Einbindung von nicht-PTP-Geräten in IEEE1588-2008
Portabler Zeitkonverter
wandelt PTP um
Auf IEEE 1588-2008 basierende Zeitsynchronisationslösungen finden in der Industrie immer weitere Verbreitung, da das Precision-Time-Protokoll (PTP) als erste netzwerkbasierte Synchronisationsmethodik eine Genauigkeit von unter 1µs bietet. Bisher eingesetzte Schutzgeräte und andere Intelligent Electronic Devices (IEDs) verfügen in der Regel aber nur über einen IRIG-B- oder DCF77-Eingang zur Zeitsynchronisation und sind mit dem neuen Standard nicht kompatibel. Eine Umstellung auf PTP ohne den kostspieligen Austausch dieser IEDs ist nur möglich, wenn das Signal in die älteren Standards umgewandelt wird.
Omicron Lab hat zu diesem Zweck einen kompakten Zeitkonverter entwickelt, der PTP in Zeitcodes wie IRIG-B und DCF77 sowie verschiedene Pulssignale (PPX) umsetzt. Durch einen internen Oszillator kann bei einem Signalausfall für 24 Stunden lokal eine genaue Zeit generiert werden. Darüber hinaus erzeugt der Konverter Ticro 100 auch eine 10MHz-Referenzfrequenz, die sich beispielsweise zur Synchronisation von Messgeräten einsetzen lässt. „Der Ticro 100 kommuniziert mit der PTP Grandmaster Clock als zentraler IEEE1588-Zeitreferenz wahlweise über ein konventionelles oder ein optisches Ethernet Interface“, erklärt Markus Pfitscher, Sales und Business Development Manager bei Omicron Lab. „Durch die Anbindung eines stabilen internen Oszillators liefert der Konverter eine präzise Zeitbasis für die lokale Generierung von unterschiedlichen Zeitcodes und Zeitreferenzsignalen in einem FPGA.“ Der Zeitkonverter besitzt frei konfigurierbare koaxiale, optogekoppelte und optische Ausgänge, an denen durch den Benutzer selbst konfigurierte Zeitreferenzsignale und Trigger-Impulse ausgegeben werden können. Die Konfiguration, Bedienung und Überwachung des Konverters ist sowohl über Webinterface als auch über Remoteschnittstellen wie SSH und SOAP möglich.
Bisheriges Equipment weiter verwenden
Neben dem IEEE1588-2008 Default Profile mit End-to-End- (E2E) und Peer-to-Peer-Mechanismus (P2P) unterstützt der Ticro 100 auch das Power Profile gemäß IEEEC37.238-2011 für Anwendungen in der Energietechnik. Sind beispielsweise in einem Umspannwerk viele IEDs mit IRIG-B-Eingang vorhanden, so ist eine wirtschaftlich vertretbare Umstellung auf PTP nur möglich, wenn die bestehenden Schutzgeräte nicht ausgetauscht werden müssen. Zu diesem Zweck kann der neue Konverter eingesetzt werden. „Die bestehende IED-Infrastruktur kann nicht direkt mit IEEE1588 synchronisiert werden, da den Geräten der Eingang für PTP-Signale fehlt. Deshalb müssen diese erst in IRIG-B konvertiert werden“, so Pfitscher. „Bestehende IEDs lassen sich dann weiter verwenden und müssen nicht ersetzt werden.“ Ein positiver Effekt des Einsatzes von PTP in solchen Umgebungen ist neben der automatischen Redundanz durch den Best Master Clock-Algorithmus (BMCA) auch die mögliche Nutzung der Redundanz einer vorhandenen Ringnetztopologie für die sichere Zeitsynchronisation: „Bei IRIG-B beispielsweise liegt eine Sternverteilung ohne Redundanz vor. Kommt es hier zu einem Kabelbruch, geht das Signal verloren“, sagt Pfitscher. „PTP-Signale können dagegen auch in Ringtopologien verwendet werden, wo diese Gefahr nicht besteht.“ Da der Zeitkonverter auch über Glasfaser mit dem Netzwerk verbunden werden kann, ist eine galvanische Trennung des Ticro 100 vom restlichen Netzwerk leicht realisierbar. In diesem Fall spielen elektromagnetische Störungen bei der Datenübertragung keine Rolle.
Überbrückung eines Signalausfalls
Darüber hinaus bietet der Zeitkonverter die Möglichkeit, PTP-Signalausfälle mithilfe des internen, hoch stabilen Referenzoszillators zu überbrücken, indem lokal eine genaue Zeit generiert wird. Der Ticro 100 ist je nach Anforderung in zwei Ausführungen erhältlich: mit einem Standardoszillator für 100µs oder einem Oszillator für 25µs Freilaufgenauigkeit in jeweils 24 Stunden. „Ohne diese Funktion des Konverters würde das Endgerät bei einem PTP-Signalausfall in einen Fehlerstatus gehen, eine Fehlermeldung generieren oder sich sogar abschalten“, so Pfitscher. „Nur wenn der Zeitkonverter in Hold-over geht, ist noch ausreichend Zeit vorhanden, um den Fehler in der Anlage zu beseitigen.“
