Ethernet Powelink主要技術(shù)指標(biāo)：用標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)IEEE802.3u(Fast Ether-net)作為傳輸媒介；傳輸速率100Mb/s；使用標(biāo)準(zhǔn)Hub和標(biāo)準(zhǔn)接線；實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸周期最小達(dá)200?s；抖動(dòng)小于1?s；可同時(shí)傳輸實(shí)時(shí)和非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；可同時(shí)傳輸IP協(xié)議；使用以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)硬件設(shè)備。
1. 工作原理——時(shí)間槽通信管理機(jī)制
為避免沖突、盡量利用帶寬，EPL在時(shí)間上重新組織了網(wǎng)絡(luò)中站間信息交換機(jī)制，在CSMA基礎(chǔ)上引入時(shí)間槽管理機(jī)制。網(wǎng)絡(luò)其中一個(gè)站點(diǎn)充當(dāng)管理站管理網(wǎng)絡(luò)通信，對(duì)其他所有站點(diǎn)給定同步節(jié)拍，分別分配各站發(fā)布權(quán)限，各站只能在得到發(fā)布權(quán)限后才可發(fā)布信息。
一個(gè)EPL通信周期可分成4個(gè)階段(如圖4)：
(1)開始階段：管理員發(fā)布“通信周期開始(SoC)”信號(hào)，信號(hào)以廣播方式發(fā)給所有站點(diǎn)。此信號(hào)發(fā)出后，各站點(diǎn)就此同步。
(2)同步階段：這階段中所有站點(diǎn)進(jìn)行同步信息交換，管理站按照一個(gè)事先定義的順序給某站發(fā)一個(gè)PRq幀，要求此站發(fā)布信息。此站得到發(fā)布許可后，以廣播形式發(fā)出一幀PRs回應(yīng)信息，所有站點(diǎn)都可收到這幀信息，也包括那些應(yīng)該得到這幀信息的站點(diǎn)。站點(diǎn)間直接橫向通信方式和CAN總線很相似。
(3)異步階段：這個(gè)階段是給無實(shí)時(shí)要求的信息留下的，管理站發(fā)給某站一個(gè)“邀請(qǐng)”幀，此站便可發(fā)布非同步信息，比如一幀IP信息。
(4)閑置階段：到下一個(gè)周期前的等待時(shí)間。
2. 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
通過使用Hub可實(shí)現(xiàn)任意網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，因?yàn)橥瑫r(shí)間內(nèi)網(wǎng)絡(luò)中只有一站可發(fā)送信息，不會(huì)發(fā)生沖突，所以Hub使用數(shù)量不受限制。系統(tǒng)可使用雙端口Hub，實(shí)現(xiàn)單線形串連式的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。EPL網(wǎng)絡(luò)不建議使用網(wǎng)絡(luò)交換器，因?yàn)樗鼤?huì)導(dǎo)致更高系統(tǒng)延遲和抖動(dòng)。外界標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)(如局域網(wǎng))可直接通過一個(gè)網(wǎng)關(guān)用IP協(xié)議訪問EPL網(wǎng)絡(luò)。
Ethernet Powerlink V2的應(yīng)用層接口是以CANOpen(CAN in Auto-mation組織定義)中DS301通信規(guī)范定義的機(jī)制為基礎(chǔ)的。這樣，EPL可直接使用已在CANopen中定義的大量設(shè)備元器件特征，實(shí)現(xiàn)了CANopen和EPL網(wǎng)絡(luò)通信的一貫性，也簡化了從CANopen到Ether-netPowerlink的軟件層過渡。
3. Ethernet Powerlink和TCP/IP的兼容性
在工控領(lǐng)域使用以太網(wǎng)的一個(gè)重要目的是實(shí)現(xiàn)貫穿管理層到現(xiàn)場層乃至傳感器、執(zhí)行器層的通信。各個(gè)層之間沒有位置或系統(tǒng)所造成的界線，通信使用IP協(xié)議。Ethernet Powerlink通過兩個(gè)機(jī)制來實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)：實(shí)時(shí)和非實(shí)時(shí)(異步)信息可同時(shí)傳輸；透明地在異步時(shí)間槽發(fā)送和接收IP協(xié)議信息(如圖5)。
Ethernet Powerlink接口函數(shù)API和標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)驅(qū)動(dòng)函數(shù)完全兼容。在應(yīng)用層上，基于IP的協(xié)議或軟件都可不加改動(dòng)就直接使用。在通信實(shí)時(shí)性不重要時(shí)，如程序下載、系統(tǒng)編程診斷或參數(shù)配置過程中，用Ethernet Powerlink的開放模式可使所有站點(diǎn)作為普通以太網(wǎng)站點(diǎn)的模式來使用(非實(shí)時(shí)模式)。在這個(gè)模式下EPL站點(diǎn)對(duì)普通以太網(wǎng)來說完全透明。
4. Ethernet Powerlink 的實(shí)際應(yīng)用與標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程
Ethernet Powerlink投入實(shí)際應(yīng)用3年以來，用戶反應(yīng)良好，在世界范圍內(nèi)已有兩萬個(gè)以上的節(jié)點(diǎn)投入使用，并以極高速度擴(kuò)大市場占有率。它證明以太網(wǎng)可滿足控制系統(tǒng)對(duì)實(shí)時(shí)性最苛刻的要求。從三軸同步的全電子注塑機(jī)(通信周期400?s，抖動(dòng)<1?s)，到25軸無軸印刷機(jī)(通信周期800?s，抖動(dòng)<1?s)，乃至50軸加50個(gè)IO站點(diǎn)的大型包裝機(jī)械(通信周期2.4ms，抖動(dòng)<1ms)，它的性能都已在現(xiàn)場中得到了考驗(yàn)。
當(dāng)然，一個(gè)新的通信標(biāo)準(zhǔn)是否能被廣大用戶接受，除技術(shù)優(yōu)勢(shì)外，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的普及程度是最關(guān)鍵的因素。為加快EPL標(biāo)準(zhǔn)的普及，貝加萊開發(fā)EPL標(biāo)準(zhǔn)后隨即公開了這個(gè)技術(shù)，并委托中立機(jī)構(gòu)(蘇黎世工科學(xué)院)來管理此項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)。此后，歐洲幾個(gè)知名工控企業(yè)如Lenze、Kuka Roboter、Hirschmann也加入到這個(gè)行列中來，成立了Ethernet Powerlink標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)EPSG，目的是共同開發(fā)有關(guān)硬軟件產(chǎn)品，使Ethernet Powerlink盡快在工控行業(yè)中得到普及。至今全世界已有30多家知名工控企業(yè)，其中包括終端用戶參加EPSG協(xié)會(huì)，共同參與Ethernet Powerlink標(biāo)準(zhǔn)的改進(jìn)，并同時(shí)開發(fā)、生產(chǎn)有關(guān)硬軟件產(chǎn)品。 這使得此標(biāo)準(zhǔn)獨(dú)立于任何公司，成為一個(gè)世界性的、開放的工業(yè)以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。
同時(shí)，EPSG正與IEEE標(biāo)準(zhǔn)化組織商討關(guān)于使Ethernet Powerlink成為IEEE新一代工業(yè)以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的一部分，使其成為真正的國際標(biāo)準(zhǔn)。
（轉(zhuǎn)載）
