POWERLINK_Introduction

以太网Powerlink的第1版于2001年11月由奥地利控制系统制造商 Bernecker & Rainer Industrie-Elektronik(贝加莱集成自动化)公司开发，并提供给其他公司。EPSG（以太网Powerlink标准化组织）成立于2002年11月。 2003年11月，开始使用实时工业以太网协议Powerlink V2的规范，其中包含V1的最重要的扩展-应用层：基于CANOpen定义的机制的标准化应用接口。 ixxat积极参与了这一标准化工作，特别是CANOpen机制相关的部分。

为了避免冲突，并最大限度地利用带宽，设备间的数据交换是基于时间槽的。 Powerlink网络中的一个设备承担“管理节点”（MN）功能，它控制通信，定义所有节点的同步时钟脉冲，并分配每个设备的传输权限。 当管理者请求时， “控制节点”（CN）才传输。 一个Powerlink循环被分为四个时间周期（图1）： 
 

• 启动周期:这里，管理者发送 “启动循环”（SoC）帧作为广播消息给所有控制器。Powerlink网络中的所有设备根据SoC同步。
• 循环周期: 周期性同步数据交换发生在这个时间段。 根据预定（可配置）计划，管理者发送一个“轮询请求”帧（PREQ）依次到每个控制器。 被寻址控制器以一个“轮询响应”帧（PRes）应答。 对这些数据有兴趣的所有节点都可以接收他们，据此，实现了站之间类似于CAN的真正的生产者/消费者通信。
• 异步周期:这个时间间隔可用于异步、时间要求不严格的数据交换。 例如，一个控制器被管理器传输的权利，那么它可以传输一个IP帧。
• 空闲周期:未使用的时间，直到开始新的Powerlink循环。

通过使用集线器可以实现任意拓扑结构。 事实上，由于同一时间只有一台设备发送，没有冲突发生，像快速以太网一样，集线器的数量不再局限于两个。 从设计的角度来看具有明显的优势，如果Powerlink设备已经有集成的2端口集线器，可以很容易地实现线性结构。

以太网Powerlink V2的应用程序接口是基于CiA canopen通讯框架DS301（或EN50325-4）定义的机制。 这为Powerlink开辟了一个广泛的可用的设备和应用框架，实现了CANOpen和powerlink系统之间的通信服务的连接，并简化了从CANOpen到以太网powerlink软件层的移植。


 

图2中的参考模型展示了通信机制，和 canopen中熟悉的元素，如PDO，SDO，对象字典和网络管理。正如图所示，SDO协议也可以通过UDP / IP协议实现，因此可以使用标准的IP报文。 这使得设备和powerlink系统之外的应用可以通过特殊的Powerlink路由器直接访问Powerlink设备的对象字典。

由于其令人印象深刻的功能，使得实时工业以太网协议“Powerlink”非常适合用来实现微秒范围内的硬实时需求的应用。 然而，它也同样适用于实现必须在定义的周期时间内保证大批量数据传输，同时需要CANOpen已知的灵活性的应用程序。 以太网powerlink是一个灵活的通信协议，可以很容易地适应应用需求。