EtherCAT是如何站稳运控通讯协议的C位？
在总线型替代的浪潮下，各大自动化厂商纷纷推出自己的总线型运控产品，而在种类繁多的总线型通讯中，EtherCAT表现得尤为亮眼。根据MIR 睿工业统计，截至2021年中国总线型运动控制器市场规模超过60亿，占总体运动控制器市场比例超过七成。其中，EtherCAT总线型运动控制器市场规模超过40亿，占总线型运动控制器市场的比例超过六成。可以说EtherCAT已经走向自动化通讯协议的C位了。
01 “匠心级“产品
2003年德国汉诺威工业博览会，一家以做运动控制器出名的企业展台前人头攒动，展出的产品是一种全新的工业通讯协议。
几乎整个从事自动化行业相关的参会者都访问过这家的展位并为此感到震惊，有人直接断言这是一种具有前瞻性的高端技术，是前沿控制理念的新生代产物。
这家公司就是德国倍福自动化有限公司（Beckhoff），而这个被誉为具有前瞻性的高端技术叫做EtherCAT（用于控制自动化技术的以太网）。
后来的故事一如第一次见到EtherCAT的人们预料的那样，这种可以称得上是“革命性”的工业通讯协议，凭借其应用的多样性，开放性、高效率，在包括包装机、全钢工厂、机器人、切割系统、风洞和风能系统等应用程序中得以广泛使用。
(图示：一些主流的工业通讯协议）
即便在其诞生的10年之后，EtherCAT 的通信速度仍比最快的 CPU的运行速度还快，并且2003 年使用 EtherCAT 的控制器到了 2013 年仍然可以在自动化设备上兼容使用– 从某种意义上讲，它已经打破摩尔定律 10 年有余（虽然应用的领域稍有差别）。这也就是说，单一版本的EtherCAT，即第一个版本的 EtherCAT 就已足够支撑现今大部分的工业场景，后来所有添加的东西都只是扩展，而非改型，真可谓叫“匠心级”产品，相比于今天某些企业吹的什么“现象级”产品，水平不知道高到哪里去了。
作为一种基于以太网为开发构架的实时工业现场总线通讯协议，EtherCAT简单来说就是在一个特定班级里，竖排坐的一队学生，老师把带着所有人名字的试卷（可以是不同的科目）交给第一位同学，然后从前往后传，第一个同学只拿自己名字的试卷，第二名同学也只拿自己的试卷，以此类推。并且老师还能在一定时间内去收回问卷并进行批改分析然后反馈给特定学生。发试卷的老师即为主站，同学就是从站，而试卷也就是主站传达的数据内容了。
（图示：传统工控体系结构与新工控体系结构区别）
得益于总线型对于脉冲型运控产品的替代大潮，EtherCAT从自动化市场崭露头角。从性能角度来讲，EtherCAT在众多总线型控制协议中脱颖而出，主要依靠以下三点：
1. EtherCAT 通信速度非常快。它利用双绞线或光缆在 100μs 内处理 30μs 或 100 个轴上的 1000 个分布式 I / O 信号，为实时性能设置了新的限制。这种高速度使得EtherCAT 非常适合自动化，工业物联网（IIoT）以及其他需要实时优化的应用。
2. 这是一个广泛采用的开放标准。越来越多的设备正在通过现场总线或无线连接。并且由于数据使用与以太网相同的格式，因此可以直接连接到以太网。不需要特定的路由器或交换机。这意味着用户可以通过效率更高的方式使用 EtherCAT-IP 在同一接口上进行多种产品的选择。
3.它自身构建的可持续性。使用成熟的以太网电缆，EtherCAT 通讯协议可以在较为极端的条件下进行持续作业，比如EtherCAT 端子可以在-25°C 至+ 60°C的温度范围内连续工作（Trinamic 的 EtherCAT 运动控制器甚至可以满足-40°C至 125°C 的汽车级温度规格）。
（图示：部分总线型通讯协议）
这也就不奇怪为什么在如今的自动化市场，搭载EtherCAT总线型通讯的运控产品能够在半导体、光伏、锂电等领域的设备上具有很广泛的应用。
根据MIR 睿工业统计，截至2021年中国总线型运动控制器市场规模超过60亿，占总体运动控制器市场比例超过七成。其中，EtherCAT总线型运动控制器市场规模超过40亿，占总线型运动控制器市场的比例超过六成。可以说EtherCAT已经走向运控通讯协议的C位了。
02 外资、内资眼里的“香饽饽”
在中国自动化市场中，尤其是在通用交流伺服产品线上，总线型通讯成为了显学。各个伺服厂家都各自推出自己专用的总线协议（安川电机 Mechatrolink、松下RTEX、三菱 CC-Link等等）。这股总线风潮由欧美厂商刮起，又由日系厂商发扬光大，并且在EtherCAT总线型通讯的应用上，外资、内资似乎历史性地达成了一种默契。
欧美系厂商以倍福为代表，其PC-based运动控制器产品在中国市场份额占比第一，相应的在通讯协议的选择上当然要以自家的EtherCAT为主，并且倍福在中国一直在搞EtherCAT通信协议的推广活动，在倍福的大力推广下，EtherCAT也被国内大多数PC-based运动控制器厂商所接受。
可能是对于同是德国的老乡倍福的一种竞争心态，电气巨头西门子自己也推出了一种基于工业以太网的现场总线系统叫做Profinet。Profinet与EtherCAT区别在于EtherCAT是倍福最开始研究的，然后整个欧洲用的这个技术成立了一个联合。把这个技术推出来以后，靠着这个底层的芯片和底层芯片的授权控制市场，然后把EtherCAT的生态做起来，因而整个EtherCAT系统更丰富。而Profinet是西门子自己建立的生态，尽管一直以来西门子也在竭尽所能地推自己的Profinet，想“出圈”，但目前两者之间的关系有点像智能手机行业中的安卓系统和苹果系统。
日系厂商欧姆龙2012 年开始推广 EtherCAT 总线伺服，主推在如锂电、包装这样的高端市场（传统的脉冲伺服针对高精度定位控制满足不了，低端市场也不需要像总线伺服那么高的性能）。尤其在锂电行业，欧姆龙的存在感特别强，2021年其PLC产品在锂电行业的份额遥遥领先。一般来说，在一条锂电产线上出于统一性和兼容性的角度考量，总线EtherCAT的协议会比较受到青睐。当下，国产伺服厂商的运动控制型PLC产品也大多选用EtherCAT作为其总线协议的主力选择。
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