EtherCATG作為EtherCAT技術(shù)擴(kuò)展，將EtherCAT性能提升到一個(gè)全新的高度，可以實(shí)現(xiàn)千兆（Gbit/s）以太網(wǎng)速度，因此支持高數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用。EtherCATG不僅兼容被全球廣泛接受的百兆EtherCAT標(biāo)準(zhǔn)，并且也具有同樣簡(jiǎn)單易用的優(yōu)勢(shì)。此外，EtherCATG的分支控制器模式可以并行實(shí)現(xiàn)多個(gè)子網(wǎng)段的高效運(yùn)行。

EtherCATG作為EtherCAT技術(shù)擴(kuò)展，將EtherCAT性能提升到一個(gè)全新的高度，可以實(shí)現(xiàn)千兆（Gbit/s）以太網(wǎng)速度，因此支持高數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用。EtherCATG不僅兼容被全球廣泛接受的百兆EtherCAT標(biāo)準(zhǔn)，并且也具有同樣簡(jiǎn)單易用的優(yōu)勢(shì)。此外，EtherCATG的分支控制器模式可以并行實(shí)現(xiàn)多個(gè)子網(wǎng)段的高效運(yùn)行。

EtherCATG支持標(biāo)準(zhǔn)的千兆以太網(wǎng)傳輸；而EtherCATG10作為一項(xiàng)概念驗(yàn)證性技術(shù)研究，傳輸速率甚至更快，高達(dá)萬(wàn)兆（10Gbit/s）。與標(biāo)準(zhǔn)的百兆EtherCAT相比，EtherCATG的數(shù)據(jù)速率得到了大幅提升，為提升數(shù)據(jù)吞吐量創(chuàng)造了可能。結(jié)合新引入的分支控制器模式，EtherCATG（1Gbit/s）可將通信時(shí)間縮短2-7倍，帶寬提高10倍，具體取決于應(yīng)用。而EtherCATG10甚至可以將帶寬提高100倍。EtherCATG是完全兼容的技術(shù)擴(kuò)展EtherCATG基于成功的EtherCAT技術(shù)運(yùn)行原理，可以利于今天可用的技術(shù)實(shí)現(xiàn)高以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸速率，而EtherCAT協(xié)議本身保持不變。網(wǎng)絡(luò)中的所有設(shè)備都會(huì)收到由EtherCAT主站發(fā)送的報(bào)文。每個(gè)EtherCAT從站都會(huì)以“onthefly”的方式讀取尋址到該設(shè)備的數(shù)據(jù)，并將其需要交換的數(shù)據(jù)插入到繼續(xù)向下游傳送的幀中；現(xiàn)在，所有這一切都以1Gbit/s或10Gbit/s的速率進(jìn)行。和以前一樣，子網(wǎng)段（或分支）中的最后一個(gè)設(shè)備將會(huì)檢測(cè)是否有端口未使用，然后將報(bào)文傳送回主站。以太網(wǎng)物理層的全雙工特性用于實(shí)現(xiàn)此功能。

目前EtherCATG產(chǎn)品系列有：EK1400耦合器、三路和八路分支控制器CU1403和CU1418分支控制器、EtherCATG拓?fù)鋽U(kuò)展模塊Cu1423、以及供開(kāi)發(fā)人員評(píng)估分析用的EtherCATG板載控制卡FB1400和EtherCATG10板載控制卡FB1450（從左至右）

EtherCATG仍然保持EtherCAT的所有特性。帶有三個(gè)或者四個(gè)端口的設(shè)備（拓?fù)鋽U(kuò)展模塊）方便用戶靈活配置網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，并完全滿足設(shè)備結(jié)構(gòu)的需求?？蛇x的機(jī)器模塊可通過(guò)熱連接功能接入系統(tǒng)或者從系統(tǒng)中移除。網(wǎng)絡(luò)診斷功能可以最小化設(shè)備或車間的停機(jī)時(shí)間并提高可用性。內(nèi)置的分布式時(shí)鐘仍可確保設(shè)備小于100ns的高精確同步性能，也可保證符合IEEE802.3以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。輕松推出EtherCATGEtherCATG具有與EtherCAT同樣的性能出色且簡(jiǎn)單易用的特點(diǎn)，并且具有EtherCAT的所有功能特征，協(xié)議以及基本機(jī)制和配置選項(xiàng)都保持不變。只有物理訪問(wèn)通信電纜所需的功能塊被相應(yīng)的千兆型號(hào)所取代。因此，主站不需要新的軟件，只需要一個(gè)Gbit/s端口。現(xiàn)有的人們所熟悉的電纜類型也可以繼續(xù)使用：針對(duì)EtherCATG的Cat.5e電纜或針對(duì)EtherCATG10的Cat.6電纜。因此，如果主站配備上述1Gbit/s端口，EtherCATG從站將能夠與現(xiàn)有的EtherCAT主站一起運(yùn)行。倍福目前正在開(kāi)發(fā)更多EtherCATG協(xié)議擴(kuò)展，以實(shí)現(xiàn)更優(yōu)性能。主站端必須有一些擴(kuò)展，但這些擴(kuò)展對(duì)于網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行來(lái)說(shuō)并不重要。

用于以極高效率混合運(yùn)行的分支模型EtherCAT和EtherCATG可以在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)行，這意味著EtherCATG的從站可以在百兆EtherCAT網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)行，反之亦然。但在這類混合網(wǎng)絡(luò)中，所有EtherCATG設(shè)備都將會(huì)被切換回百兆模式。為了防止出現(xiàn)這種情況，可以采用新的EtherCATG分支控制器模式，通過(guò)傳輸速率轉(zhuǎn)換，在千兆或萬(wàn)兆網(wǎng)絡(luò)中并行運(yùn)行百兆子網(wǎng)段。通過(guò)這種方式，EtherCAT網(wǎng)段的分支可以在百兆網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)，例如，使用新近發(fā)布的EtherCATG耦合器EK1400可以創(chuàng)建一個(gè)分支，從而允許在EtherCATG網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)行各種標(biāo)準(zhǔn)的EtherCATI/O模塊，并保留EtherCATG通信網(wǎng)段的千兆速度。EtherCATG分支模型的另一個(gè)關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)是：它可以最小化延遲時(shí)間。全新的CU14xx系列多端口分支控制器專為實(shí)現(xiàn)此目的而設(shè)計(jì)，它可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)EtherCAT和EtherCATG子網(wǎng)段的互連。每個(gè)分支通過(guò)主站的單個(gè)報(bào)文進(jìn)行尋址，然后這些報(bào)文會(huì)同時(shí)被處理。這樣可以縮短信號(hào)延遲時(shí)間，從而縮短通信和循環(huán)時(shí)間，因?yàn)閺囊粋€(gè)指定的子網(wǎng)段返回的報(bào)文直接從分支控制器傳輸?shù)街髡荆?dú)立于其它子網(wǎng)段。在大多數(shù)應(yīng)用中，網(wǎng)段的并行運(yùn)行不僅可以提高傳輸帶寬，而且還可以顯著提高性能。

新產(chǎn)品發(fā)布及供貨針對(duì)EtherCAT評(píng)估板的EtherCATG板載控制卡FB1400在未來(lái)幾個(gè)月內(nèi)將可供貨。FB1400將配備一個(gè)FPGA，固定配置為EtherCATG從站控制器（ESC）。必要時(shí)，客戶還可以創(chuàng)建和使用他們自己的ESC配置，并為EtherCATG規(guī)劃IP核。這將讓EtherCAT用戶以及主站從站設(shè)備制造商能夠?qū)π录夹g(shù)進(jìn)行充分評(píng)估。EtherCATG總線耦合器EK1400將于2019年下半年開(kāi)始實(shí)現(xiàn)供貨。它提供分支控制器功能，能夠直接連接所有倍福EtherCAT端子模塊以及EtherCATG網(wǎng)段中的其它所有EtherCAT產(chǎn)品。倍福還將推出更多產(chǎn)品，例如三路和八路分支控制器（CU1403，CU1418）、EtherCATG拓?fù)鋽U(kuò)展模塊（CU1423）、EtherCATG10分支控制器（CU1468）以及EtherCATG10板載控制卡（FB1450）。EtherCAT技術(shù)協(xié)會(huì)（ETG）將于今年秋季公布和推出EtherCATG/G10協(xié)議。與15年前推出的EtherCAT一樣，所有ETG成員都將能夠使用該協(xié)議擴(kuò)展并從中獲益。應(yīng)用領(lǐng)域及性能舉例標(biāo)準(zhǔn)EtherCAT所具備的高性能對(duì)于滿足目前主流的應(yīng)用需求來(lái)說(shuō)仍然綽綽有余。EtherCATG通信是為了極大規(guī)模地應(yīng)用及更廣泛地使用高數(shù)據(jù)密集型設(shè)備而開(kāi)發(fā)，比如機(jī)器視覺(jué)相機(jī)、復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，以及要求高采樣率運(yùn)行的測(cè)量測(cè)試設(shè)備等。機(jī)器視覺(jué)、狀態(tài)監(jiān)測(cè)與類似XTS及XPlanar的創(chuàng)新傳輸系統(tǒng)都需要可靠地將每個(gè)節(jié)點(diǎn)每個(gè)循環(huán)產(chǎn)生的幾百字節(jié)的過(guò)程數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，而這要求循環(huán)時(shí)間小于等于1微秒及EtherCATG所提供的高數(shù)據(jù)帶寬。第一個(gè)實(shí)際的EtherCATG應(yīng)用是XPlanar平面磁懸浮輸送系統(tǒng)，倍福在2018年的SPSIPCDrives上首次展出了此系統(tǒng)。這種平面電機(jī)輸送系統(tǒng)的無(wú)源且可自由懸浮的動(dòng)子能夠以六自由度和最高精度進(jìn)行移動(dòng)和定位。由于這款獨(dú)一無(wú)二的新系統(tǒng)需要接收連續(xù)的位置反饋信息，因此，必須在幾微秒時(shí)間內(nèi)傳輸所產(chǎn)生的極大數(shù)據(jù)量。如果沒(méi)有EtherCATG的超高性能，這幾乎是不可能實(shí)現(xiàn)的。

德國(guó)倍福控制系統(tǒng)及通信架構(gòu) 高級(jí)產(chǎn)品經(jīng)理 Thomas Rettig

德國(guó)倍?？刂葡到y(tǒng)架構(gòu)高級(jí) 產(chǎn)品經(jīng)理&國(guó)際大客戶經(jīng)理 Guido Beckmann

以下兩個(gè)實(shí)例計(jì)算說(shuō)明了 EtherCAT G 和分支模型能夠帶來(lái)多少性能上 的提升或數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間上的節(jié)省。

 加快通信時(shí)間：128 個(gè)伺服軸的刷新時(shí)間：34 μs 

– 選擇具有 128 根伺服軸的設(shè)備網(wǎng)絡(luò)作為初步應(yīng)用

 – 在這種情況下，每個(gè)設(shè)備輸入和輸出 8 個(gè)字節(jié)的“標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)寬度” 使得每個(gè)周期會(huì)產(chǎn)生總共 1024 個(gè)字節(jié)輸入和輸出。如果使用通過(guò) 所有設(shè)備的傳統(tǒng) EtherCAT 通信，算上硬件傳輸延遲時(shí)間和報(bào)文長(zhǎng) 度，通信時(shí)間最終將會(huì)是 237 μs

 – 如果現(xiàn)在把標(biāo)準(zhǔn)的 EtherCAT 設(shè)備替換成 EtherCAT G 設(shè)備，由于數(shù) 據(jù)速率更高，幀的長(zhǎng)度更短，通信時(shí)間將會(huì)被縮短到 150 μs

 – 如果另外使用分支模型，并且整個(gè)網(wǎng)絡(luò)被分成 8 個(gè) EtherCAT G 網(wǎng) 段，每個(gè)網(wǎng)段帶 16 個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)器，則通信時(shí)間僅需 34 μs，即比 現(xiàn)在的通信速度快 7 倍

利用帶寬優(yōu)勢(shì)：以 100 ksamples/s 的速率掃描 200 個(gè)模擬量輸入

 – 下面是現(xiàn)有的測(cè)量應(yīng)用 

— 狀態(tài)監(jiān)測(cè) 

— 監(jiān)測(cè)長(zhǎng)達(dá) 10 千米的傳送帶

— 該應(yīng)用中有 200 個(gè)模擬量通道（±10 V），每個(gè)通道采樣速率 100,000 Hz（測(cè)量間隔10 μs ），必須以 1 ms 的周期時(shí)間進(jìn)行掃描 — 目前的解決方案由 4 個(gè)獨(dú)立的百兆 EtherCAT 網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，每個(gè)網(wǎng)絡(luò) 都帶有 26 個(gè)帶有超采樣功能的雙通道模擬量輸入端子模塊 （EL3702）。每個(gè) EtherCAT 網(wǎng)絡(luò)都需要 8 個(gè) 1313 byte 的報(bào)文，需 要占用 322 Mbit/s 的帶寬。因此，4 個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的每一個(gè)都占用了 88 的可用帶寬 – 如果現(xiàn)在把 4 個(gè) EtherCAT 網(wǎng)絡(luò)替換成 1 個(gè) EtherCAT G 網(wǎng)絡(luò)，把總 線耦合器 EK1100 替換成 EtherCAT G 總線耦合器 Ek1400（分支控制 器），則能夠繼續(xù)使用現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn) EtherCAT 端子模塊。但是，在 相同的周期時(shí)間（1 ms）內(nèi)，帶寬利用率僅為 350 Mbit/s，因此只 需要 1 個(gè) EtherCAT G 網(wǎng)絡(luò)。剩余的 650 Mbit/s 帶寬可以用來(lái)擴(kuò)展通 道并支持更高的模擬采樣率 

— 一個(gè)成本優(yōu)勢(shì)是可以極大地減少布線需求（1 個(gè)網(wǎng)絡(luò)取代 4 個(gè)網(wǎng) 絡(luò)），而且主站所需的端口數(shù)量也從 4 個(gè)減少到 1 個(gè)

通用型 EtherCAT 的功能特點(diǎn)：

– 直達(dá) I/O 層的實(shí)時(shí)以太網(wǎng) 

– 靈活的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) – 出色的診斷功能 

– 小于 100 μs 的精確同步性

 – 配置非常簡(jiǎn)單

 – 低系統(tǒng)成本 

– 性能卓越

 – 集成功能安全特性 

– 符合 IEEE-802.3 標(biāo)準(zhǔn)