EtherCAT技術協(xié)會(ETG)中國區(qū)首席代表范斌
EtherCAT作為一項高性能、高靈活性、低成本、應用簡易的工業(yè)以太網(wǎng)技術,由德國倍福研發(fā),于2003年被引入市場,并于2007年成為國際標準。2018年是EtherCAT技術誕生的第15年,也是此項技術進入中國的第11年。如今,在機器人、測量設備、醫(yī)療設備、汽車、移動設備、包裝機械、半導體、舞臺控制、造紙印刷、木材加工、風電、電力、機床等廣泛的行業(yè)領域中均能看到EtherCAT的身影,EtherCAT以其獨特的運行方式成為“工程師的選擇”。正如EtherCAT技術協(xié)會(ETG)中國區(qū)首席代表范斌所言:“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。”
開放性與一致性并舉
近年來,EtherCAT技術在中國發(fā)展迅速,在競爭激烈的現(xiàn)場總線協(xié)議市場中脫穎而出,成為工廠自動化的平臺性支撐技術之一。這不僅因為EtherCAT本身的技術特性及優(yōu)勢,更重要的是EtherCAT技術本身具備的充分開放性及一致性的保證,可滿足用戶對同等技術平臺的多樣化產(chǎn)品需求。
EtherCAT技術的充分開放性體現(xiàn)在主站和從站兩個方面,目前,在國內(nèi)有眾多流行的國內(nèi)外品牌均可提供多種功率、針對不同行業(yè)的伺服驅動器、IO、 傳感器、編碼器等,同時,越來越多的主站產(chǎn)品供應于市。因此,對于設備制造商、集成商和最終用戶而言,擁有了更多的自由來選擇適合自己應用的EtherCAT產(chǎn)品,組成EtherCAT系統(tǒng),實現(xiàn)更高的性能、更好的靈活度,以及簡單便捷的操作。
自2003年面世以來,EtherCAT技術始終在不斷地進行功能完善和技術更新,但一致性一直是其重要的考量因素。所有引入至EtherCAT協(xié)議中的新特性及功能必須保證與之前EtherCAT協(xié)議中的一致性和持續(xù)性。
“EtherCAT始終只有一個版本,這對用戶來說是頗具吸引力的優(yōu)勢。我們的技術在與時俱進,持續(xù)革新的同時,通過保持一致性,就保證了不同品牌的EtherCAT設備在集成應用時不會因為實施不一致產(chǎn)生通訊問題。”范斌談道。因此,ETG特別建議用戶選用經(jīng)過了ETG官方一致性測試的EtherCAT從站產(chǎn)品,以避免在應用中出現(xiàn)不必要的問題。
Safety over EtherCAT正式成為推薦性國標
如今,越來越多的企業(yè)意識到機器和工廠功能安全在企業(yè)經(jīng)營中的重要性。機器安全解決方案不僅能夠減少意外停機,保護設備,延長設備壽命,還能保護人員安全,從而有效地提升機器的總體設備效率以及企業(yè)的制造能力。現(xiàn)代通信系統(tǒng)不僅需要實現(xiàn)控制數(shù)據(jù)的確定傳輸,還要求在相同的介質中進行安全關鍵控制數(shù)據(jù)的傳輸。Safety over EtherCAT采用“黑色通道”的方式,使用EtherCAT通訊通道或其他的現(xiàn)場總線及以太網(wǎng)通訊傳輸功能安全關鍵數(shù)據(jù)。EtherCAT功能安全技術是基于IEC 61508開發(fā),由TüV認證,并符合IEC 61784-3標準,該協(xié)議可支持功能安全等級SIL3的安全應用場合。“EtherCAT 使用Safety over EtherCAT協(xié)議來實現(xiàn)功能安全數(shù)據(jù)的高效傳輸,從而簡化系統(tǒng),提升靈活度,并降低功能安全系統(tǒng)的成本。”范斌對此介紹道。
2018年9月20日,在上海舉辦的第20屆中國國際工業(yè)博覽會期間,ETG與機械工業(yè)儀器儀表綜合技術經(jīng)濟研究所(ITEI)、全國工業(yè)過程測量和控制標準化技術委員會(sac/tc124)聯(lián)合對外發(fā)布Safety over EtherCAT已正式成為中國推薦性國家標準(GB/T 36006-2018)《控制與通信網(wǎng)絡Safety over EtherCAT 規(guī)范》,并于10月1日起正式生效。Safety over EtherCAT成為推薦性國家標準,于范斌來說,是意料之中的事。繼2014年EtherCAT技術成為中國國標以來,EtherCAT技術在中國的自動化控制領域的應用呈現(xiàn)遍地開花之勢,這一新晉國家標準是EtherCAT技術在國內(nèi)成功應用的有力證明,也是其國標化工作的重要里程碑。
范斌表示:“目前,ETG在國內(nèi)已具備對Safety over EtherCAT技術實施、一致性測試和應用的支持能力,我們將繼續(xù)加強對中國自動化市場進行功能安全的培訓和引導,并時刻準備為用戶實施和應用Safety over EtherCAT技術進行強有力的支持。此外,我們期待Safety over EtherCAT技術能進一步推進中國制造業(yè)對機器安全的理解和使用,從而全面提升機器/工廠的制造能力。”
EtherCAT與TSN的優(yōu)勢結合
隨著工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,未來工業(yè)網(wǎng)絡應用中需要集成不同類型的設備與通信,對統(tǒng)一的實時網(wǎng)絡協(xié)議的需求越來越強烈,在這些異構網(wǎng)絡中的設備之間進行實時性數(shù)據(jù)交互的需求正是時間敏感網(wǎng)絡(Time-Sensitive Networking,簡稱TSN)的優(yōu)勢,TSN近年來得到蓬勃發(fā)展。
近年來,EtherCAT也在不斷探索與TSN的結合之道。在范斌眼中,EtherCAT與TSN的結合并不是一種全新的技術,而是一種功能的擴展,通過異構TSN網(wǎng)絡可以尋址EtherCAT網(wǎng)段。EtherCAT技術在與TSN技術優(yōu)勢相結合的同時,EtherCAT的本身優(yōu)勢仍被保留。“TSN的用武之地在于異構性網(wǎng)絡通過建立點對點的‘高速通道’實現(xiàn)實時性,而不是現(xiàn)場總線通訊層次的數(shù)據(jù)交換”范斌談道。ETG將TSN技術補充在EtherCAT中,進一步將EtherCAT的應用領域擴展到異構網(wǎng)絡環(huán)境。通過利用TSN,多個工業(yè)控制器可以通過以太網(wǎng)網(wǎng)絡與多個不同的EtherCAT網(wǎng)段進行實時通訊。在此過程中,EtherCAT協(xié)議基于“on the fly”的獨特運行機制、高精度同步、靈活的拓撲結構、出色的診斷能力以及通過設備自動尋址的簡單性得以完整保留,無需對EtherCAT從站設備進行更改。范斌進一步談道,TSN還擴展了用于控制之間通訊的EtherCAT自動化協(xié)議(EAP)的實時能力,從而在控制層上更具有確定性。
由于目前TSN的規(guī)范尚未完全完成,ETG在結合TSN技術時并未改變TSN的原有標準,這種方式能夠更好地簡化對最終版TSN技術規(guī)范的適用性。范斌透露:“一直以來,ETG積極參與IEEE委員會的工作,從最初期就關注并支持TSN的研發(fā),ETG技術專家Karl Weber博士也參與到IEEE 802.1工作組相關規(guī)范工作中。因此,ETG 確保能及時獲得TSN相關規(guī)范,及時同步EtherCAT融合TSN的擴展技術,從而達到應用中的最佳匹配性。”
采訪中,記者了解到,ETG的會員數(shù)量一致保持著強勁增長,如今ETG中國區(qū)會員已達800余家,這與近年來EtherCAT技術在中國市場上的推廣與應用密不可分。但在范斌的眼中,對于ETG來說,重要的并不是會員數(shù)量,而是會員的活躍度。“多年來,保持與時俱進的技術更新是我們一直堅持在做的事情,EtherCAT自引入市場以來,ETG始終考慮用戶的可用性、便捷性及體驗性,故開發(fā)時保持核心技術一致性,幫助用戶在應用中實現(xiàn)系統(tǒng)兼容。未來,我們將通過結合多項技術優(yōu)勢,幫助用戶提升競爭力,帶來增值服務并創(chuàng)造價值。”
摘自《自動化博覽》2018年11月刊