近年来,在工业控制中应用现场总线技术使得工业网络取得了巨大的进步。随着工业网络通信在传输速度、实时性、稳定性等方面需求的不断增加,传统的现场总线已逐渐无法满足通信需求。实时以太网技术因其传输速率与实时性等性能优于现场总线,被逐渐应用于工业控制领域。目前的实时工业以太网技术,在硬件或软件方面或多或少的存在着一些限制,不能高效准确的进行网络通信。为了实现工业网络快速准确的通信,本文深入比较分析了数种实时以太网技术,选择了当今易于实现的、高性能的工业以太网--POWERLINK为研究对象,以Windows系统与Linux系统为实现平台,对POWERLINK协议的通信与时钟优化进行了设计与实现。本文的主要研究内容如下:(1)研究了POWERLINK协议在不同系统间的通信实现,完成了Windows系统下的POWERLINK从节点与Linux系统下的POWERLINK主节点的单对单数据通信,并在此基础上进行了扩展研究,实现了Windows系统下的多个POWERLINK从节点与Linux系统下的单个POWERLINK主节点的通信。(2)研究了POWERLINK协议的时钟同步机制,分析了该机制的不足,找到了影响时钟性能的关键因素,针对性地提出了基于时钟同步技术的优化方案。并设计了一种符合协议规范与机制的同步优化算法,将该算法融入协议数据帧中,通过数据帧获取时间信息并计算时钟偏差,根据时钟偏差调节节点时钟,从而实现主从站点的时间同步优化。(3)搭建了POWERLINK主从站点的网络平台,进行了数据通信实验,验证了POWERLINK协议通信的成功性,并对相关性能指标进行了测试与分析。最后针对时钟优化,设计了测试同步精度的方案,对得到的数据进行批量处理,利用图表的方式对优化结果进行比较,测试结果表明通信的同步精度由优化前的3.2us降低为1.4us,同步性能得到了有效的优化,提高了通信的实时性。