Ethernet powerlink

Das Echtzeitverhalten vom klassischen Ethernet wird durch das stochastische Zugangsverfahren CSMA/CD eingeschränkt. Mit EtherCAT und Ethernet-Powerlink werden diese Einschränkungen unter Beibehaltung des Ethernet-Konzeptes umgangen. Da Echtzeit-Ethernet für die Automation und Produktion besonders wichtig ist, sind auch hier die Einsatzgebiete von Ethernet-Powerlink (EPL) zu sehen.

Ethernet-Powerlink ist ein Layer-2-Protokoll nach IEEE 802.3u, das deterministischen Echtzeit-Datenaustausch über Fast-Ethernet ermöglicht. Es basiert auf einer Hub-Struktur und nutzt das Ethernet-Frame und auch die Komponenten von Fast-Ethernet. Wie andere Feldbusse auch kann Ethernet-Powerlink von der Sensor-Aktor-Ebene, der so genannten Feldebene, bis hin zur Leitebene eingesetzt werden. Die einzelnen Komponenten sind über IP-Adressen über alle Ebenen hinweg unternehmensweit und über das Internet ansprechbar.

Struktur des Ethernet-Powerlink

Ethernet-Powerlink arbeitet im Master-Slave-Betrieb mit einem isochronen Zeitschlitzverfahren und unterstützt den Datentransport mittels IP-, UDP- und TCP-Protokoll. Dieses einfache Zugangsverfahren, das Slot Communication Network Management (SCNM), bildet die Grundlage für den Determinismus. Dabei verteilt die Managing Node (MN), die die Funktion des Managers innehat, die Zugangsberechtigung der Teilnehmer auf das Medium. Sie verhindert Kollisionen und gibt den Zeittakt für die Synchronisation aller Teilnehmer vor. Die Geräte, die im EPL-Konzept als Controlled Node (CN) bezeichnet werden, senden nur dann, wenn sie vom Manager dazu aufgefordert werden.

Verkapselung der EPL-Services in IP-basierten Protokollen

Das EPL-Protokoll ist ein deterministisches Zugangsverfahren, das in einem abgegrenzten Netzwerk-Segment, der Realtime-Domain, abläuft. Der zeitkritische Datenverkehr erfolgt im so genannten Protected Mode. In dieser Betriebsart können Zykluszeiten von 1 ms bei über 30 Stationen und 46 Byte Nutzdaten realisiert werden. Der weniger zeitkritische Datenverkehr wird nicht in dieser Netzwerk-Domäne abgewickelt und belastet dadurch auch nicht das Realtime-Segment. An die Realtime-Domäne können bis zu 240 Stationen angeschlossen werden.

Ethernet-Frame bei Ethernet-Powerlink

Die Frame-Länge der EPL-Telegramme kann bis zu 1.500 Byte betragen, die Zykluszeiten liegen bei Telegrammen in Standardlänge bei etwa 100 Mikrosekunden.

Von der Topologie her sind für EPL alle Varianten denkbar, außerdem kann ein solches Netzwerk mit Hubs und Routern erweitert und an andere IP-Netze angebunden werden.

In der Anwendungsschicht setzt Ethernet-Powerlink auf CANopen.

Die Aktivitäten von Ethernet-Powerlink werden von der Ethernet Powerlink Standardization Group (EPSG) vorangetrieben.