技術要點
　　ETHERNET Powerlink是一個基于高速以太網、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（小于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；無縫地集成所有基于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（只使用集線器）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。
　　所謂確定性的通信過程是指它具有一個精確的可預測的定時，也就是什么時候數據報文到達接收者，生成響應數據和需要多長時間來傳送該數據報文，都是可預測和確定的。它應用等時間同步原理，等時同步是一種數據傳送方法，即在每一個精確的總線時鐘周期內，確保傳送實時數據。
　　ETHERNET Powerlink避免網絡上數據沖突（即2個或2個以上的節點同時訪問總線）的方法是采用SCNM機制（SCNM=Slot Communication Network Management，槽通信網絡管理）。SCNM能做到：保證無沖突的數據傳送；專門的時間槽用于調度等時同步傳送的實時數據；共享的時間槽用于異步數據。
　　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，抖動總是小于1祍的控制系統。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沖突，通過橋路進行訪問能保證最大的安全性。
　　開放模式：ETHERNET Powerlink通信協議可應用于一個開放的、交換式的網絡，以IEEE 1588用于時間同步，在實時網絡和IT網絡之間不需隔離，這種模式只適用于循環時間為ms級和低到中等定時要求的控制系統。

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，用于唯一地識別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個凈字節（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個凈字節（總字節1538），傳送時間為123祍。
　　MAC(介質訪問控制)，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，控制站的地址為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
　　同步和延遲是實時數據通信的決定性因素。同步決定了分布式系統能辨識的定時事件的準確度，通常是指所有部件同時執行一個重復出現的動作。同步偏差可以是常量，也可以是變量，后者一般稱為抖動，常量偏差不是關鍵且很容易被補償，但抖動不可能被補償，延遲是一個事件發生直到另一個部件對此事件作出反應所經歷的時間量，延遲和同步呈負相關。
　　ETHERNET Powerlink基本上是一個循環運行的等時同步系統，即所有的系統數據是在同一個時間長度內進行再生成、交換和處理，而事件控制系統（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
　　通信關系 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沖突。在網絡上，只能指定一個站作為管理站（如需要，可配置冗余的管理站），它為所有在網絡上的其他站（控制站）建立一個配置表和分配時間槽，只有管理站能接收和發送數據，其他站只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制站�？刂普臼潜粍拥目偩�節點，PollRequest幀只能由對應地址的被控站所接收，然后該控制站以PollResponse幀響應并作為廣播報文發送。該報文允許網絡上所有其他的站監控接收，這種關系稱為出版者/訂閱者的通信關系。
　　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，如有控制站需要發送異步幀（非時間苛求的數據幀），則它發送一個PollResponse幀給管理站并進行排隊，管理站檢查異步發送授權的配置表，并按優先級的高低從所有排隊的控制站中進行選擇（包括它本身），然后發送一個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：在完成異步報文后尚剩余的時間段。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制站是其外圍設備，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鐘，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制站之間進行交換。
　　4個通信周期在圖2中予以說明。

　　■ 超時（Timeout）
　　控制站必須在PollRequest幀結束后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制站正確的PollResponse幀，則它認為或者是站出現故障或者是由于干擾導致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Ident進行訪問，如故障站能響應，則在隨后的循環中恢復對該故障站的訪問。在今后的修改版本中，對這種情況的處理將改為報文重發，如故障站對重發的報文仍不能響應，則管理站標志該站為非活動站。

　　■ 應用于運動控制系統
　　在運動控制領域，往往有幾個主軸控制或同步十幾個以至幾十個從軸的場合。為此，ETHERNET Powerlink將控制站分為2種類型：
　　類型1-循環：在每一次循環中必須訪問的控制站。
　　類型2-預配置比例：在每一次循環中，只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于全部類型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。