EtherCAT 20年：成功秘诀是技术领先、生态繁荣

9月19-23日，第23届中国国际工业博览会在上海国家会展中心隆重举办，大会以“碳循新工业、数聚新经济”为主题，汇聚了来自全球30个国家和地区的2800余家制造产业链企业同台亮相。

在这之中，作为领先的工业以太网——EtherCAT（Ethernet Control Automation Technology）的技术推广组织，EtherCAT技术协会联合展台集中展示了近20家国内外会员单位最新的EtherCAT产品和解决方案，吸引了众多观众及媒体的关注。

工控网为此特别采访了EtherCAT技术协会中国代表处首席代表范斌女士，在EtherCAT推出第20周年的时间点，深入了解EtherCAT和ETG的发展情况与战略规划。

发展20年，EtherCAT依然保持活力与创新

EtherCAT出现前，传统以太网协议设计并不完全适用于自动化领域机器常见的小数据量、实时信息传输特征，为此在2003年4月，专注高性能控制解决方案研发的倍福公司率先推出了名为EtherCAT的实时以太网解决方案，并在2003年底牵头成立EtherCAT技术协会（下文称ETG），旨在将技术开放，以标准化方式将技术应用范围扩大。

至今，EtherCAT已发展为国际主流的基于以太网的标准协议，整体优势可归纳为5个方面：

1）实时性、高性能：EtherCAT响应时间快，支持提供纳秒级精度的同步，使应用效率提高。相对于设定了相同循环时间的其他总线系统，EtherCAT系统结构通常能减少25%-30%的CPU负载。

2）灵活性好：EtherCAT网络可连接设备数量理论上多达65535个，几乎无限数量的节点可以组成线型、树型、星型拓扑及任何拓扑的组合，使网络拓扑结构没有局限性。

3）低成本：从全生命周期来看待EtherCAT应用系统时，对于主站设备，硬件仅需要一个以太网接口而无需昂贵的接口卡或协处理器；对于从站设备，EtherCAT也不提出针对MCU的更高性能要求。由于无需使用交换机或其他有源基础组件，进一步节省了这类组件的安装、配置、维护成本。

4）持续的向后兼容性与一致性：在20年的发展进程中，ETG各工作组持续跟踪并融合了市面上的新需求与新技术，因此有针对不同行业或者技术需求的完善方案，包括Safety over EtherCAT，SEMI profile，EtherCAT G，EtherCAT TSN profile 等，这些技术完善完全保证与底层EtherCAT协议的向后兼容性。同时ETG通过“一致性测试认证”工作来帮助设备供应商保证其产品的一致性和互操作性、以及不同厂商产品设备的互联互通性。据了解，每个制造商在产品发布前需使用官方EtherCAT一致性测试工具对其EtherCAT设备进行一致性测试，在成功通过了授权测试实验室（ETC）的测试后，ETG将为制造商颁发一致性证书。

5）活跃的生态氛围：从2014年开始，ETG每年的新增会员数都超过400家，该趋势并没有受到疫情的影响。市场对EtherCAT技术热情不减，ETG全球和中国本土的会员数量持续增加， EtherCAT的生态圈也仍在持续扩展。截至目前，ETG拥有来自全球72个国家和地区的7300多家会员公司，并且这些会员公司大部分都保持较高的活跃度，其中包括3000多家注册的EtherCAT设备制造商、232家主站供应商、205家伺服驱动器供应商、150家I/O供应商、62家传感器/执行器供应商、46家Safety over EtherCAT供应商……这些厂商都将对外贡献更多可选择的EtherCAT产品及方案，促进行业生态繁荣。

另外根据今年8月底数据，ETG在亚洲地区的会员数超过3000家，仅在中国地区会员单位就超过1400家，中国会员数在全球范围内的占比超过19%，与德国本土会员数占比几乎持平，这意味着中国制造企业对EtherCAT的关注正急速上升。

新亮点：EtherCAT G与ETG.1600

在对现行适用的EtherCAT技术标准进行维护同时，ETG另外还考虑了面向未来的技术储备、促进商业化实施落地两大方面。

一方面，EtherCAT能够适用当下近95%的自动化设备及系统，例如机器人、机床、包装机械、印刷机、塑料制造机器、冲压机、半导体制造机器等等，特点是以Ethernet on the fly的机制在全双工百兆速率高效进行数据交换。但在着眼未来时，考虑到机器视觉类应用对带宽有更高要求、部分测试系统的采集数据量更大，百兆速率便稍显不足，此时EtherCAT G的推出，旨在防止技术断层，通过将系统规模从百兆（100 Mbit/s）扩展到千兆（1 Gbit/s）或万兆（10 Gbit/s），满足更高端的应用需求。

EtherCAT G不是对EtherCAT的替代，而是是一种补充。正如范斌表示：新技术只是提供了一种可能，代表的是它在最适合的场景有突出的核心竞争力，不代表任何企业在任何场合都要使用新技术。

当然从技术潜能来看，因为兼容性原则，EtherCAT G 和 EtherCAT G10 仍然保持 EtherCAT 的所有特性，即便用户目前运行的系统规模不需要用上EtherCAT G，但当规模增长扩大或有更高的应用需求时，随时可从EtherCAT平滑过渡到EtherCAT G。

另一方面，今年9月ETG.1600《EtherCAT安装指南》中文版正式发布，《指南》以通俗易懂的方式，详细描述了在实施EtherCAT网络架构时需要考虑到的主要方面，旨在提供物理层的标准规范，确保通信效果，进而减少用户在实施EtherCAT时可能付出的维护成本。

大环境危中有机，EtherCAT对未来充满期待

2023上半年，业界讨论多的话题是工厂需求下降、订单量下滑，这是大环境尚未明朗导致的。但经过前9个月发展，已经有部分产业正在复苏，并且正因为需要抵抗风险，更多企业在着手将精力投入到科技研发、关键技术布局。

也正是2023年，ETG首次发布EtherCAT全球节点数（数据包括每年销售的EtherCAT芯片，但不包括总线模块使用的芯片），结果显示除模块化I/O设备外，全球EtherCAT节点数为5910万个，且近两年的增长尤为明显。另外从官方资料可知，在欧洲、亚洲和美国，EtherCAT采用率都超过了其他工业以太网技术。

只不过，目前业界很多人对EtherCAT的了解并不深，未能充分发挥EtherCAT的先进特性以增强自身产品竞争力。

而这种情况，将持续推动ETG及其会员单位扩大对EtherCAT的迭代升级与宣传推广，相信未来将有更多企业用上EtherCAT、用好EtherCAT，这是行业都在期待的事。