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Ethernet Redundancy für industrielle Kommunikation
Erstes HSR-Netzwerk nach IEC 61850 Standard. Live Demonstrator an der Cigré 2010.
Ein aus Industrieunternehmen und dem Institute of Embedded Systems der Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften ZHAW zusammengesetztes Team zeigt im Rahmen der Cigré Session 2010 in Paris das erste nach dem Standard IEC 62439 gebaute HSR-Netzwerk. Die Projektergebnisse wurden am 25. und 26. August live demonstriert.
Das High-availability Seamless Redundancy Protocol (HSR) wurde dafür geschaffen, höchste Anforderungen industrieller Anwendungen (z.B. Automatisierung der Energieverteilnetze nach IEC 61850 oder anspruchsvolle Antriebssteuerungen) an die Verfügbarkeit der Kommunikation mit Ethernet erfüllen zu können. HSR ist eine Weiterentwicklung des Parallel Redundancy Protocol (PRP).
Im Rahmen eines von der schweizerischen Förderagentur für Innovation KTI unterstützten Projekts evaluiert die ZHAW Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften die Implementierbarkeit des HSR-Redundanzprotokolls nach IEC 62439. Projektpartner sind die Firmen ABB, Hirschmann und Siemens.
Traditionelle Ethernet-Redundanzmechanismen beruhen auf einer Umschaltung, während der die Kommunikation kurzzeitig unterbrochen wird. Im Gegensatz dazu bietet das HSR-Protokoll eine Medienredundanz ohne jegliche Umschaltzeit, sowohl in Parallel- als auch in Ringkonfigurationen. Für anspruchsvolle Anwendungen in der Industrie- wie auch in der Energieautomatisierung, speziell im prozessnahen Bereich, ist dies ausserordentlich wichtig.
Das Verfahren lässt sich zweckmässig umsetzen, indem es in die Hardware eines Ethernet-Switches als sogenannte Redundancy Box (RedBox) oder als Anschaltung (HSR Knoten) direkt in Geräte integriert wird.
Als wichtiges Ergebnis des Projektes liegen nun die FPGA-Implementierungen solcher HSR Schnittstellen vor, die in unterschiedliche Prototypen-Hardware der Industriepartner integriert wurden. Während der Cigré Session wird der Energiebranche die Praktikabilität und Leistungsfähigkeit von HSR an einem Netzwerk demonstriert, das konkrete Applikationen aus dem Bereich der IEC 61850 (z.B. einen GOOSE Applikationsaufbau) enthält. Das Netzwerk besteht aus einem Ring, in dem HSR-fähige Endgeräte aller Projektpartner eingebunden sind sowie Switches mit Redundancy Box Funktionalität, welche die Anschaltung nicht HSR-fähiger Geräte ermöglichen.
Das HSR-Netzwerk wird am 25. und 26. August demonstriert im Raum Dufy (Mezzanine level) des Hotels Concorde LaFayette, das sich in unmittelbarer Nähe des Cigré-Geländes befindet.
Die im ZHAW-Projekt erarbeitete Lösung (VHDL-Code und Software) kann nach Abschluss des Projekts zu FRAND-Bedingungen (fair, reasonable, and non discriminatory terms) über die ZHAW lizenziert werden.
Weitere Informationen zur Demonstration und zur technischen Lösung können angefordert werden unter info.ines(at)zhaw.ch, Betreff HSR.