2001:B400:E2D6:9C17:C121:FB67:2DC1:5BEA：/* 外部連結 */

2022-11-27T19:59:17Z

外部連結

新页面

{{noteTA
|1=zh-hans:物理层; zh-hant:實體層;
|2=zh-hans:数据链路层;zh-hk:資料鏈結層;zh-tw:資料連結層;
|3=zh-hans:传输层; zh-hant:傳輸層;
|G1=IT
|G2=通訊學
}}
{{more footnotes |date=2020年1月}}
'''Ethernet Powerlink'''是在標準[[以太网]]上的[[实时计算|实时]][[网络传输协议|通訊協定]]，是由Ethernet POWERLINK標準化組（EPSG）管理的開放通訊協定，是由奧地利自動化公司{{link-en|B&R|B&R}}在2001年開始使用。

此通訊協定的名稱中雖然有Power，但是和以太网網線的電力分佈、[[以太网供电]]（PoE）、[[電力線通信]]（power line communication）或[[铂傲]]的PowerLink纜線都沒有關係。

== 簡介 ==
Ethernet Powerlink是Ethernet的擴展，混合了輪詢以及時間切片（timeslicing）機制，可以提供：

* 時間關鍵資料可以確保在非常短的等時（isochronic）週期中傳送，具有可規劃的回應時間。
* 網路上的所有節點都可以時間同步（Time-synchronisation），精度可以到微秒以下。
* 比較沒有時間關鍵性的資料傳輸是在一個專屬的{{link-en|非同步通訊|asynchronous communication|非同步}}通道中傳輸。

目前的實現方式其循環時間可以到200 µs以下，其時間精度（[[抖动|jitter]]）小於1 µs。

== 標準化組織 ==
Ethernet Powerlink由Powerlink標準化組（EPSG）所推動的，此組織在2003年6月成立，是獨立的協會。

標準化組中有許多的工作組，例如安全、技術、行銷、認證及終端客戶。EPSG和標準化組織及協會一起運作，類似CAN in Automation（{{link-en|CiA|CAN in Automation|CiA}}）及IEC（電際電工協會）的關係。

== 實體層 ==
Ethernet Powerlink原來的實體層是100BASE-TX {{link-en|快速乙太網路|Fast Ethernet}}，自從2006年底開始，實體層可以支援[[吉比特以太网]]，其傳輸速率可以提昇到十倍（1,000 Mbit/s）。

在實體控制的區域中，建議用集線器（hub），不要使用網路交換器（switch），可以減小延遲以及時間抖動（jitter）<ref name="POWERLINK Communication Profile Specification v120">{{cite journal |url=http://www.ethernet-powerlink.org/en/downloads/technical-documents/action/open-download/download/epsg-ds-301-v120-communication-profile-specification/element/5158/?no_cache=1#page=35 |title=POWERLINK Communication Profile Specification |year=2013 |page=35 |journal= |author= |access-date=2020-01-22 |archive-url=https://web.archive.org/web/20161018103004/http://www.ethernet-powerlink.org/en/downloads/technical-documents/action/open-download/download/epsg-ds-301-v120-communication-profile-specification/element/5158/?no_cache=1#page=35 |archive-date=2016-10-18 |dead-url=yes }}</ref>。Ethernet Powerlink使用IAONA的Industrial Ethernet Planning and Installation Guide，可以使用二種工業乙太網的接頭：[[8P8C]]（常稱為RJ45）及M12。

== 資料連結層 ==
Ethernet Powerlink利用額外的匯流排調度機制（bus scheduling mechanism），擴展了標準乙太網的[[資料連結層]]，確保同一時間只有一個節點可以存取網路。調度機制中分為等時階段（isochronous phase）以及非同步階段（asynchronous phase）。在等時階段中會傳送時間關鍵的資料，非同步階段則會提供頻寬，傳送非時間關鍵的資料。管理節點（Managing Node，簡稱MN）會用輪詢請求訊息的方式允許其他節點存取網路。因此同一個時間只有一個節點（CN）可以存取網路，避免以往在使用網路交換器之前，乙太網集線器上會有的資料碰撞（collision）情形。以往沒有網路交換器的乙太網使用的[[载波侦听多路访问|CSMA]]/CD機制會產生非確定性的乙太網行為，Ethernet Powerlink使用匯流排調度機制，不會出現這類的行為。

== 基本週期 ==
在系列啟動之後，會在實時條件下運作Real-Time domain。基本週期（basic cycle）的排程是由管理節點（Managing Node）所控制，整體的週期時間會依非同步資料的數量、等時資料的數量，以及每一個週期要輸詢的節點數量而定。

基本週期包括以下的階段：

* '''啟動階段（Start Phase）'''：由管理節點送同步訊息給所有節點，此資料框稱為SoC，週期開始（Start of Cycle）。
* '''等時階段（Isochronous Phase）'''：管理節點會輪流傳送Preq - Poll請求資料框給每一個節點，傳送有關製程控制或是運動控制的時間關鍵資料。定址到的節點會回覆Pres - Poll回覆資料框。在這個階段，所有不在傳送狀態的節點都處於接收模式，因此此時的通訊系統是生產者-消費者（producer-consumer）的關係。
包括Preq-n和Pres-n在內的時間框稱為定址節點的時間槽（time slot）。
* '''非同步階段（Asynchronous Phase）'''：管理節點送出SoA（Start of Asynchronous，非同步啟始）資料框給某特定節點，授權給該節點傳送特設（ad-hoc）資料。定址到的節點會回覆ASnd。標準以IP為基礎的通訊協定及定址方式可以在此階段傳送。

網路實時通訊行為的品質會和整體基本週期時間的精度有關。個別階段的長度會變化，不過所有週期加起來仍要在基本週期時間的邊界內。管理節點會監測基本週期時間的一致程度。可以規劃非同步及等時階段的時間。

[[File:Ethernet Powerlink Cycle.svg|The Ethernet Powerlink Cycle]]

圖1：時間線上方的資料框是由管理節點送出，時間線下方的是由不同的節點送出。

[[File:epl cycle-2.png]]

圖2：各節點的時間槽以及非同步的時間槽

;頻寛最佳化的多工（Multiplex for Bandwidth Optimization）

網路系統中除了在每一個基本週期傳送非同步資料外，為了提高頻寛利用率，有些節點也可以共享傳送時間槽。因此，非同步階段可以區分專屬於特定節點，每一個基本週期都可以傳送資料的時間槽，另外一些時間槽則是由幾個節點共享，幾個基本週期才會傳送一次資料。因此其他也有時間關鍵資料，但優先度較低的節點，可以在時間為基本週期整數倍的週期來傳送。管理節點可以規劃每個傳送週期中的時間槽。

[[File:epl cycle-1.png]]

圖3：EPL的多工模式

;輪詢響應鏈

輪詢響應鏈（Poll response chaining）模式主要是用在機械人應用以及大型的超級結構（superstructures）。其關鍵是資料框的數量以及較好的資料分佈。

== OpenSAFETY ==
目前，機械、工廠以及安全系統由基於硬件的安全功能組成的嚴謹方案中。結果是昂貴的網路線以及有限的診斷選項。其解法是將安全相關的應用資料整合到串列控制的通訊協定中。{{link-en|OpenSAFETY|OpenSAFETY}}允許publish/subscriber及client/server兩種通訊方式。安全相關資料是在標準通訊訊息中的嵌入資料框中傳送。[[功能安全]]通訊協定中，需要有避免因為系統錯誤或是隨機錯誤造成未偵測到失效的機制，是其整體性的一部份。OpenSAFETY符合[[IEC 61508]]，滿足[[安全完整性等級]]（SIL）3的要求。錯誤偵測機制不會影響現有的傳輸層。

== 腳注 ==
{{Reflist}}

== 參考資料 ==
*{{Citation
| author = Machine safety Tactical brief
| journal = Automation World
| year = 2012
| url = http://leadwise.mediadroit.com/files/19528SICKTacticalBrief_v3.pdf
| title = Machine Safety
| format = [[可移植文档格式]]
| accessdate = 2020-01-22
| archive-date = 2012-09-07
| archive-url = https://web.archive.org/web/20120907063922/http://leadwise.mediadroit.com/files/19528SICKTacticalBrief_v3.pdf
| dead-url = yes
}}

* {{Citation
|last1 = Humphrey
|first1 = David
|title = openSAFETY Initiative Aims to Unify Industrial Safety Protocols
|year = 2012
|place = USA
|publisher = ARC Advisory Group
|url = http://www.arcweb.com/strategy-reports/2012-04-12/opensafety-initiative-aims-to-unify-industrial-safety-protocols.aspx
|archiveurl = https://web.archive.org/web/20120817070946/http://www.arcweb.com/strategy-reports/2012-04-12/opensafety-initiative-aims-to-unify-industrial-safety-protocols.aspx
|archivedate = 2012-08-17
|accessdate = 2020-01-22
|dead-url = yes
}}

*{{Citation
| title = POWERLINK Awarded National Standard in China
| journal = Control Engineering Asia
| year = 2012
| url = http://www.ceasiamag.com/article/powerlink-awarded-national-standard-in-china/8532
| accessdate = 2020-01-22
| archive-date = 2013-01-19
| archive-url = https://archive.today/20130119162131/http://www.ceasiamag.com/article/powerlink-awarded-national-standard-in-china/8532
| dead-url = yes
}}

*{{Citation
| title = DDASCA Consortium defines openSAFETY as standard
| journal = Automation.com
| year = 2012
| url = http://www.automation.com/content/consortium-including-airbus-and-the-french-national-railway-corporation-defines-opensafety-as-standard
| accessdate = 2020-01-22
| archive-date = 2020-08-05
| archive-url = https://web.archive.org/web/20200805091050/https://www.automation.com/content/consortium-including-airbus-and-the-french-national-railway-corporation-defines-opensafety-as-standard
| dead-url = no
}}

*{{Citation
|last1 = Zezulka
|first1 = F.
|last2 = Hyncica
|first2 = o.
|title = Průmyslový Ethernet VIII: Ethernet Powerlink, Profinet
|journal = Automa
|volume = 5
|pages = 62–66
|year = 2008
|url = http://www.odbornecasopisy.cz/res/pdf/37288.pdf
|format = [[可移植文档格式]]
|accessdate = 2020-01-22
|archive-date = 2020-07-31
|archive-url = https://web.archive.org/web/20200731030429/http://www.odbornecasopisy.cz/res/pdf/37288.pdf
|dead-url = no
}}

* {{Citation
| title = Which Ethernet system is the right one?
| year = 2009
| publisher = Control Engineering Europe
| url = http://www.controlengeurope.com/article.aspx?ArticleID=22745
| accessdate = 2020-01-22
| archive-date = 2015-11-07
| archive-url = https://web.archive.org/web/20151107033140/http://www.controlengeurope.com/article.aspx?ArticleID=22745
| dead-url = no
}}

== 外部連結 ==
* [http://www.ethernet-powerlink.org/ ethernet-powerlink.org Ethernet POWERLINK Standardization Group website]{{Wayback|url=http://www.ethernet-powerlink.org/ |date=20191125100055 }}
* [http://sourceforge.net/projects/openpowerlink sourceforge.net/projects/openpowerlink Open Source Stack ]{{Wayback|url=http://sourceforge.net/projects/openpowerlink |date=20180718010919 }}
* [http://www.linkedin.com/groups?home=&gid=2331103&trk=anet_ug_hm Ethernet Powerlink Group]
* [http://www.linkedin.com/groups?gid=3816766&mostPopular=&trk=tyah OpenSafety Group]

{{自動化通訊協定}}
{{Ethernet}}

[[Category:工業乙太網]]
[[Category:工業計算]]

Ethernet Powerlink - 版本历史

2001:B400:E2D6:9C17:C121:FB67:2DC1:5BEA：​/* 外部連結 */

2001:B400:E2D6:9C17:C121:FB67:2DC1:5BEA：/* 外部連結 */