Hochgenaue Synchronisation der Systemzeit in verteilten Systemen unter Einsatz von IEEE 1588 PTP

IEEE 1588 ist ein Standard für die Synchronisation von Geräte-Uhren in verteilten Netzwerkteilnehmern. Die aktuelle Version basiert auf der Spezifikation IEEE 1588-2008, auch bezeichnet als IEEE 1588 V2. Abhängig von der verwendeten Hardware und Topologie kann mit IEEE 1588 PTP (Precision Time Protocol) eine Synchronisation bis in den zweistelligen Nanosekundenbereich erzielt werden. Mit der aktuell stetig steigenden Zahl an Geräten mit integrierter IEEE 1588 Hardwareunterstützung wächst zunehmend auch die Zahl von Anwendungen bei welchen IEEE 1588 zum Einsatz kommt…

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Benefits und aktuelle Implementierungsstrategien

CANopen blickt im Bereich der Medizintechnik auf eine lange Historie zurück.
Bereits 1992 erkannte die Firma Philips Medical Systems die Vorteile des
zugrunde liegenden CAN-Protokolls und entwickelte einen ersten Vorgänger
des heute aktuellen CANopen-Protokolls für den Einsatz in seinen Patiententischen
und Röntgensystemen.

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In CAN-Netzwerken setzt im Standardeinsatz das zugrunde liegende Transportprotokoll dem System strukturelle Grenzen. Konkret bietet CAN heute eine Übertragungsrate von 1 Mbit/s, solange eine Gesamt-Leitungslänge im Netzwerk von 25 Metern nicht überschritten wird. Sind längere Verbindungsstrecken erforderlich, muss jedoch die Übertragungsrate gesenkt werden – je weiter die zu überbrückenden Distanzen sind, desto ausgeprägter ist der eintretende Geschwindigkeitsverlust. Mithilfe geeigneter Topologiekomponenten jedoch lassen sich auch in einem weitläufigen Netzwerk hohe Bandbreiten gewährleisten. Spezifische Vorzüge unterschiedlicher Lösungen werden im Fachartikel erläutert.

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Industrial Ethernet ist in aller Munde und die Verheißungen dieser Technologie sind groß: Hohe Datenraten, lange Kabeldistanzen und kostengünstige Standardkabel und -stecker lassen die Ethernet-Technologie für Automatisierungshersteller und Anwender als das Kommunikationsmedium der Zukunft erscheinen. Die Vorteile sind nicht von der Hand zu weisen, bedeuten jedoch nicht, dass Industrial-Ethernet-Systeme für jede Anwendung die beste Kommunikationslösung darstellen müssen. Nach wie vor steht mit CAN eine besonders einfache, flexible und leistungsfähige Netzwerktechnologie zur Verfügung, die hinsichtlich ihrer geringen Kosten für viele Anwendungen eine konkurrenzlose Lösung darstellt.

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Dank Echtzeiterweiterung und kostengünstiger Komponenten kommt Ethernet zunehmend in der Automatisierung und Messtechnik zum Einsatz. Für viele Automatisierungsanwendungen ist eine zeitlich exakte Synchronisierung der Steuerungen, Sensoren und Aktoren innerhalb eines  Netzwerks oder von mehreren Netzwerken untereinander erforderlich. Eine Möglichkeit dafür bietet das „Precision Clock Synchronisation Protocol for Networked Measurement and Control Systems“ oder kurz „Precision Time Protocol“ (PTP), das durch den IEEE-Standard 1588 definiert ist. Das Protokoll liefert aber nur die Basis: Für höchste Präzision bei der Synchronisierung bedarf es der Unterstützung durch geeignete Hardware. Der folgende Text beschreibt die Funktionsweise des IEEE 1588 PTP und welche hardwarebasierten Lösungen sich dafür anbieten…

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