Options
2013
Conference Paper
Titel
Ein FPGA-Ansatz zur Anwendung von PRP/HSR-Redundanzprotokollen mit IEEE 1588 Zeitsynchronisation in der Automatisierungstechnik
Abstract
Dieser Beitrag präsentiert die Abbildung der stoßfreien Redundanzprotokolle PRP und HSR in Kombination mit IEEE 1588 basierter Zeitsynchronisation auf eine konfigurierbare CPU/FPGA-basierte RedBox-Architektur. Kernfunktionen der Protokolle PRP, HSR und IEEE 1588 werden dabei auf das FPGA abgebildet. Eine CPU setzt die Steuerungsaufgaben des Protokolls um. Ein optionaler Standard-Switch-ASIC stellt eine direkte Kommunikation zu mehreren Netzwerkgeräten her. Für Testzwecke wird eine spezielle eingebettete Plattform vorgeschlagen, welche aus einem FPGA und einem kommerziell verfügbarem Switch-ASIC besteht. Die Ergebnisse zeigen, dass ein kostengünstiges Altera Cyclone IV FPGA mit 74.000 Logikelementen die Anforderungen für eine Protokollverarbeitung bei 100 MBit/s pro Port erfüllt. Frames minimaler Größe werden vom FPGA zweimal schneller weitergeleitet als bei anderen Implementierungen. Drei verbundene PRP/HSR-RedBoxen und ein IEEE 1588 Clock-Master synchronisieren sich unter Laborbedingungen mit einer Genauigkeit von 30 ns. Somit kann die RedBox flexibel in zeitsynchronisierte industrielle Netzwerke integriert werden, um die Zuverlässigkeit der Kommunikation signifikant zu erhöhen.