Welches Problem hatte der Kunde?
In der Startinfrastruktur der Trägerrakete müssen zahlreiche Überwachungs- und Sensorsysteme große Datenmengen nahezu verzögerungsfrei zwischen Startrampe und Kontrollraum austauschen. Die Herausforderung lag darin, ein zyklisches Prozessabbild von rund 18 kB mit einer Zykluszeit von unter 2 ms zu übertragen. Für klassische PC-basierte Systeme ist das anspruchsvoll, weil nicht nur die Echtzeitfähigkeit des Netzwerks zählt, sondern auch die schnelle und reproduzierbare Bereitstellung der Daten für die Anwendung.
Die technische Grenze lag dabei nicht in einer offensichtlichen Schwäche der eingesetzten Schnittstellenkarte, sondern im erforderlichen Kommunikationsvolumen. Ein Prozessabbild dieser Größe muss auf mehrere EtherCAT-Frames verteilt werden. Damit wird die erreichbare Zykluszeit vor allem durch die Menge der pro Zyklus zu übertragenden Daten bestimmt.
Wie sieht die Lösung aus?
Zum Einsatz kommt das ECS-PCIe/FPGA als EtherCAT-Schnittstelle in einem PC-basierten System. Die Karte bindet das Host-System direkt an das EtherCAT-Netzwerk an und ist auf hohe zyklische Datenmengen ausgelegt. Für den Datenaustausch steht ein DPRAM mit 60 kB zur Verfügung. Dadurch kann auch ein großes Prozessabbild sicher und effizient zwischen EtherCAT-Seite und Host-Applikation bereitgestellt werden.
Zusätzlich unterstützt das ECS-PCIe/FPGA DMA-basierte Datenübertragungen. Größere Datenblöcke lassen sich damit mit geringer CPU-Last in die Anwendung übernehmen. Das reduziert den internen Overhead auf dem Host-System und sorgt dafür, dass die Prozessdaten schnell und deterministisch für die Auswertung oder Weiterverarbeitung verfügbar sind. So konnte auch bei einem Prozessabbild von rund 18 kB eine Zykluszeit von unter 2 ms umgesetzt werden.
Welchen Nutzen bringt diese Lösung dem Kunden?
Der Kunde erhält eine Lösung, mit der große Mengen zeitkritischer Sensordaten zuverlässig und reproduzierbar übertragen werden können. Die kurze Zykluszeit verbessert die Aktualität der Zustandsdaten aus der Startinfrastruktur und unterstützt damit eine schnelle Bewertung sicherheitsrelevanter Situationen.
Gleichzeitig wird die PC-Anwendung entlastet, weil die Daten nicht mit unnötigem Kopieraufwand oder hoher CPU-Last übernommen werden müssen. Das vereinfacht die Integration in bestehende Systeme und schafft Reserve für weitere Verarbeitungsaufgaben in der Anwendung.
Aus Kundensicht ist der zentrale Nutzen daher nicht nur die reine Echtzeitkommunikation, sondern die Kombination aus großem Prozessabbild, kurzer Zykluszeit und effizienter Einbindung in eine Host-Applikation. Damit eignet sich die Lösung auch für anspruchsvolle Überwachungs- und Steuerungsaufgaben mit hohem Datenaufkommen.
