在邁向自動化智慧工業運作的激烈競賽中，分秒必爭。為因應機器人、封裝與半導體等產業，對準確度、速度和同步性的嚴苛要求，EtherCAT 已成為高效能動作控制的標準技術。其獨特的「即時處理（on-the-fly）」機制，可實現傳統工業乙太網路協定無法達成的確定性高速通訊。
您可能已經知道這些特性。正是這些優點，促使您選擇使用 EtherCAT 來執行各種關鍵應用。然而，隨著工業系統變得越來越複雜，一個潛藏於常見網路拓撲中的脆弱環節，可能正威脅著您的運作。
網路鏈路中的脆弱環節
為了簡化架構並降低成本，許多 EtherCAT 網路均採用菊鏈（或線型）拓撲來進行部署。在此配置中，多個設備以簡單的線性鏈路彼此互連。儘管有這些好處，但這種設計存在嚴重的單點故障風險。
您可把它想像成一連串互連的延長線：只要拔掉其中一條，後續所有連接的設備都會斷電。在工業環境中，任何情況都可能發生。例如，鏈路中的某個節點故障、纜線損壞，或是鏈路中某處的連線中斷。若發生前述任一情況，鏈路中每個下游設備將立即失去與主設備的連線，可能導致生產線中某個區段的運作全面中斷，後果是產能損失、高昂的停機成本，以及繁複的故障排除。添加入鏈路中的設備越多，發生這類問題的風險就越高。
將脆弱鏈路轉變為韌性十足的網路架構
那麼，該如何擺脫這種簡單而脆弱的拓撲結構限制，充分發揮 EtherCAT 技術的優勢呢？答案是，使用不同的拓撲來建構韌性更高的網路架構。EtherCAT 支援樹狀和星狀等多種拓撲。接下來將說明如何透過這些拓撲，建構更強韌的 EtherCAT 網路。
與單一路徑結構不同，樹狀拓撲是透過 EtherCAT Junction（網路接點）形成多個分支點。Master 設備會連接到一個接點，再透過該節點提供多個分支埠。每個分支埠可再連接到各個 Slave 設備，或連接到更小的菊鏈區段（分支）。如此便形成一個樹狀結構，其中 Master 是根，Junction 是主要分支，設備區段則如同細枝向外延伸。相較之下，星狀拓撲是樹狀拓撲的簡易版，可視為只有單一分支層級的樹狀結構。在此拓撲中，如果其中一個分支的設備或纜線發生故障，其他分支將不受影響。這種靈活的拓撲設計有三大優勢：
- 故障隔離：可將故障控制在單一區段中，避免整個拓撲發生災難性的全面停機。
- 簡化故障排除：技術人員可迅速找出發生故障的確切區段，大幅縮短平均修復時間（MTTR）。
- 靈活擴充：您可在不中斷現有網路運作的情況下，添加新設備或整個機器模組，以進一步擴充網路架構。
產業挑戰
讓我們來看看兩個真實應用案例：半導體和鋰離子電池的製造。這兩種應用都使用 EtherCAT 來實現即時動作控制和精確的生產作業。這類敏感應用無法容忍系統停機，且需依賴穩定可靠的連線，來維持不間斷的 EtherCAT 通訊。
半導體設備製造
在半導體製造領域，EtherCAT 協定已成為主流技術。以 PECVD 設備為例，在空間有限且充滿雜訊的環境中，添加新設備是項艱鉅的挑戰。這類設備需同時連接多個感測器、壓力錶和電力控制器。為此，設備製造商需要體積輕巧且具抗干擾能力的多埠 EtherCAT 產品，同時還需兼顧未來的擴充性。
鋰離子電池製造
在鋰離子電池製造設備中，將數百個 EtherCAT Slave 設備劃分為多個網路區段，是相當常見的做法。同時，電池製造商需確保所有設備，即便在電力中斷或系統不穩定情況下，仍能正常運作。一般而言，他們會使用不同供應商提供的 EtherCAT 設備，因此互通性是另一重要考量。在採購 EtherCAT 設備時，請務必審慎評估並檢測它們是否能與不同供應商的 EtherCAT 設備相容，當這些設備整合到現有拓撲時，才能確保系統運作順暢無礙。
可靠度至上的設計宗旨
若想建構強大且靈活的拓撲，您需採用專為工業邊緣網路設計的硬體。Moxa EJS 系列工業級 EtherCAT Junction（網路接點）是當今高效能網路的核心。Moxa EJS 系列體積輕巧、堅固耐用，具備建構高韌性與自適應的 EtherCAT 網路架構所需的靈活性，讓您能在現代自動化環境中，實現最長的正常運作時間與卓越的系統韌性。
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EJS-08 系列：https://www.moxa.com/tw/products/accessories/ethercat-automation-devices/ejs-08-series
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