1.POWERLINK概述
ETHERNET POWERLINK（簡稱EPL）是一種高速實時以太網，它基于標準以太網硬件，甚至可以是標準以太網卡，通訊速度為100M，通訊距離為100米，通過光纖技術可延長到數十公里。
ETHERNET POWERLINK（簡稱EPL）國際標準化組織EPSG（www.epsg.org）成立于2001年，2003年推出系列產品。截至2007年11月底，世界各地240多個OEM用戶在40000多臺設備上使用了EPL。EPL在全球有450多個成員、用戶和支持者。
EPL現在的版本為V2（兼容V1），網絡刷新周期為50s，數據傳送時間誤差小于1s。EPL每1ms可以刷新1000個數據點（其中40%為模擬量點）。基于1000M的EPL產品正在研發中。
2.POWERLINK冗余技術
過程自動化常常有總線冗余的要求，機械自動化（比如滑環）也有部分總線冗余的要求，實際的需求促成了EPL冗余技術的發展。
EPL基于標準以太網硬件，因此EPL可采用標準以太網冗余技術：環網、雙環網、主干冗余。另外還有針對EPL的線路選擇器冗余技術。
2.1環網冗余
以太網環網冗余協議主要有：改造過的快速生成樹協議、簡化的FDDI、簡化的彈性分組環RPR、以及各個廠家的自有協議。
環網冗余結構分：單環冗余和雙環冗余。雙環冗余是對單環冗余的雙重化配置，冗余特性比單環更可靠。環網內各節點之間采用以太網或光纖。
2.1.1單環結構
在過程自動化領域，我們常常在一個主CPU中插入一塊EPL主站卡，通過冗余網絡來擴展出多個EPL從站。當EPL網絡上出現3個以上的節點時，我們一般建議選擇單環網冗余。
單環網的通訊介質可以是標準以太網，也可以選擇光纖，這要視實際要求而定。節點之間距離比較遠（比如大于100米） 或者環境電磁干擾很強（比如風電機艙內）時，系統可靠性比成本更要優先考慮，一定要使用選用光纖。如果所有EPL節點在一個配電間內，選擇環網已經足夠。
2.1.1.1工作原理
在一個環網內，數據從一個節點沿缺省方向向另一個節點傳送。如果中間某段網絡斷了，沿該方向無法將數據發到該段網絡后面的節點上，網絡系統檢測到這種情況后，自動會將該段網絡后面節點所需的數據從另外一個方向傳送，網絡系統會紀錄每次通訊狀態，下一次通訊將沿用上次成功的通訊路徑。
要特別注意的是，環網交換機的切換時間必須足夠快才行，老式的環網交換機切換時間在300ms，不能用于EPL網絡冗余，新的環網交換機切換速度可以做到20ms，可以用于一般過程控制領域，而且在EPL主站上要設置足夠長的容忍時間。
2.1.2雙環結構
在一些過程自動化中，網絡節點數大于3個，而且系統要求網絡的可靠性非常高，這時可用第3方環網交換機來構建一個雙環網。
雙環網中每個節點有兩個環網交換機組成，分別負責A網和B網通訊，每個節點內的兩個環網交換機之間有通訊電纜連接。
不同節點之間的通訊介質可以是標準以太網電纜，也可以是光線，標準以太網電纜的優點是成本低，缺點是通訊距離短；光纖的優點是抗電磁干擾強，傳送距離遠（幾公里~幾十公里），缺點是成本高、施工難度大。
2.1.2.2工作原理
雙環網中A、B兩個網絡具有單環網特性，每一個節點內的A網和B網之間有跨接通路。
標準情況下，數據從 “源節點“到“目的節點”的通訊用一個缺省網完成，基于單環網的工作原理，即使A中某一段網絡出現故障業可以完成。
當某節點損壞一個A網交換機時，連接該交換的節點和A網的通訊路徑變為不可用，網絡系統會試圖從該節點的B網交換機來和網絡上其它節點通訊。
當某個節點損壞一個A網交換機，而另外一個節點損壞一個B網交換機時，數據就從B網和A網之間傳送，通訊的路徑是經過動態優化的。
由于每個交換機都會紀錄該次成功通訊的路徑，下次通訊將會沿用上次成功的路徑。遇到網絡故障時，網絡路徑重新選擇需要一定延時，因此EPL通訊設置中，容忍時間必須大于網絡系統恢復過程所花的時間。這個時間一般在10ms左右，因此只能作為常規控制用，不能做電廠SOE等高速處理用。
2. 2非環網結構
2.2.1線路選擇器技術
該網絡技術采用鏈路層HUB來構建2個網絡A網、B網。每個節點通過線路選擇器用2根EPL電纜，分別接入A網和B網。
由于采用數據鏈路層HUB，線路切換時間可以達到s級。可以用在電廠SOE等高速采集場合。
2.2.1.1工作原理
每幀數據從節點出發，同時發送給A網和B網。任何時候，數據在兩個網絡上事相同的。
每個節點的線路選擇器（圖中AC810或BC8084內置式）每50s檢測一次2個EPL網絡的信號質量。
如果線路選擇器評估出兩個網絡的通訊質量一樣，該節點就用缺省網絡（或上次所用網絡）和其它EPL節點通訊。
如果線路選擇器發現一個EPL連接的通訊質量好于另外一個EPL連接，該節點就從數據質量好的網絡發送和接收數據。
2. 2.2主干網絡冗余
在兩個節點之間同時有多根EPL電纜（通常為2根，也可以是多根）。
2. 2.2.1工作原理
正常的操作中，兩個設備之間的數據分成多個數據流，分別從不同的EPL上通過，增強了網絡的吞吐量；當一根EPL網絡斷開，兩個設備之間的數據全部從剩下的EPL連接上通過，保證了網絡的通訊正常。線路恢復時間在毫秒級。
3.幾種網絡冗余技術比較
3.1自愈速度
從網絡自愈（或切換）速度看，線路選擇器冗余技術速度最快（10s級）；其次是主干網絡冗余，在毫秒級；環網（單環、雙環）冗余在幾十毫秒級。
3.2魯棒性
從網絡魯棒性看，最可靠的是雙環網，它相當于四重冗余；其次是線路選擇器和主干網絡冗余，線路選擇器的網絡負荷幾乎沒有變化，主干網絡冗余在網絡修復階段網絡負荷波動比較大，項目設計時要考慮到；單環網的時滯產生在自愈階段，項目設計時應充分考慮。
3.3經濟性
單環網和主干網絡冗余的經濟性最好。需要特別指出的是，主干網絡冗余采用串級連接方式，適合于只有2個節點的網絡，多余2個節點宜采用單環冗余。然后就是線路選擇器冗余，它的冗余工作在線路選擇器中完成，對A、B兩個網絡的構建沒有太多的智能要求，可以選擇任何鏈路層HUB。雙環網冗余要求的環網交換機多，價格較高，只有對可靠性要求特別高的場合才用，實際情況下用的不多。
3.4不同場合的選擇
綜上所述，對于要求速度很快的應用，一般選擇線路選擇器技術；一般過程自動化項目，選擇單環網技術即可；主干網絡冗余技術更多的用在增加網絡帶寬的應用上；只有對網絡系統可靠性要求很嚴格的才采用雙環網冗余。
