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  • 十年磨一劍,直指未來智造價值

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    每一位抵達新加坡樟宜機場的旅客都可以觀賞到世界上最大的動態表演“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動,吸引了無數旅客駐足。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制造領域,還綻放于商用景觀、分布式能源、軍用等對數據傳輸速度充滿挑戰的每一個領域。在日前舉辦的ETG中國十周年慶典時媒體見面會上,EtherCAT技術協會(ETG)執行董事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中去。” 


    EtherCAT,最快最安全的總線


    自2003年由德國倍福研發的EtherCAT總線技術一經問世,就引起了行業的極大的關注:一是EtherCAT使用獨特的數據交換機制,充分利用工業以太網的帶寬資源,一個數據幀傳輸所有的信息,每一個從站讀取尋址自己的數據并將反饋的數據插入該幀中,實現了同一幀幫助所有的節點進行數據交換。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,全雙工模式),刷新時間:256數字量I/O:11μs;分布于100節點的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數字量I/O:350μs。Martin Rostan直言:“EtherCAT是最快的工業以太網技術,同時它提供納秒級精確同步。”


    另外,EtherCAT是一種基于以太網的開發構架的硬實時工業現場總線通訊協議,即它不需要網關,無需IP協議頭,數據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%來自網絡的攻擊危險。“EtherCAT是一個鎖,這個鎖已經非常大,就目前來說,不再需要另外的防護措施。”Martin Rostan對此表示:“在信息安全如此重視的今天,EtherCAT的表現卻讓人十分放心。”


    EtherCAT,以最大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議。”


    相較于其它總線協議而言,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議,使得用戶脫離了以往只局限于使用該協議的某一品牌的設備,能夠從根本上實現多品牌的融入與發展。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品性能提升、獨特功能設計等方面最大限度地付諸實踐,真正助力中國客戶實現自主的智能制造實力的提升。也使得EtherCAT經過十年的時間能夠在中國本土實現快速的推廣。


    當然,相較于其它專門用于IO連接的總線、專門用于傳感器數據交換的總線等一系列昂貴的總線系統而言,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品,即使這些產品沒有技術支持。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的從站通訊協議已經集成到芯片里,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網站上有3萬多頁完整的文檔資料便于查詢,會員企業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技術協會在全球擁有4500多家會員,ETG中國目前已經擁有700余家會員企業并且還在不斷擴大。而ETG中國作為正式進入中國推廣EtherCAT的專業組織,至今已走過十年。這十年里隨著中國本土制造業從“世界工廠”到“中國質造”與“中國智造”不斷轉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、主站設備之間的數據傳輸功能都是隨需求發展而持續完善。據Martin Rostan介紹,ETG在11月份已發布當下大家最為關注的關于EtherCAT的TSN通信行規。ETG的技術專家也加入到TSN技術工作組,致力于TSN技術規范的制定中,利于EtherCAT采用TSN技術進行擴展與TSN技術本身的研發同步。Martin Rostan表示,TSN并不是現場總線,而是可視為一個工具箱,根據需求去取用。通過TSN可以實現多個工業控制器與多個不同的EtherCAT網段進行實時通訊,并優化了用于控制之間通訊的EtherCAT自動化協議(EAP),進一步將EtherCAT的應用領域擴展到異構網絡中,實現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自動化品牌商的競爭策略,ETG中國經過十年的耕耘,在正在成為全球重要的工業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井噴式的增長。Martin Rostan不無感謝地表示,EtherCAT在中國十年來的發展成就歸功于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的增長,而是要將EtherCAT的價值帶給更多的行業和自動化市場,我們樂見未來!”


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