智能化成为全球制造业的热门议题，由于智能制造系统以工业物联网为主架构，物联网的首要条件是系统中各对象的链接，因此通讯成为系统建构的关键技术，过去制造现场的通讯模式以Fieldbus（现场总线）为主，不过在互操作性不足的态势下，工业以太网络逐渐崛起，近年来德国Beckhoff公司制定出EtherCAT标准后，快速为市场接受， 过去几年各工业展会中，都可看到厂商推出相关产品。

EtherCAT发展速度加速

事实上，以太网络在工业领域的布局已至少10年，不过由于实时性的问题未解决，且智能制造概念仍未成熟，因此市场仍然选择已发展多年、具有高稳定的Fieldbus， 2012年德国提出工业4.0概念，各国纷纷跟进，制定智能制造政策与时程，在智能制造系统中，Fieldbus的封闭性缺点被突显出来，各厂商纷纷制定自己的工业以太网络标准，EtherCAT就是其一。

EtherCAT以软件为核心，搭配单一线路，克服传统工业通讯的复杂配线问题；且EtherCAT数据同步过程的讯号抖动量小、信息传输延迟时间少（小于1微秒）、硬件成本低，相对于其他大厂Beckhoff的规模较小产品线较少，导入EtherCAT产品更愿意使用Beckhoff外的自动化设备，加强市场上设备制造商投入研发意愿， 在技术与市场情势的相互拉抬下，EtherCAT发展速度逐渐加快。

随着导入企业的快速增加，NI国家仪器技术营销工程师吴维翰（图1）指出，设备制造产业已形成EtherCAT生态圈，包括马达、I/O、switch、hub... 等，包括NI本身的PXI、cRIO、PAC，也都可支持。

不过吴维翰也坦言，EtherCAT虽然根基于以太网络技术，不过其通讯格式仍与一般商用以太网络不同，两者的基础架构无法共享，在此状况下若制造现场沿用既有网络，且安规均已申请验证完成，要再导入EtherCAT，则所有线路就必须重布，因此除了原有的EtherCAT，NI也开始推动AVnu联盟制定的另一以太网络标准「TSN」。

TSN异军突起

TSN也是近年来相当火热的以太网络通讯标准，相较于EtherCAT，TSN并非专为工业领域所设计，而是透过现有的IEEE 802.1与IEEE 802.3标准，

增加一系列的扩展功能，进一步确保其确定性效能。

在工业领域，IEEE也制定TSN相关规范，例如在带宽管理部分，过去以太网络要跨入工业领域，*为业者诟病处无疑是讯号延迟问题，制造系统不像一般家用或商用环境，对讯号传输有一定程度的延迟容忍度，制造系统的设备运作必须高度精准，方能创造出*佳产能，因此设备间的讯息传递必须实时，目前大多数工业以太网络标准的实时性，都已可达到制造业者的要求 ，然而在智能制造概念下，工厂端的OT系统必须与企业端的IT系统互联。

图1 : NI国家仪器技术营销工程师吴维翰指出，TSN在以太网络带宽中切出专属信道，同时保存了IT、OT两种系统的特色，不必因为制造系统的网络更换。 （摄影／王明德）

吴维翰表示，IT系统中的以太网络建置与OT系统大为不同，IT系统的建置需求为大量数据传输，可容许稍微延迟，OT系统的传输量不大，不过必须稳定、实时，两者功能需求不同的以太网络要互联，OT端所受到的干扰势必高于IT端。

在此一问题上，TSN由带宽管理着手，在以太网络带宽中切出专属信道，系统设计者可自行定义此一信道的封包类型，例如马达控制器的封包，方可经由此信道传送，此一作法同时保存了IT、OT两种系统的特色，不必因为制造系统的网络更换，而重制原有网络系统，此外融合标准网络规格的TSN，未来可以延续标准网络架构，当底层的物理层布建完成， 上层的应用层也可随时跟上，整体网络的速度可同步提升，而EtherCAT目前仍紧守IEEE 802.3规范。

EtherCAT强化IT链结

不过EtherCAT阵营也了解OT与IT整合的重要性，2016年与OPC基金会合作，进一步强化工厂制程到企业信息系统间的传输技术，OPC基金会所主导的技术，即是为业界熟悉的OPC UA，此技术承袭过去的OPC，所不同之处在于大幅强化可靠、**与互操作性，由此看来，OPC UA与定位在实时工业以太网现场总线技术的EtherCAT， 可望形成优势互补局面，企业可利用EtherCAT进行机台设备的控制，同时透过EtherCAT自动化协议（EAP），轻松于EtherCAT主站间交换数据，再藉由OPC UA平台，经由数据加密传输的方式，将工业现场的信息**可靠地传递到MES、ERP等企业信息系统，甚至是云端。

智能制造带动IO-Link崛起

全球市场消费型态近年来快速转变，以往大量化的标准化产品逐渐被少量客制化取代，此一转变顺势带动了制造业智能化的浪潮，面对此一变革，意法半导体（ST）技术营销经理Giuseppe Di Stefano（图2）指出，ST长期深耕工业领域，近年来各类工业以太网络通讯标准竞逐市场，在众多标准中，ST看好IO-Link，并已有相关布局。

图2 : 意法半导体技术营销经理Giuseppe Di Stefano（左）与Natale Testa（右），均相当看好IO-Link的发展。 （摄影／邱倢芯）

Giuseppe Di Stefano表示，第3次工业**带动IT技术的导入，让生产管理更容易，目前正发生的则是利用实体网络、通讯与物联网控制生产，同时也让生产数据更实时、透明、完整；工业4.0大幅提升生产效率与和善的管理接口、回馈与需求更具弹性、更好与更友善的用户操作经验、收集更多的产线数据以达成大数据与数据分析。

IO-Link将成工业物联网新宠

IO-Link由各大型传感器、致动器和控制器制造商所研发制定，是一种标准化且与现场总线无关的接口，适用于自动化领域，因此毋须复杂寻址即可实现点对点连接，以前**用于简单地开关模拟信号的二进制开关，也可透过IO-Link应用于智能传感器中，Natale Testa指出，IO-Link的优点包括容易与现有的的现场总线链接、 可**执行传感器和执行器功能、不需要更改现有网络架构，只需在架构中导入IO-Link就可改善系统。

Natale Testa表示，在智能制造概念下系统中的所有设备都必须具备感测与连网功能，传感器撷取设备讯号后，再经由通讯技术将相关讯息传送至后端，而自动化与智能化的*大区别，就是OT与IT系统的链接，过去工业自动化的讯息撷取的连接，由于通讯标准不同，多仅止于制造端的OT系统，并未与企业管理端的IT系统连接， 但在工业4.0架构下，OT与IT的整合势为必然，而两者要互连，通讯标准必须相同，这也是近年来以太网络标准成为工业领域显学的原因。