速率與供電，EtherCAT全都要

電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/周凱揚）EtherCAT作為一項高性能、低成本且結(jié)構(gòu)靈活的工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)，雖然最初是由倍福開發(fā)，但在EtherCAT技術(shù)協(xié)會、各大自動化廠商和芯片廠商的推廣下，如今已經(jīng)成了工業(yè)通信中增長最快的一項技術(shù)。在其優(yōu)越的性能、開放性和越來越多產(chǎn)品選擇的支持下，我國也早在2014年將其批準為推薦性國家標準。

但如果僅僅是靠標準EtherCAT提供的這些優(yōu)勢，還不能稱之為全場景覆蓋的，也正因如此，EtherCAT技術(shù)在發(fā)展的這十多年來演化出了一些擴展。我們就來聊聊EtherCAT協(xié)議的兩大補充擴展，EtherCAT P和EtherCAT G/G10。

EtherCAT P：單電纜解決通信與供電

在過去的EtherCAT系統(tǒng)環(huán)境中，無論是從站、執(zhí)行器、傳感器等，都需要獨立的電源和電源電纜，即便在EtherCAT帶來的靈活布線拓撲下，也會占用部分空間。為了進一步簡化系統(tǒng)布線，EtherCAT技術(shù)協(xié)會推出了EtherCAT P，將EtherCAT的通信與電源整合在一根以太網(wǎng)電纜中。
在傳統(tǒng)的PoE中，PoE輸出48V的DC電源電壓，但只能做到點對點的連接。而利用EtherCAT P的話，可以提供兩個獨立可切換的24V/3A電源，Us和Up，前者用于系統(tǒng)和傳感器，后者用于外設(shè)和執(zhí)行器。EtherCAT P同樣繼承了EtherCAT 的靈活性，可在線型、星型、樹形拓撲結(jié)構(gòu)下完成級聯(lián)，只用一個電源單元完成供電，從而減少材料和系統(tǒng)成本。

更重要的是，EtherCAT節(jié)省的了大量的空間。這里的空間不只是拖鏈、控制柜的空間，傳感器和執(zhí)行器在只需考慮單電纜連接的情況下，也可以進一步減小其物理尺寸。在該技術(shù)的支持下，那些遠程獨立運行于系統(tǒng)之外的機械部件均能通過單根電纜完成供電和通信。

盡管如此，EtherCAT P本身并不是新的EtherCAT協(xié)議，其協(xié)議還是一樣的，只不過是在物理層上做了擴展。不過由于EtherCAT P同時提供電源和通信，所以與不支持的網(wǎng)絡(luò)相連可能會有危險，所以必須得使用特定的M8 EtherCAT連接器，避免錯誤連接到標準的EtherCAT從站上。但EtherCAT P還是可以與EtherCAT共存于同一網(wǎng)絡(luò)中的，只不過需要用到將傳統(tǒng)EtherCAT物理層轉(zhuǎn)換為EtherCAT P的設(shè)備。

EtherCAT G/G10：萬兆EtherCAT

為了進一步擴展EtherCAT在一些復(fù)雜工業(yè)場景中的應(yīng)用，EtherCAT G/G10面世了，將EtherCAT的速率進一步推向了千兆和萬兆。對于一些實時機器視覺、復(fù)雜運動控制和高采樣率的超采樣測量等應(yīng)用來說，EtherCAT雖然同樣吸引力十足，但在這些應(yīng)用動輒上百兆每秒的要求下，EtherCAT在速率上確實開始有些落后了。
與EtherCAT P不同的是，EtherCAT G/G10是與傳統(tǒng)EtherCAT兼容的，只不過EtherCAT G/G10從站在EtherCAT網(wǎng)絡(luò)中工作時，將會作為一個標準的EtherCAT從站，并將速率限制在100Mb/s。EtherCAT設(shè)備接入EtherCAT G/G10網(wǎng)絡(luò)時，也會使得整個網(wǎng)絡(luò)自動切換至百兆的速率，這時就得用到分支控制器組成并行網(wǎng)絡(luò)，來讓EtherCAT G/G10設(shè)備繼續(xù)工作在千兆/萬兆網(wǎng)絡(luò)下。這種組網(wǎng)方式顯著降低了通信和周期時間，在多數(shù)應(yīng)用中帶來的性能增益反而大于從百兆到千兆的提升。

主站一直都是EtherCAT要求最少的一塊，EtherCAT G/G10也不例外，其主站在標準模式下，不需要對EtherCAT G/G10有軟件適配的要求，只需要主站上有千兆或萬兆接口即可，電纜也可以用我們熟悉的Cat.5e（8芯）和Cat.6網(wǎng)線。

但EtherCAT G/G10仍面臨著成本上的限制，固然從性能和效率提升帶來的成本降低是顯而易見的，但由于該技術(shù)推出沒多久，是以符合其規(guī)范的產(chǎn)品少之又少，就連倍福自己也是如此，而且這一部分新產(chǎn)品的價格肯定不便宜，得其他自動化廠商紛紛跟進、從站ASIC芯片廠商紛紛推出對應(yīng)產(chǎn)品之后，成本可能才會降下來。