近年来,在工业控制领域出现了多种工业实时以太网技术,因具备实时性高、速度快、成本低等优势,逐渐取代了传统的现场总线技术,Powerlink正是工业以太网中应用较广泛、发展较迅速的一种。现代工业控制中,集中式控制逐渐被分布式控制所取代,在集中式系统中无需考虑时钟同步问题,而分布式控制系统则要求网络中各个子系统在一个准确、统一的时间标准下工作和调度,若网络中各个系统时钟偏差较大,会严重影响通信性能。Powerlink在工业环境下通常应用于分布式系统中,由于受自身时间同步技术仅能做到逻辑同步的特点制约,并不能达到很高的时间同步精度。本文介绍了时间同步技术的基本概念和国内外研究现状,对比了几种典型时间同步技术,分析了各技术应用于Powerlink工业以太网中的可行性及局限性,进而设计出适用于主从节点分布式网络结构的时间同步技术总体组合方案。然后通过研究Powerlink的原理和通信机制,详细阐述了其时间同步的具体实现步骤,分析了该技术存在的不足,以及影响其时钟性能的关键因素,针对性提出了基于Powerlink的时间同步技术的优化方案。优化方案选取了带有硬件时间戳的处理器,通过硬件标定了准确时间戳,并将准确时间反馈至算法中以消除了抖动延时；设计了与Powerlink协议栈通信标准匹配的同步算法,计算出主从节点网络传输延时和主从节点之间的时钟偏差,从节点根据主从节点之间的时钟偏差补偿自身时钟,完成与主节点时间同步。并提出了在协议数据帧中融入算法功能的方案,在不影响协议栈标准、保证稳定通信的同时完成网络中主从节点的时间同步优化。本文成功组建了Powerlink主从节点网络平台,包括Powerlink在PC上Windows系统和开发板STM32F107VC上的移植与对象字典的配置,以及完成同步算法在协议栈中编程实现,并设计出在该网络平台上时间同步精度的测试方案,将Wireshark获取的数据批量导入Matalb绘图。绘图结果表明经优化后Powerlink时间同步精度可达900ns左右,相较优化前的时间同步精度2600ns,测试结果表明同步性能有较大改善。