وصلة طاقة إيثرنت

بروتوكول Ethernet Powerlink هو بروتوكول يعمل في الوقت الحقيقي لشبكة Ethernet القياسية . وهو بروتوكول مفتوح تديره شركة B&R منذ حل مجموعة توحيد معايير Ethernet POWERLINK (EPSG) في عام 2023. ^{[ 1 ]} وقد تم تقديمه من قبل شركة الأتمتة النمساوية B&R في عام 2001.

لا علاقة لهذا البروتوكول بتوزيع الطاقة عبر كابلات الإيثرنت أو الطاقة عبر الإيثرنت (PoE) أو الاتصال عبر خطوط الطاقة أو كابل PowerLink من Bang & Olufsen .

تعمل تقنية Ethernet Powerlink على توسيع نطاق شبكة Ethernet باستخدام آلية تجمع بين الاستقصاء وتقسيم الوقت. وهذا يوفر ما يلي:

• ضمان نقل البيانات الحساسة للوقت في دورات متزامنة قصيرة جدًا مع وقت استجابة قابل للتكوين
• مزامنة الوقت لجميع العقد في الشبكة بدقة عالية جدًا تصل إلى أجزاء من الميكروثانية
• نقل البيانات الأقل حساسية للوقت في قناة غير متزامنة محجوزة

تصل التطبيقات الحديثة إلى أوقات دورة أقل من 200 ميكروثانية ودقة زمنية ( ارتعاش ) أقل من 1 ميكروثانية.

تم توحيد معيار Powerlink بواسطة مجموعة توحيد معيار Ethernet Powerlink (EPSG)، التي تأسست في يونيو 2003 كجمعية مستقلة. وتركز فرق العمل على مهام مثل السلامة والتكنولوجيا والتسويق والشهادات والمستخدمين النهائيين. وتتعاون EPSG مع هيئات وجمعيات التقييس، مثل مجموعة CAN في الأتمتة (CiA) واللجنة الكهروتقنية الدولية (IEC).

كانت الطبقة الفيزيائية الأصلية المحددة هي إيثرنت سريع 100BASE-TX . منذ نهاية عام 2006، دعمت تقنية إيثرنت باورلينك مع إيثرنت جيجابت معدل نقل بيانات أعلى بعشر مرات ( 1000 ميجابت/ثانية ).

يُنصح باستخدام الموزعات المتكررة بدلاً من المحولات في نطاق الوقت الحقيقي لتقليل التأخير والارتعاش. ^{[ 2 ]} يستخدم بروتوكول Ethernet Powerlink دليل IAONA لتخطيط وتركيب شبكات الإيثرنت الصناعية لضمان توصيل الكابلات بشكل منظم في الشبكات الصناعية، ويقبل كلاً من موصلات الإيثرنت الصناعية 8P8C (المعروفة باسم RJ45) وM12.

تم توسيع طبقة ربط البيانات القياسية في الإيثرنت بآلية جدولة ناقل إضافية، تضمن وصول عقدة واحدة فقط إلى الشبكة في كل مرة. تُقسم الجدولة إلى مرحلة متزامنة ومرحلة غير متزامنة. خلال المرحلة المتزامنة، تُنقل البيانات الحساسة للوقت، بينما توفر المرحلة غير المتزامنة عرض النطاق الترددي لنقل البيانات غير الحساسة للوقت. تمنح العقدة المُديرة (MN) حق الوصول إلى الوسيط المادي عبر رسائل طلب استطلاع مخصصة. ونتيجة لذلك، لا يمكن إلا لعقدة واحدة (CN) الوصول إلى الشبكة في كل مرة، مما يتجنب التصادمات التي كانت تحدث في موزعات الإيثرنت القديمة قبل ظهور المحولات. تتجنب آلية جدولة Ethernet Powerlink آلية CSMA /CD الخاصة بالإيثرنت غير المُبدَّل، والتي كانت تتسبب في سلوك غير حتمي للإيثرنت.

بعد اكتمال بدء تشغيل النظام، يعمل نطاق الوقت الحقيقي وفقًا لظروف الوقت الحقيقي. وتتولى العقدة الإدارية (MN) التحكم في جدولة الدورة الأساسية. ويعتمد زمن الدورة الإجمالي على كمية البيانات المتزامنة وغير المتزامنة، وعدد العقد التي يتم استطلاعها خلال كل دورة.

تتكون الدورة الأساسية من المراحل التالية:

• مرحلة البدء : تقوم العقدة الإدارية بإرسال رسالة مزامنة إلى جميع العقد. يُطلق على الإطار اسم SoC - بداية الدورة.
• المرحلة المتزامنة : يقوم العقد المُدير باستدعاء كل عقدة لنقل البيانات الحساسة للوقت اللازمة للتحكم في العمليات أو الحركة، وذلك بإرسال إطار طلب الاستطلاع (Preq). ترد العقدة المُستهدفة بإطار استجابة الاستطلاع (Pres). وبما أن جميع العقد الأخرى تستمع إلى جميع البيانات خلال هذه المرحلة، فإن نظام الاتصال يوفر علاقة منتج-مستهلك.

يُطلق على الإطار الزمني الذي يشمل Preq-n و Pres-n اسم الفترة الزمنية للعقدة المعنونة.

• المرحلة غير المتزامنة : يمنح العقد المُدير حق إرسال بيانات مخصصة لعقدة معينة عبر إرسال إطار بدء الإرسال غير المتزامن (SoA). سترد العقدة المُستهدفة بإطار ASnd. يمكن استخدام بروتوكولات وعناوين IP القياسية خلال هذه المرحلة.

تعتمد جودة الأداء في الوقت الفعلي على دقة زمن الدورة الأساسي الإجمالي. يمكن أن يختلف طول المراحل الفردية طالما بقي مجموع أطوال جميع المراحل ضمن حدود زمن الدورة الأساسي. وتتم مراقبة الالتزام بزمن الدورة الأساسي بواسطة العقدة الإدارية. ويمكن ضبط مدة كل من المرحلة المتزامنة والمرحلة غير المتزامنة.

اليوم، تُعاني الآلات والمصانع وأنظمة السلامة من قيودٍ صارمةٍ تعتمد على وظائف السلامة المادية. وينتج عن ذلك تكاليف باهظة للكابلات وخيارات تشخيص محدودة. يكمن الحل في دمج بيانات التطبيقات ذات الصلة بالسلامة في بروتوكول التحكم التسلسلي القياسي. يتيح بروتوكول OpenSAFETY الاتصال بين النشر والاشتراك، وكذلك بين العميل والخادم. تُنقل بيانات السلامة عبر إطار بيانات مُضمّن داخل رسائل الاتصال القياسية. تُعدّ التدابير اللازمة لتجنب أي أعطال غير مكتشفة ناتجة عن أخطاء منهجية أو عشوائية جزءًا لا يتجزأ من بروتوكول السلامة الوظيفية . يتوافق بروتوكول OpenSAFETY مع معيار IEC 61508 ، ويُلبي متطلبات مستوى السلامة المتكامل SIL 3. لا تؤثر تقنيات كشف الأخطاء على طبقات النقل الحالية.

• موجز تكتيكي حول سلامة الآلات (2012)، "سلامة الآلات" (ملف PDF) ، عالم الأتمتة ، مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 7 سبتمبر 2012 ، تم الاطلاع عليه بتاريخ 23 أغسطس 2012

• همفري، ديفيد (2012)، مبادرة openSAFETY تهدف إلى توحيد بروتوكولات السلامة الصناعية ، الولايات المتحدة الأمريكية: مجموعة ARC الاستشارية، مؤرشفة من الأصل في 17 أغسطس 2012

• "منح شركة باورلينك جائزة المعيار الوطني في الصين" ، مجلة هندسة التحكم في آسيا ، 2012{{citation}}: CS1 maint: deprecated archiveal service ( link )

• "يعرّف اتحاد DDASCA معيار openSAFETY" ، Automation.com ، 2012

• زيزولكا، ف. هينسيكا، س. (2008)، "Průmyslový Ethernet VIII: Ethernet Powerlink، Profinet" ( PDF) ، أوتوما ، 5 : 62–66

• أي نظام إيثرنت هو الأنسب؟، هندسة التحكم في أوروبا، 2009

• موقع ethernet-powerlink.org التابع لمجموعة توحيد معايير إيثرنت باورلينك. مؤرشف بتاريخ 25 نوفمبر 2019 على موقع Wayback Machine.
• sourceforge.net/projects/openpowerlink حزمة برمجية مفتوحة المصدر

منتديات Ethernet Powerlink وOpenSafety على LinkedIn

• مجموعة وصلات الطاقة عبر الإيثرنت
• مجموعة أوبن سيفتي