Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SC (전자공학회논문지SC)

The Institute of Electronics and Information Engineers (대한전자공학회)
권호 표지

Redundancy Method for Industrial Real-time Ethernet for NPPs

원전용 실시간 제어망을 위한 실시간 이더넷 기술의 마스터 이중화 기법

  • Yun, Jin-Sik (School of Electronic Engineering, Kumoh National Institute of Technology) ;
  • Kim, Yun-Seop (RS Automation) ;
  • Kim, Dong-Sung (School of Electronic Engineering, Kumoh National Institute of Technology)
  • 윤진식 (금오공과대학교 전자공학부) ;
  • 김윤섭 (알에스오토메이션 연구원) ;
  • 김동성 (금오공과대학교 전자공학부)
  • Received : 2011.03.23
  • Accepted : 2011.06.10
  • Published : 2011.07.25
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Abstract

This paper proposes a reliability enhancement of industrial real-time Ethernet using master redundancy method for NPPs(Nuclear Power Plants). In this paper, Ethernet Powerlink is investigated for distributed control systems for NPPs considering real-time and reliability performance. The proposed method can reduce a master switch-over time using PReq signal when Ethernet Powerlink master(Managing Node) failure was occurred. Using the OPNET simulation results, the performance enhancement of master switch-over time of Ethernet Powerlink is verified for NPPs.

본 논문에서는 이더넷 파워링크의 마스터 이중화 기법의 실시간성 향상을 위해 PReq 신호를 이용한 원전용 실시간 제어망의 실시간성과 신뢰성을 고려한 마스터 이중화 기법을 제안하였다. 제안된 마스터 이중화 기법은 동기 구간에서 PReq 신호를 이용하여 마스터 고장을 감지하고 비동기 구간에서 AMNI 프레임을 전송하여 단위 사이클 구간 앞서서 전환이 가능하다. 이를 통해 실시간 주기 데이터의 손실 및 이로 인한 문제점들을 최소한으로 줄일 수 있다. 제안된 마스터 이중화 기법의 효용성을 증명하기 위하여 OPNET Modeler를 이용하여 성능분석 및 검증을 수행하였고 이를 통해 마스터 전환시간을 줄일 수 있음을 보였다.

Keywords

References

  1. C. F. Chuang and H. P. Chou, "Investigation of Data Communication Systems in Lungmen Nuclear Power Plant Project" IEEE Transactions on Nuclear Science, vol. 53, issue 3, pp. 1443-1449, June. 2006. https://doi.org/10.1109/TNS.2006.872200
  2. 김동훈, 박성우, "원전 통신망을 위한 결정론적 데이터 통신 구조", 전기학회논문지, 제55D권 제5호, pp. 199-204, 2006.
  3. Anton Soppelsa, Adriano Luchetta and Gabriele Manduchi, "Assessment of Precise Time Protocol in a Prototype System for the ITER Neutral Beam Test Facility", IEEE Transactions on Nuclear Science, vol. 57, issue 2, pp. 503-509, April. 2010. https://doi.org/10.1109/TNS.2009.2037814
  4. EPSG Draft Standard 301, 302-A, 302-B Ethernet POWERLINK Specification, 2003.
  5. Jurgen Jasperneite, Jahanzaib Imtiaz, Markus Schumacher, and Karl Weber, "A Proposal for a Generic Real-Time Ethernet System", IEEE Transactions on Industrial Informatics, vol 5, issue 2, pp. 75-85, May. 2009. https://doi.org/10.1109/TII.2009.2017259
  6. Kai Hansen, "Redundancy Ethernet in Industrual Automation", 10th IEEE Conference on Emerging Technologies and Factory Automation, vol. 2, pp. 941-947, September. 2005.
  7. G. Cena, L. Seno, A. Valenzano, and S. Vitturi, "Performance analysis of Ethernet Powerlink networks for distributed control and automation systems", ELSEVIER Computer Standard & Interfaces, vol. 31, issue 3, pp. 566-572, March. 2009. https://doi.org/10.1016/j.csi.2008.03.022
  8. IEEE Standard for a Precision Clock Synchronization Protocol for Networked Measurement and Control Systems, July. 2008.
  9. D. Miller, "DP83640 synchronous Ethernet mode: Achieving sub-nanosecond accuracy in PTP applications", National Semiconductors Inc., Santa Clara, CA, 2007.