曾几何时，现场总线方案给自动化行业带了辉煌的发展，然而随着工业自动化的发展，目前的现场总线方案已经不能完全适应市场的需求www.cechina.cn，未来对于自动化的解决方案有了新的要求：
　　●速度相比现场总线有大幅度的提高；
　　●由于任务越来越多，越来越复杂，要求网络能够承载大量的数据交换；
　　●对不可测事件的反应时间的要求提高了；
　　●最大限度的使用标准的，可靠的技术，以降低开发成本。
　　于是快速以太网技术进入人们的视野，它以至少10倍于现有现场总线的速度（100mbps）完全满足了未来工业网络对于速度的要求，并且技术成熟可靠。然而快速以太网csma/cd的工作原理决定了它不是一个实时的网络，这对于未来的工业自动化控制是不可接受的。
　　奥地利贝加莱（b&r）公司在这方面做出了贡献，她以快速以太网为基础，开发出了真正的实时工业以太网——ethernet powerlink。贝加莱2001年首次向公众介绍ethernet powerlink，同年11月epsg（ethernet powerlink standardization group）联盟成立，2003年6月epsg协会成立并和cia（can in automation）开展合作，同年11月由epsg介绍ethernet powerlink v2。到目前为止，有超过150，000个节点投入使用，超过300个支持者、供应商和终端用户。
　　ethernet powerlink技术特点
　　单个网段最多连接240个实时站点；
　　真正的确定性通讯：
　　（1）达到iaona实时等级4级（最高等级）；
　　（2）快速100mbps控制工程网版权所有，最小循环周期200μs；
　　（3）网络站点之间精确同步，抖动（定义参照图1）小于1μs；

　　标准化
　　（1）底层技术采用ieee802.3u，快速以太网；
　　（2）支持ip协议（tcp，udp…）；
　　（3）集成canopen行规en50325-4，实现设备的互操作性；
　　（4）基于标准的以太网芯片，不需要特别的asics；
　　直接点到点通讯；
　　支持热插拔；
　　支持多cpu解决方案，优化负载，使之大体平衡，图2为负载平衡示意图。

　　ethernet powerlink技术原理
　　ethernet powerlink（简称epl）是一种高速实时以太网，它基于标准以太网硬件，甚至可以是标准以太网卡，通讯速度为100mbps，通讯距离为100m，通过光纤技术可延长到数十公里。图3为epl参考模型。

　　ethernet powerlink物理层，mac层遵循ieee802.3u，100base-tx，图4为ethernet powerlink帧在以太网的数据域里传输示意图，附表ethernet powerlink帧描述。

　　ethernet powerlink数据链路层（epl datalink layer）epl数据链路层以标准的以太网csma/cd技术（ieee802.3）为基础，但是csma/cd的工作原理决定了它不能实现通讯的确定性，于是epl引入scnm（slot communication network management）机制，实现了数据通讯的确定性。图5为scnm概念图。

　　scnm给同步数据和异步数据分配时槽，保证了在同一时间只有一个设备可以占用网络媒介，从而彻底杜绝了网络冲突的发生。scnm由epl网络中的管理节点mn（managing node）来管理，其他的节点称为控制节点cn（controlled node）。
　　scnm规定在一个epl网络中只有一个激活的mn，mn配置网络中所有可用的节点。只有mn可以独立地发送数据，cn只有在得到mn允许的情况下发送数据。
　　scnm协议按照一定的规则预先计划并组织了消息组，一个消息组设为一个epl循环（见图6）。在每个循环中可以分为同步阶段和异步阶段，同步阶段每个同步节点占有固定间隔的时槽，由mn轮流访问，从而实现通讯的确定性。异步阶段发送非实时数据，数据传送由mn调度。

　　epl循环可以分为4个阶段：开始阶段，同步阶段，异步阶段和空闲阶段。每个阶段的时间由mn预先配置，长度可以不同。mn随时监控循环时间，以保证预设的时间不发生冲突。一旦冲突发生，mn自动延续到下一个循环的开始位置。图7为循环时间冲突时mn的处理方式。

　　开始阶段
　　mn广播发送start-of-cyclic（soc）帧开始通讯周期。它的发送接收时间作为所有站点时序的基础。只有soc帧由时间控制CONTROL ENGINEERING China版权所有，其他帧由事件控制。
　　同步阶段
　　mn发送soc帧后开始同步数据交换。mn发送指定地址的单向请求帧pollrequest给cn，目标cn广播发送响应帧pollresponse给其他所有的节点，允许其他所有的节点监控该帧。pollrequest和pollresponse都可以传输应用数据。mn循环访问完同步节点后，mn广播发送响应帧pollresponse。
　　异步阶段
　　mn发送soa（start-of-asynchronous）帧表示异步阶段的开始，soa帧用来标记非激活的cns，给要发送异步数据的cn令牌，以及给cn发送异步数据的权限。
　　异步数据的发送由mn进行调度，如果cn要发送异步数据，它在poll response帧或statusresponse帧中通知mn。mn的异步数据调度器会决定在哪个循环可以发送异步帧。这决定了发送请求不会被无限期地拖延控制工程网版权所有，即使在网络负载很高的情况下。
　　空闲阶段
　　空闲阶段是异步阶段结束和下一个循环开始之间的时间间隔，在这个阶段，所有的网络组件“等待”下一个循环的开始。
　　“active”节点的识别mn配置有网络中所有节点的列表。mn启动的时候，所有的cns被标记为“inactive”，然后这些cns被identrequest帧（特别的soa帧）周期访问。当cn接收到标有自己地址的ident request帧时，它在同一个异步周期中返回响应帧identresponse。当mn接收到cn来的响应帧identresponse时，该cn被标记为“active”。
　　ethernet powerlink应用层
　　epsg组织和cia（can in automation）合作，把canopen的en50325-4规约移植到epl中来。每一种符合epl标准的设备都由一个统一的设备模型来描述。设备模型的核心部分是通过对象字典（object dictionary）对设备功能进行描述。对象字典分为两部分，第一部分包括基本的设备信息，例如设备id，制造商，通信参数等等。第二部分描述了特殊的设备功能。一个16位的索引和一个8位的子索引唯一确定了对象字典的入口。通过对象字典的入口可以对设备的“应用对象”进行基本网络访问，设备的“应用对象”可以是输入输出信号控制工程网版权所有，设备参数，设备功能和网络变量等。图8为epl应用层设备模型。

　　高同步精度数据通过过程数据对象pdo（process data object）进行数据交换。网络中每个站点都可以读取pdo，并对它进行处理。pdo最大长度1490字节，最多可以有254个pdo对象。
　　参数下载，诊断数据等非关键数据可以放在服务数据对象（sdo）中传输，非同步段的sdo的传输遵循客户端/服务器模式。网络中任何一个epl站点都可以通过对象字典（object dictionary）访问另一个站点的sdo，数据量的大小没有限制。同时sdo协议允许标准ip帧通过udp/ip通道访问。这就使得外面的系统通过epl路由可以直接访问该设备的对象字典（od）。
　　结语
　　ethernet powerlink未来的发展方向为安全性和快速性。现场总线的安全性都朝着智能化的方向发展，epl也不例外。epsg正在制定ethernet powerlink safety协议规范，有望在近期推出。epl safety以epl为基础，着重强调整体安全的概念，主要特点为系统的离散性、灵活性、快速性和开放性。
　　目前已经发展到了千兆以太网，由于ethernet powerlink和以太网有着很好的继承性，可以预见在不久的将来，千兆工业以太网ethernet powerlink会出现在实际的工业应用现场。