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Gesamtübersicht

Das TwinCAT 3 Parallel Redundancy Protocol ermöglicht eine echtzeitfähige und redundante Ethernet-Kommunikation über zwei voneinander getrennte Netzwerke. Dazu wird das Parallel Redundancy Protocol (PRP) nach IEC 62439-3:2018 umgesetzt und die Voraussetzung geschaffen um einen PC mit TwinCAT 3 als sogenannte „Double Attached Node“ (DAN) einzusetzen.

Bei PRP handelt es sich um ein Protokoll und Verfahren zur Redundanz von Ethernet auf MAC-Ebene (bzw. auf Layer 2), welches somit unabhängig von den höheren Schichten und Protokollen ist. Der dafür eingesetzte TwinCAT PRP-Adapter implementiert das Redundanzverfahren in der TwinCAT Echtzeitumgebung, sowie mit einem virtuellen Adapter zum Betriebssystem und kann vollkommen transparent für das System eingesetzt werden. Es können sämtlichen echtzeitfähige Protokolle, die auf dem TwinCAT Realtime-Ethernet Adapter basieren, über den TwinCAT PRP-Adapter kommunizieren. Aber auch jegliche nicht-echtzeitfähige Protokolle und Applikationen, die über die Treiber vom Betriebssystem kommunizieren, können über PRP genutzt werden. So lässt sich z. B. das echtzeitfähige EtherCAT Automation Protocol, genauso wie der TwinCAT OPC UA Server für eine redundante Kommunikation über PRP einsetzen.

Komponenten

Der TwinCAT PRP-Adapter benötigt zwei individuelle Netzwerkkarten (NICs), welche vom TwinCAT RT Netzwerktreiber unterstützt werden (siehe Systemvoraussetzungen) und somit als TwinCAT Realtime-Ethernet Adapter eingebunden werden können. Diese beiden Adapter werden dann für die im Standard definierten Schnittstellen zu LAN-A und LAN-B genutzt.

Funktionalitäten

Es werden die beiden Netzwerkkarten über den TwinCAT Realtime-Ethernet Adapter mittels des TwinCAT PRP-Adapters entsprechend der IEC 62439-3 zu einer virtuellen Netzwerkkarte kombiniert. Über den TwinCAT PRP-Adapter kann dann mittels PRP redundant über die beiden Netzwerke kommuniziert werden. Diese virtuelle Netzwerkkarte stellt dann alle bekannten Funktionen und Informationen wie eine realer NICs bereit. Die beiden eingestellten Netzwerkkarten wirken dann als „Double Attached Node“ (DAN) im PRP-Netzwerk. Es kann weiterhin jeder individuelle TwinCAT Realtime-Ethernet Adapter in TwinCAT als „Single Attached Node“ (SAN) und ohne PRP zur Kommunikation über das individuelle Netzwerk genutzt werden.

Da die Nutzung von PRP für die Anwendungen vollständig transparent erfolgt, verfügt der TwinCAT PRP-Adapter über eine entsprechende Diagnoseschnittstelle. Diese stellt für die Auswertung der Redundanz und aller Zustände die nötigen Informationen bereit.