片。這種低成本而靈活應用的總線協(xié)議，使得用戶脫離了以往只局限于使用該協(xié)議的某一品牌的設備，能夠從根本上實現(xiàn)多品牌的融入與發(fā)展。Martin Rostan認為，正是EtherCAT的這種開放性，使得中國本土客戶能夠在產(chǎn)品性能提升、獨特功能設計等方面******限度地付諸實踐，真正助力中國客戶實現(xiàn)自主的智能制造實力的提升。也使得EtherCAT經(jīng)過十年的時間能夠在中國本土實現(xiàn)快速的推廣。
當然，相較于其它專門用于IO連接的總線、專門用于傳感器數(shù)據(jù)交換的總線等一系列昂貴的總線系統(tǒng)而言，EtherCAT具有卓越的運動控制性能與更低的總線負載，它看起來似乎更接地氣：可以用于高速高精的高性能設備，也可以用于無更高性能要求的設備，如測控領域、新一代的分布式能源控制和軍事領域都有EtherCAT的應用案例。
談及如何進行開放性的技術支持時，Martin Rostan表示：“本土廠商更多考慮成本因素。相較于歐洲公司會花費買堆棧和技術服務來保障技術支持，而中國廠商則更喜歡免費的產(chǎn)品，即使這些產(chǎn)品沒有技術支持。但是在EtherCAT具體的實施層面，中國廠商是中國團隊支持的。”其實，正是EtherCAT開放性的設計，使得EtherCAT的從站通訊協(xié)議已經(jīng)集成到芯片里，電氣工程師不用花費時間去了解更多的IT知識，從站層面的實施更加簡單而方便。另外，從EtherCAT的技術支持來看，目前在ETG網(wǎng)站上有3萬多頁完整的文檔資料便于查詢，會員企業(yè)可以方便地獲取幾乎所有的資源。Martin Rostan補充道：“ETG全球擁有25人的團隊，均為專業(yè)工程師出身，主要任務是幫助會員學習和實施EtherCAT，這使得技術支持更有針對性。”
EtherCAT，始終只有一個版本
EtherCAT自2003年實行開放式推廣，2007年成為國際標準（IEC 61158），2014年正式成為中國推薦性國家標準（GB/T31230.1～.6）。如今，EtherCAT技術協(xié)會在全球擁有4500多家會員，ETG中國目前已經(jīng)擁有700余家會員企業(yè)并且還在不斷擴大。而ETG中國作為正式進入中國推廣EtherCAT的專業(yè)組織，至今已走過十年。這十年里隨著中國本土制造業(yè)從“世界工廠”到“中國質(zhì)造”與“中國智造”不斷轉(zhuǎn)變的制造角色地位與制造觀念，EtherCAT始終只有一個版本，同時也在不斷的充實，如線纜冗余、功能安全、主站設備之間的數(shù)據(jù)傳輸功能都是隨需求發(fā)展而持續(xù)完善。據(jù)Martin Rostan介紹，ETG在11月份已發(fā)布當下大家最為關注的關于EtherCAT的TSN通信行規(guī)。ETG的技術專家也加入到TSN技術工作組，致力于TSN技術規(guī)范的制定中，利于EtherCAT采用TSN技術進行擴展與TSN技術本身的研發(fā)同步。Martin Rostan表示，TSN并不是現(xiàn)場總線，而是可視為一個工具箱，根據(jù)需求去取用。通過TSN可以實現(xiàn)多個工業(yè)控制器與多個不同的EtherCAT網(wǎng)段進行實時通訊，并優(yōu)化了用于控制之間通訊的EtherCAT自動化協(xié)議（EAP），進一步將EtherCAT的應用領域擴展到異構網(wǎng)絡中，實現(xiàn)了智能制造的靈活性和實時性。
十年磨一劍,一朝試鋒芒。高度開放性正在成為新一輪工業(yè)自動化品牌商的競爭策略，ETG中國經(jīng)過十年的耕耘，在正在成為全球重要的工業(yè)智能制造基地的中國市場正在鋒芒小漸露，2014年EtherCAT成為中國國家標準，技術漢化以來得到了來自政府層面與企業(yè)的快速應用推廣。目前，ETG全球擁有4500家會員，其中1800個亞洲會員，2000個歐洲會員，700家美洲會員，中國會員則達到近800家，并在智能制造浪潮的席卷下將呈現(xiàn)井噴式的增長。Martin Rostan不無感謝地表示，EtherCAT在中國十年來的發(fā)展成就歸功于ETG中國團隊的不懈努力，當然他還是有點小自豪地說：“我們的目的不僅是保持會員的持續(xù)的增長，而是要將EtherCAT的價值帶給更多的行業(yè)和自動化市場，我們樂見未來！”
