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Ein FPGA-Ansatz zur Anwendung von PRP/HSR-Redundanzprotokollen mit IEEE 1588 Zeitsynchronisation in der Automatisierungstechnik

 
: Flatt, Holger

Jumar, U. ; Institut für Automation und Kommunikation -Ifak-, Magdeburg; Hochschule Ostwestfalen-Lippe, Institut für Industrielle Informationstechnik:
Kommunikation in der Automation : 4. Jahreskolloquium Kommunikation in der Automation, KOMMA 2013; 13. - 14. November 2013, Magdeburg, CD-ROM
Magdeburg: ifak, 2013
ISBN: 978-3-944722-00-9
10 S.
Jahreskolloquium "Kommunikation in der Automation" (KOMMA) <4, 2013, Magdeburg>
Deutsch
Konferenzbeitrag
Fraunhofer IOSB ()

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.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-275712.html