Ethernet je odavno visoko pozicioniran u industrijskoj oblasti zbog velikih brzina kao i dostupne infrastrukture. Brzi Ethernet (Fast Ethernet), kod koga bitske brzine prelaze 100 Mb/s dodatno je olakšao ispunjenje uslova poput mogućnosti realnog vremena kao i predvidljivo ponašanje tokom vremena. Prva ETHERNET Powerlink verzija je razvijena već u novembru 2001. godine, od strane austrijske kompanije Bernecker & Rainer Industrie-Elektronik.
U aprilu 2002. godine je objavljena specifikacija i postala je dostupna drugim kompanijama. A u novembru 2002. godine je osnovana EPSG grupa (ETHERNET Powerlink Standardization Group) koju su formirale kompanije B&R, Lenze, Hirschmann, KUKA i Institut za Embedded sisteme sa Univerziteta u Cirihu. Na kraju 2003. godine kompanija B&R je imala više od 7.000 izdatih uređaja. U novembru 2003. godine je usvojena ETHERNET Powerlink V2 specifikacija, koja sadrži najvažnije V1 poboljšanje, tj. aplikacioni sloj, standardni aplikativni interfejs zasnovan na CANopenmehanizmima.
Ethernet u realnom vremenu sa CANopen kompatibilnim aplikativnim interfejsom
Kako bi se izbegle kolizije i širina propusnog opsega bila maksimalno iskorišćena, razmenom podataka između uređaja se upravlja vremenski. Uređaj u EPL (ETHERNET Powerlink) mreži preuzima ulogu „menadžera“ koji kontroliše komunikaciju, definiše vremenski ciklus za sinhronizaciju svih čvorova i dodeljuje pravo transmisije individualnim uređajima. Uređaji („kontroleri“) vrše prenos podataka samo u slučaju dozvole „menadžera“. Jedan EPL ciklus je podeljen na četiri dela (Slika 1).
Slika 1: EPL ciklus
Start period: Ovde menadžer prenosi „start cikličnog frejma“ (Start of Cyclic Frame – SoC) kao prenosnu poruku svim kontrolerima. Nakon SoC perioda nastupa sinhronizacija svih uređaja u EPL mreži.
Ciklični period: U ovom stanju se odvija ciklična vremenski usklađena razmena podataka. Prema ranijem (konfigurabilnom) planu menadžer prenosi zahtev za izbor frejma (Poll request Frame – PollReq), sekvencijalno kao unicast (jednosmernu) poruku svakom kontroleru. Adresirani kontroler odgovara odgovorom za izbor frejma (Poll Response Frame – PollRess) koji se prenosi kao multicast (dvosmerna) poruka. Na ovaj način, svi zainteresovani čvorovi mogu primiti podatke, pri čemu se među-saobradaj između stanica postiže slično kao kod CAN standarda.
Asinhroni period: Vremenski period za razmenu asinhronih podataka za koje vreme nije presudan faktor. Kontroleru se odobrava pravo na prenos od strane menadžera pozivnim frejmom (Invite Frame), koji se prenosi kao unicast poruka, a zatim se, npr, prenosi IP frejm.
Period mirovanja: Period bez iskorišćenja, dok se ne uspostavi novi EPL ciklus.
POWERLINK = CANopen preko Ethernet-а
Korišćenjem hub-a se može implementirati bilo koja topologija. Zbog činjenice da u jednom vremenskom trenutku samo jedan uređaj prenosi podatke i ne postoje kolizije (sudari), broj hub-ova nije ograničen na dva što je bio slučaj za Fast Ethernet. To je korisno ako EPL uređaji ved imaju integrisani hub sa dva porta, kojim bi se linijske strukture vrlo lako mogle implementirati. Korišćenje svičeva u EPL segmentu u opštem slučaju jeste nemoguće, ali se ne predlaže zbog toga što oni imaju veliko kašnjenje i džiter u odnosu na hub, pa se pogoršavaju performanse i sinhronizacija džitera EPL sistema.
Slika 2: Struktura jednog EPL sistema
Slika br.2 prikazuje strukturu jednog EPL sistema. U EPL sistemu se moraju nalaziti samo EPL uređaji, inače se kolizije ne mogu isključiti. Korišćenjem rutera zasnovanog na EPL sistemu, moguče je pristupiti EPL uređajima direktno iz spoljašnjeg sistema zasnovanog na Ethernet-u (npr. Intranet) sa IP protokolima. ETHERNET Powerlink V2 aplikativni interfejs je zasnovan na mehanizmima definisanim DS301 profilu CANopen komunikacije. Time je otvoren širok spektar raspoloživih i dostupnih uređaja i aplikacionih profila za ETHERNET Powerlink, pri čemu je omogućen kontinuitet komunikacionih servisa između CANopen i EPL sistema i olakšana je migracija sa CAN open na Ethernet Powerlink na softverskom nivou.
Slika 3: Referentni model
POWERLINK koristi iste fajlove za opisivanje uređaja kao i CANopen, iste objektne rečnike i iste komunikacione mehanizme, poput PDO (Process Data Objects), SDO (Service Data Objects) i NMT (Network Management). Referentni model na slici 3 prikazuje komunikacione mehanizme i elemente poznate iz CANopen sistema, poput PDO, SDO, objektnog rečnika (object dictionary) i upravljanja mrežom. Takođe je ilustrovano da je SDO protokol takođe implementiran preko UDP/IP i stoga koristi standardne IP poruke. Ovim je omogućen direktan pristup objektnom rečniku EPL uređaja preko uređaja i aplikacija izvan EPL sistema preko EPL rutera.
Slika 4: CANopen preko Ethernet-а
Zbog svojih karakteristika, ETHERNET Powerlink je pogodan za implementaciju aplikacija koje zahtevaju uslove u realnom vremenu. ETHERNET Powerlink je takođe pogodan i za implementaciju aplikacija kod kojih nema tako strogih uslova o realnom vremenu ali kod kojih postoje garancije za prenos većih količina podataka unutar definisanog vremenskog perioda i istovremeno se zahteva fleksibilnost ranije poznata iz CANopen protokola.
