技術要點
　　ETHERNET Powerlink是一個基於高速以太網
、建立在ISO/OSI參考模型層2的通信協議，能實現確定和實時的數據交換。其技術要點是保證確定性的通信，滿足IAONA實時等級4（最高等級的性能）和最低的抖動（小於1祍）

；符合國際標準如IEEE 802.3V高速以太網（1G以太網和10G以太網即將問世
，因而有長的生命周期），IEEE 1588分布式網絡設備的精確時間同步以及EN 50325-4 CANOpen等；無縫地集成所有基於IP的協議（集成在TCP、UDP棧上的TELNET，FTP，SNMP
，HTTP等）；多種拓撲結構如樹型，星型，點線型，菊花鏈等。不使用交換器（隻使用集線器）因而消除排隊延遲；允許網絡上所有節點能直接地交換數據，而不需要通過主站
；沒有專用芯片；可以熱更換等。
　　所(suo)謂(wei)確(que)定(ding)性(xing)的(de)通(tong)信(xin)過(guo)程(cheng)是(shi)指(zhi)它(ta)具(ju)有(you)一(yi)個(ge)精(jing)確(que)的(de)可(ke)預(yu)測(ce)的(de)定(ding)時(shi)，也(ye)就(jiu)是(shi)什(shen)麼(me)時(shi)候(hou)數(shu)據(ju)報(bao)文(wen)到(dao)達(da)接(jie)收(shou)者(zhe)，生(sheng)成(cheng)響(xiang)應(ying)數(shu)據(ju)和(he)需(xu)要(yao)多(duo)長(chang)時(shi)間(jian)來(lai)傳(chuan)送(song)該(gai)數(shu)據(ju)報(bao)文(wen)
，都(dou)是(shi)可(ke)預(yu)測(ce)和(he)確(que)定(ding)的(de)。它(ta)應(ying)用(yong)等(deng)時(shi)間(jian)同(tong)步(bu)原(yuan)理(li)，等(deng)時(shi)同(tong)步(bu)是(shi)一(yi)種(zhong)數(shu)據(ju)傳(chuan)送(song)方(fang)法(fa)，即(ji)在(zai)每(mei)一(yi)個(ge)精(jing)確(que)的(de)總(zong)線(xian)時(shi)鍾(zhong)周(zhou)期(qi)內(nei)，確(que)保(bao)傳(chuan)送(song)實(shi)時(shi)數(shu)據(ju)。
　　ETHERNET Powerlink避免網絡上數據衝突（即2個或2個以上的節點同時訪問總線）的方法是采用SCNM機製（SCNM=Slot Communication Network Management，槽通信網絡管理）。SCNM能做到：保證無衝突的數據傳送；專門的時間槽用於調度等時同步傳送的實時數據；共享的時間槽用於異步數據。
　　ETHERNET Powerlink有2種工作模式即保護模式（Protected Mode）和開放模式（Open Mode）。
　　保護模式：能運行循環時間最小到200祍，抖動總是小於1祍的控製係統。通過橋路或路由器將網絡的實時段和開放IT網絡分離以避免數據衝突，通過橋路進行訪問能保證最大的安全性。
　　開放模式：ETHERNET Powerlink通信協議可應用於一個開放的
、交換式的網絡
，以IEEE 1588用於時間同步，在實時網絡和IT網絡之間不需隔離
，這種模式隻適用於循環時間為ms級和低到中等定時要求的控製係統。

工作原理
　　■ ETHERNET Powerlink的數據報文幀
　　ETHERNET Powerlink的數據報文幀是在以太網的數據報文幀基礎上略作改動，其L/T字段的值>1500
，這是一個保留的EtherTypeⅡ，用於唯一地識別Powerlink的數據幀。
　　具體的ETHERNET Powerlink數據報文幀見圖1
，其說明見表1。

　　對100Mbps的快速以太網
，最短的報文幀其數據字段為46個淨字節（即使沒有數據傳送）
，包括額外開銷為84個字節
，傳送時間為6.7祍。最長的報文幀，其數據字段為1488個淨字節（總字節1538），傳送時間為123祍。
　　MAC(介質訪問控製)，ETHERNET Powerlink站的以太網地址，其首5個字節是常數
，即00-60-65-00-49，第6個字節是站號
，正確的站地址必須在網絡設備上設定，其中管理站的地址必須是0
，控製站的地址為1到253。254和255保留作為網絡上的配置和服務之用。
　　■ 同步和延遲
　　同(tong)步(bu)和(he)延(yan)遲(chi)是(shi)實(shi)時(shi)數(shu)據(ju)通(tong)信(xin)的(de)決(jue)定(ding)性(xing)因(yin)素(su)。同(tong)步(bu)決(jue)定(ding)了(le)分(fen)布(bu)式(shi)係(xi)統(tong)能(neng)辨(bian)識(shi)的(de)定(ding)時(shi)事(shi)件(jian)的(de)準(zhun)確(que)度(du)
，通(tong)常(chang)是(shi)指(zhi)所(suo)有(you)部(bu)件(jian)同(tong)時(shi)執(zhi)行(xing)一(yi)個(ge)重(zhong)複(fu)出(chu)現(xian)的(de)動(dong)作(zuo)。同(tong)步(bu)偏(pian)差(cha)可(ke)以(yi)是(shi)常(chang)量(liang)
，也(ye)可(ke)以(yi)是(shi)變(bian)量(liang)
，後(hou)者(zhe)一(yi)般(ban)稱(cheng)為(wei)抖(dou)動(dong)

，常(chang)量(liang)偏(pian)差(cha)不(bu)是(shi)關(guan)鍵(jian)且(qie)很(hen)容(rong)易(yi)被(bei)補(bu)償(chang)，但(dan)抖(dou)動(dong)不(bu)可(ke)能(neng)被(bei)補(bu)償(chang)
，延(yan)遲(chi)是(shi)一(yi)個(ge)事(shi)件(jian)發(fa)生(sheng)直(zhi)到(dao)另(ling)一(yi)個(ge)部(bu)件(jian)對(dui)此(ci)事(shi)件(jian)作(zuo)出(chu)反(fan)應(ying)所(suo)經(jing)曆(li)的(de)時(shi)間(jian)量(liang)，延(yan)遲(chi)和(he)同(tong)步(bu)呈(cheng)負(fu)相(xiang)關(guan)。
　　ETHERNET Powerlink基本上是一個循環運行的等時同步係統

，即所有的係統數據是在同一個時間長度內進行再生成、交換和處理，而事件控製係統（狀態改變）僅當事件發生或狀態改變時交換數據。
　　■ 通信的實現
　　通信關係 ETHERNET Powerlink使用一個等時同步的時間槽以分配發送數據的授權，這可避免數據在網絡上發生衝突。在網絡上，隻能指定一個站作為管理站（如需要，可配置冗餘的管理站），它為所有在網絡上的其他站（控製站）建立一個配置表和分配時間槽，隻有管理站能接收和發送數據
，其他站隻是在管理站的授權下才能發送數據。管理站通過PollRequest幀循環地按配置表訪問各控製站。控製站是被動的總線節點，PollRequest幀隻能由對應地址的被控站所接收，然後該控製站以PollResponse幀響應並作為廣播報文發送。該報文允許網絡上所有其他的站監控接收

，這種關係稱為出版者/訂閱者的通信關係。
　　循環周期 ETHERNET Powerlink在一個固定的時間間隔內循環地在站與站之間交換數據，循環時間由工程技術人員通過有關軟件設定
，一個服務循環有啟動、循環、異步和空閑4個周期
，具體說明如下：
　　啟動周期：發送Start-of-Cyclic幀

，準備好必要的數據。
　　異步周期：發送End-of-Cyclic幀和起始非循環的通信，如有控製站需要發送異步幀（非時間苛求的數據幀），則它發送一個PollResponse幀給管理站並進行排隊，管理站檢查異步發送授權的配置表，並按優先級的高低從所有排隊的控製站中進行選擇（包括它本身），然後發送一個Invite Frame（邀請幀）給該站，該站就可以發送異步報文，這是個點對點的報文。
　　空閑周期：在完成異步報文後尚剩餘的時間段。在這個時間段

，所有網絡上的站“等待”下一個循環的開始，這個時間段是個變量，亦可能是0。
　　有2種形式的運行
，這2種形式可以混合運行。
　　1、 管理站作為中央站而控製站是其外圍設備，管理站通過PollRequest發送輸出數據
，每個被控站通過PollRequest發送其本身的輸入數據。
　　2、 管理站僅作為中央時鍾，沒有通過PollRequest幀發送數據，網絡為分布式智能，數據在網絡中的各個控製站之間進行交換。
　　4個通信周期在圖2中予以說明。

　　■ 超時（Timeout）
　　控製站必須在PollRequest幀結束後的一個規定的時間內以PollResponse幀響應
，如管理器在Timeout時間仍不能接收到來自控製站正確的PollResponse幀
，則它認為或者是站出現故障或者是由於幹擾導致PollResponse幀丟失或訛誤。管理站通過Quick-Ident幀進行檢查和識別
，如確認超時，則ETHERNET Powerlink停止循環
，報文傳送將在下一個循環的開始（SoC）繼續進行
，下一個循環期中不會訪問該故障站，但在訪問非循環數據的異步周期

，由Identjinxingfangwen
，ruguzhangzhannengxiangying，zezaisuihoudexunhuanzhonghuifuduigaiguzhangzhandefangwen。zaijinhoudexiugaibanbenzhong，duizhezhongqingkuangdechulijianggaiweibaowenzhongfa，ruguzhangzhanduizhongfadebaowenrengbunengxiangying
，zeguanlizhanbiaozhigaizhanweifeihuodongzhan。

　　■ 應用於運動控製係統
　　在運動控製領域


，往往有幾個主軸控製或同步十幾個以至幾十個從軸的場合。為此

，ETHERNET Powerlink將控製站分為2種類型：
　　類型1-循環：在每一次循環中必須訪問的控製站。
　　類型2-預配置比例：在每一次循環中
，隻訪問預配置的一部分站。
　　因此每一次ETHERNET Powerlink循環中訪問的站數等於全部類型1的站再加上預配置的最大數據的類型2站。這樣安排的優點是優化帶寬和平衡網絡的負載，具體見圖3。

展望
　　EPSG各個工作組集中力量進一步發展ETHERNET Powerlink ，今年的漢諾威覽會上將推出ETHERNET Powerlink版本2的產品，其主要特點為：
　　集成CANopen通信協議和設備行規；
　　在Protected ETHERNET Powerlink網絡（V2）上所有網絡站的透明IP編址；
　　擴展的設備配置、管理
、診斷和維護以及差錯管理；
　　使用IEEE 1588（V3）
，通過開放的工廠網絡實現分布式實時網絡的段同步化。
　　本文根據EPSG組織的相關技術資料編輯而成，有興趣的讀者可訪問其網www.ethernetpowerlink.org。