冗余

“如果失败了怎么办”

POWERLINK支持以下类型的冗余：环形冗余，部分环形冗余，电缆冗余，和管理节点冗余
线缆冗余用于过程工业，环形冗余用于机器制造
环形冗余是怎么实现的
管理节点和线缆冗余：EPSG的方法
对于线缆冗余，连接选择器的任务

环形冗余

机房里的连接设备的现场总线经常受到很强的震动。线缆连接上的机械损伤会导致现场总线的中断。如果用的是菊花链的连接，一个受损的电缆会导致这条电缆后面所有的设备瘫痪。广义的冗余概念，例如布两条线，是昂贵的，但同时也是在一些过程工业应用中普遍使用的。在机器制造应用中使用POWERLINK的用户，可以选择环形冗余，他提供了一种简单且低成本的方法。

然而环形冗余系统可以以不同方式中引入，他们采用完全相同的原理：所有的应用都用一个线形拓扑连接，但是引入称为冗余的第二根线，来连接控制器和应用使之构成一个环形。

这种模型，控制器必须要为冗余操作提供两个端口。当然，应用也需要有两个可用的接口。当检测到一条线路有问题，系统会在一个周期内从失效的线路切换到冗余的数据通道上。这就安全地保证了应用继续运行。终端用户不需要为了环形冗余增加额外的设备，只需一条额外的信号线用来将菊花链拓扑转化成环形拓扑。环形冗余也可以部分地被使用。通过冗余环网络，数据传输可以被安全地保护，即使在旋转的应用中，例如转盘，他不允许固定的线缆联接，因此需要滑环联结器来联结总线和电源。滑环由一个静止的和一个旋转的部分构成，信号传输通过刷子或者以滑动方式连接，或者以电容方式连接。　

为这个目的提供的通道数量取决于构造的类型。除在线应用的信号通道之外，系统保留一个冗余线路来预防故障，如果第一个通道失败了，这个冗余线路就能用来通信。

滑环应用中部分环形冗余

冗余网络设计　－　POWERLINK用于过程工业

机器制造系统，尤其是过程工业应用，高可用性至关重要，必须保护危急的应用在硬件失效或线缆损坏的情况下，功能不被终断。如果一个具有控制职能的IPC当机了，那么第二个单元需要立即监测到这个故障，并接管失效单元的任务，防止在操作中出现危险的延迟。高可用性系统的另一个主要需求是对小信号和控制故障的觉察能力。
EPSG已经开发了一个冗余系统，它在如下方面表现优越：最小的反应时间、实时同步能力、大的带宽以及简便的诊断特性。

解决方案

POWERLINK的冗余模型基于两个或更多个网络层次之上的冗余管理节点。仅有其中一个作为活动的管理节点(AMN)，其他的保持旁观状态，从AMN的角度看，他们是作为控制节点。SMN 和CN之间的区别仅在于SMN不断地监控着整个网络和CN的功能－如果发生紧急情况，它可以无需重启就接管了AMN功能。而且RMN必须提示AMN通过异步发送服务(ASnd)发送当前关于CN的NMT状态信息。

这个功能是通过一个节点地址管理系统来实现的，这个系统由特别开发的栈来提供。POWERLINK的节点ID 240为这个管理节点*（MN）保留，从241 到 251 为冗余管理节点（RMN）保留。如果活动管理节点（AMN）发生故障，POWERLINK的节点ID 240被调度给RMN，从而确保网络上所有控制节点（CNs）和所有冗余管理节点（RMN）的完全兼容。每一个RMN必须能够配置网络上的所有设备，除了其他RMN。这个冗余模型可用于大范围的拓扑。例如：RMN可以通过hub来防伪一个简单的网络设计。一个等价的设计是在一个环形闭合的网络结构里设置RMNs和CNs。第三个方案是布两套数据线，这保护总线不受MN失败，线缆损坏和故障的影响。

网络管理状态

由于POWERLINK起初只考虑到一个MN的操作，一次开发者不得不为了RMN而对网络状态机做一些改变，以便能够集成多个冗余管理节点。网络管理是一龌贑ANopen的监控和控制服务。

每个网络设备都有一个NMT状态机，它提供了关于来自MN的NMT master的请求的操作状态。有四种定义好的状态："Initializing"、"Pre-Operational"、"Operational"和 "Stopped"。

在初始化期间，设备启动和网络激活是不允许的。在pre-operational状态，设备与网络参数同步，数据通信也是不激活的。

"Operational"状态示意用户这个单元是可用的，"Stopped"意味着这个设备从网络分离开了，它只对NMT命令做出反应。然而为了顾及冗余MNs的操作――可以在任何时候控制功能，"Stand-By"被添加作为NMT状态机的第五个状态。
在pre-operational模式期间，RMN检查了总线的行为。如果没有检测到相关信号，它将转到活动模式，作为AMN。如果网络中有多个RMN，那么节点号最小的RMN履行AMN的职能。

如果RMN在operational模式检测到系统已经在活动，它将转到stand-by状态，而且将作为标准的CN登入系统。

连接选择器

类似于hub，连接选择器用CN连接两个数据线的输入。它作为相关的操作者，将信号线上的数据发送给控制节点CN。如果一根线不通了，它将转到另外一根。通过连接选择器发送的信号，线缆折断的故障很容易被查出。