Стандартный Ethernet не способен поддерживать передачу данных в режиме реального времени. Не помогли в решении этой проблемы и дополнительные меры, подобные полностью коммутируемому Ethernet и назначению приоритетов кадров. Во-первых, он не обладает гибкостью, необходимой для сетевых топологий в автоматизации. Во-вторых, все еще не обеспечивается детерминированная передача данных и точная синхронизация. И в-третьих, он слишком сложен, чтобы конфигурировать сеть, выбирая соответствующие узлы и приоритеты кадров.
Поэтому многие промышленные группы вводят различные новые механизмы, обеспечивающие возможность работы в режиме реального времени при использовании Ethernet. Они включают нестандартные механизмы доступа в физической среде с использованием Ethernet кадров, расшифровываемых циклически с помощью специальных компонентов, а также нестандартное сокращение Ethernet кадров, чтобы еще снизить время передачи.
POWERLINK изначально была разработана с целью обеспечить соответствие стандартам. Будучи открытым промышленным стандартом, Ethernet требует нефирменных усовершенствований для обеспечения характеристик режима реального времени. POWERLINK расширяет возможности Ethernet согласно стандарту IEEE Ethernet 802.3, используя смешанный механизм опроса и квантования времени. Это приводит к:
- Гарантированной передаче критических данных в пределах очень коротких и строго изохронных циклов с конфигурируемым таймингом.
- Синхронизации всех узлов сети с высокой точностью в суб-микросекундном диапазоне.
- Передаче менее критических данных в резервированном асинхронном канале.
В текущих реализациях достигнуто время цикла 200 мкс с расчетной девиацией (флуктуацией фазы) ниже 1 мкс.
Соответствие стандартам позволяет использовать с POWERLINK любую стандартную электронику Ethernet, компоненты инфраструктуры, а также контрольно-измерительное оборудование. Все протоколы верхних уровней на базе IP, подобные TCP, UDP и выше, можно использовать и далее без модификаций. В частности, POWERLINK удовлетворяет следующим международным стандартам:
- IEEE 802.3 Fast Ethernet
- IEC 61748-2
- IEC 61158
- Протоколы, основанные на IP (UDP, TCP и т.п.)
- Профили стандартных устройств: согласно CANopen EN 50325-4
- Стандартные микросхемы Ethernet, нет необходимости в специализированных ИС
- IEEE 1588 для синхронизации областей реального времени (в будущих версиях)
