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POWERLINK-Kommunikation

POWERLINK wurde ursprünglich von B&R entwickelt und im Jahr 2001 veröffentlicht. Seit 2003 kümmert sich die unabhängige und demokratisch organisierte Nutzerorganisation Ethernet POWERLINK Standardization Group (EPSG) um die Weiterentwicklung der Technologie. POWERLINK ist ein komplett patentfreies, herstellerunabhängiges und rein softwarebasiertes Kommunikationssystem für harte Echtzeit, das als kosten- und lizenzfreie Open-Source-Version zur Verfügung steht. POWERLINK integriert vollumfänglich die CANopen-Mechanismen und ist vollständig konform zum Ethernet-Standard  IEEE 802.3, wodurch sämtliche Features von Standard-Ethernet erhalten bleiben, einschließlich Querverkehr, Hotplug-Fähigkeit und freier Wahl der Netzwerktopologie.

Funktionsweise

Bei POWERLINK wird der isochrone Datenaustausch durch eine Mischung aus Zeitschlitz- und Pollingverfahren erreicht. Für die Koordination bekommt eine SPS oder ein Industrie-PC die Funktion eines sogenannten Managing Nodes (MN) zugewiesen. Dieser gibt den Zeittakt zur Synchronisation aller Geräte vor und steuert die zyklische Datenkommunikation. Alle anderen Geräte fungieren als Controlled Nodes (CN).  Innerhalb eines Taktzyklus sendet der MN „Poll Requests“ genannte Anfragen in festgelegter Reihenfolge an alle CNs. Jeder CN antwortet unmittelbar auf die Anfrage mit einer „Poll Response“, die alle anderen Teilnehmer mithören können.

Ein POWERLINK-Zyklus besteht aus drei Abschnitten: In der „Start Period“ sendet der MN einen „Start of Cycle Frame“ (SoC) an alle CNs, der die Geräte synchronisiert. Der Jitter liegt dabei bei ca. 20 Nanosekunden. Im zweiten Abschnitt, der „Cyclic Period“, erfolgt der zyklische isochrone Datenaustausch. Durch Multiplexing wird in dieser Phase eine optimale Nutzung der Bandbreite erreicht. Mit dem dritten Abschnitt beginnt die asynchrone Phase. Sie steht der Übertragung größerer und nicht zeitkritischer Datenpakete zur Verfügung. Diese Daten, zum Beispiel Anwenderdaten oder TCP/IPFrames, werden auf die asynchronen Phasen mehrerer Zyklen verteilt. POWERLINK unterscheidet zwischen Echtzeit-Domänen und Nicht-Echtzeit-Domänen. Da die Datenübertragung der asynchronen Phase Standard-IP-Frames unterstützt, trennen Router die Daten sicher und transparent von den Echtzeit-Domänen. POWERLINK ist für alle Anwendungen in der Automatisierung einschließlich I/O, Motion, Robotik, PLC-PLC-Kommunikation oder Visualisierung sehr gut geeignet.