Tourセミナー/計測技術アカデミーWebセミナーお問い合わせ日本のHBMへのお問い合わせ世界のHBM拠点サポート計測技術ライブラリデータ収集および試験における高精度時間プロトコル高精度時間プロトコル(IEEE1588:2008またはPTPv2)とは?どのように動作しますかPTP時刻同期を使用した典型的な試験および計測アプリケーションは何ですか鍵をにぎる要素-時間ピクトグラムは2つの時刻を示す。高精度時間プロトコルを使用すると、真のハードウェアベースのタイムスタンプを記録して、Ethernetネットワーク上にあるすべてのデバイスについて高精度の時刻同期を行うことができます。Nextデータ収集および試験における高精度時間プロトコル過去数十年間、デバイスを互いに同期するために多種多様な計時メカニズムが規定されました。ネットワークタイムプロトコル(NTP)は最初に標準化されたEthernetベースの時刻同期プロトコルの1つでした。NTPは1982年に規定され、1994年にローカルまたはパブリックの時刻源を使用するためにNTPバージョン4として大幅に更新されました。Group(IRIG)Bタイムコードは分散システムを同期するためのもう1つのオプションです。この場合、高精度の時刻源として衛星を利用したレシーバがしばしば使用されます。ここでは、時刻情報はアナログまたはデジタル信号として直接転送されます。FireWireは1985年から使用され、使いやすい自動時刻同期メカニズムを提供するためにIEEE1394bとして2002年に標準化されました。この標準は消費者向け市場と専門家向け市場の両方で周辺装置に幅広く使用されています。QuantumXモジュールにFireWireポートが2つ搭載されています。B、IEEE1494bなどの標準でも、確立されたEthernetインフラストラクチャを使用して分散システムを同期する必要がありました。少ない費用で柔軟性と利便性を高めるための新しいアプローチが必要でした。産業用ITインフラストラクチャから消費者市場の一般家庭に至るまで、Ethernetは全世界でマシン間通信または人間とマシンの通信の事実上の標準となっています。スマートフォンなどのモバイル機器や、さらには自動車でさえ、LTE、EDGE、GSMなどのモバイル電気通信ネットワークを通してEthernetベースのネットワークに接続できます。時刻同期はどのくらいの精度ですか私たちは会議などのイベントに時間どおりに参加するために時計に頼っています。スポーツでは、コンマ何秒で勝敗が決まることもあります。証券取引所の高速取引では、わずか数マイクロ秒の時間差で売買価格が何千ドルも変わってしまいます。試験および計測アプリケーションでは、同一の時点で補足された同じ物理プロセスを表す高精度のタイムスタンプが付いた信号入力は、リアルタイムまたは後処理モードでの計測データの絞り込みと分析に重要な役割を果たします。上記の例でもその他の場合でも、時計の「精度」の定義は当然特定のアプリケーションに応じて変わります。絶対時間と相対時間の違いは何ですか絶対時間が必要になるのは、計測データを現実の特定のイベントに対応付ける必要がある場合、または2つ以上のDAQシステムが同一ネットワーク上にない場合です。絶対時間が関連する例は、橋を渡る列車の積荷の影響をモニタリングし、過積載の警告などの業務をサポートするために列車を識別する必要がある場合です。絶対時間は、時計で表される場合は明示的に使用できます。絶対時間の時刻源には以下のものを使用できます。例:ドイツでPTBが運用しているDCF-77(原子時計)シンプルネットワークタイムプロトコル(SNTP)タイムサーバほとんどの試験および計測アプリケーションまたはプロセスでは、特に試験が再現可能で、複数の信号間の相対時間が最も重要である場合、相対的なシステム時間を使用できます。必要に応じて、絶対時間をMETAデータの一部にしたり、ファイル名自体に組み込んだりすることができます(例:2015-08-03_RLDA-test_Viper_No12)。時間の精度は、反応、待ち時間、またはリアルタイムと関わる場合もあります。リアルタイム機能は、EtherCAT、ProfiNET、EtherNET/IPなどのリアルタイムバスや、その他の多数の独自仕様フィールドバスを使用して実現することができます。1つのDAQソリューションでリアルタイムでの高速分析を行い課題を解決する場合には、何を考慮する必要がありますか試験および計測では多種多様なアプリケーションを扱います。試験および計測の1つの側面では、同期した計測およびデータ分析に焦点を合わせます。(RLDA)、橋のモニタリングが挙げられます。シミュレーション、刺激、コントロール、またはループに焦点を合わせた動的アクチュエータに基づく研究室試験が扱われることもあります。ここでは、分析のためのデータ収集は重要ではありません。以下のリストは主要な検討事項の一部です。kS/sまたはそれ以上のサンプリングレートを使用します。リアルタイム応答は主要な基準ではなく、通常のリアルタイムバスでは不可能です。複雑性が増し、自由度が低下します高精度の計測器は、24ビットシグマデルタADコンバータおよびフィルタとともに動作し、位相偏移および時間遅延を発生させます。リアルタイムアプリケーションはミリ秒範囲の決定論に焦点を合わせてあり、短い応答時間を必要とします。HBMのQuantumXなどの現代のDAQソリューションは、センサ入力を2つの信号に分割して異なる用途に使用することができます(1つ目はリアルタイム、2つ目は高速でタイムスタンプおよびフィルタを適用されたデータ)「分析」と「コントロール」の両方とも、特性、ワークフロー、目的、そしてしばしば責任が異なります。両方を単一のソリューションにまとめると衝突が発生する場合があります。動力試験台または電力負荷を駆動し、並行して試験対象システムの駆動系から高速で動的データを収集する場合です。したがって、コントロールと分析が必要な場合、責任とワークフローを分割することが意味を持ちます現在、世界的に確立された高パフォーマンスリアルタイムバス標準はありません。RTやEtherCATなどのソリューションはすべて、自社の市場で独自の技術をサポートするグローバル企業が推進しています。その大部分は特定のアプリケーション向けです。時間依存ネットワーク(TSN)タスクグループは、世界標準を規定するために、IEEE802.1ASの一部としてIEEE標準化リアルタイムEthernetバスに取り組んでいます。DAQソリューションは、ゲートウェイを使用することで、多種多様なリアルタイムバスへのリンクが開かれていますリアルタイムには、リアルタイムで動作するマスタアプリケーションが必要です。何らかの再構成のためにこのマスタを停止することはできませんリアルタイムとは何を意味し、待ち時間とは何ですかリアルタイムとは「決定」や「応答」などの決定論的な動作を一定の期間内に実行する必要があることを意味し、制御タスクまたは自動化タスク(センサ->制御アルゴリズム->反応/アクチュエータ)で主に使用されます。待ち時間は、制御アルゴリズムを設計する場合または一定時間内に応答する必要がある場合に考慮する必要がある側面です。リアルタイム制御アプリケーションは通常、センサからコントローラまで、一定の非常に小さい待ち時間を必要とします。TCP/IPやCANbusなどの非決定論的なプロトコル、またはPCベースのアクティビティでは、待ち時間は不定です。待ち時間は、データ値とともに送信されたタイムスタンプを考慮しない、または考慮できない場合のモニタリングのために、データがリアルタイムコントローラにストリーミングされるときにも重要です。高精度時間プロトコル(IEEE1588:2008またはPTPv2)とは?どのように動作しますかPTPはIEEE1588で規定された国際規格であり、2008年にバージョン2に改訂されました。高精度時間プロトコル(PTPv2)はネットワークベースの時刻同期通信プロトコルであり、時間の精度がマイクロ秒未満の範囲である場合、異なるデバイス型のクロックの同期に使用できます。PTPv2はEthernetベースです。NTPと比較すると、PTPv2は物理層に埋め込まれています。そこで、Ethernetネットワークの全関係者の高精度時刻同期を行うための真のハードウェアベースのタイムスタンプについてご説明します。PTPv2は相対的な時刻同期メカニズムです。いずれかのデバイスがマスタクロックとして動作するように選択され、すべてのスレーブに時刻同期メッセージを配信します。同期プロセスはネットワークへの時刻同期電信から始まります。μs未満の時間差に調整します。pmを通知するPTPメッセージを送信したとします。問題は、このメッセージが宛先に到達するまでに時間がかかるということです。そこで、次の図に示すようにマスタクロックとスレーブクロックの間で一連のメッセージ交換を行い、ネットワーク待ち時間を補正する必要があります。マスタクロックは同期メッセージを送信します。同期メッセージがマスタから送信された時刻にはt1というタイムスタンプが付けられます。このタイムスタンプは、同期メッセージ自体に埋め込むことも(1ステップ動作)、Follow_Upメッセージで送信することも(2ステップ動作)できますスレーブは同期メッセージを受信します。t2はスレーブが同期メッセージを受信した時刻ですスレーブはDelay_Reqメッセージを送信します。このメッセージには、スレーブから送信されるときにt3、マスタが受信するときにt4というタイムスタンプが付けられますマスタはタイムスタンプt4が含まれたDelay_Respメッセージで応答します例:当初、マスタ時刻は100秒、スレーブ時刻は80秒です。このようにしてスレーブの時刻が調整されます。すべてのPTPデバイスがPTPに対応している必要があります。これにはEthernetスイッチが含まれますが、データ受信装置(つまり、DAQソフトウェアを実行するPC)は含まれません。DAQモジュール内のクロックは通常クロックと呼ばれます。Ethernetスイッチ内のクロックは境界クロックと呼ばれます。絶対時間情報を配信するグランドマスタクロックが存在しない場合、マスタは自動的に選択されます。このメカニズムは最適マスタクロックアルゴリズム(BMC)と呼ばれます。一部のDAQトポロジーは多数のスイッチが含まれる線構造または環状構造であるため、境界クロックは独自の時間管理ループを使用します。いわゆる透過クロック(TC)によるエンドツーエンド(E2E)の同期制御メッセージおよび追跡メッセージを使用することもできます。TCを導入すると、はるかに簡単なソリューションで変動するスイッチ待ち時間を補正することができます。TCの基本的な考え方は、PTPイベントメッセージがスイッチ内にある時間(いわゆる滞留時間)を計測するというものです。滞留時間は、メッセージ自体、またはその後のFollow_upメッセージもしくはDelay_Respメッセージによってレシーバに報告されます。このために新しいメッセージフィールドが追加されました。いわゆる補正フィールドは、メッセージの経路に沿って滞留時間を蓄積するために使用できる時間間隔の型であり、他の種類の補正に使用することもできます。主要な利点は以下のとおりです。設定は必要ありません。透過クロックは計算する必要も、BMCアルゴリズムの計算で考慮する必要もありません。そのため、管理メッセージの送受信も不要です障害時にネットワークをすばやく再構成できますセットアップ時間が短縮されます。初期段階とトポロジーの変更後、透過クロックはマスタクロックへの再同期をせずに有効な同期パスの一部と見なせます小規模構成に最適ですピアツーピア(P2P)を使用する透過クロックは、サブネットに接続されたデバイスの数に適切に対応し、ネットワークトポロジーの変更に対してすばやく復旧することができます。そのため、このメカニズムによって拡張性が向上し、多重にカスケード接続されたトポロジー(デイジーチェーン内で多数のスイッチを使用する大規模システム)に最適です。異なるHBM製品ラインで互いに同期可能。同一ネットワーク内で1つまたは複数のDAQシステムが動作していないが、データをすばやく分析する必要がある場合には、GPSに基づくグランドマスタクロックを組み込み、絶対時間として使用可能PTP時刻同期を使用した典型的な試験および計測アプリケーションは何ですか以下は、PTPの利点を際立たせる典型的なアプリケーションのリストです。従来のアナログデータ収集システムをカメラまたはその他の情報源と組み合わせた混成システムアーキテクチャDAQソフトウェアでPTPをパラメータ化するための手順は何ですかQuantumXシリーズは異なる時刻同期メカニズムをサポートするので、初めてネットワークをセットアップするときにパラメータ化が必要です。デフォルトまたはAUTOのシステムクロック調整メカニズムはFireWireです。それに加えて、以下の時刻源またはメカニズムを選択できます。Assistantソフトウェア、またはperceptionソフトウェアを使用してPTPv2をパラメータ化できます。スクリーンショットをクリックすると拡大します。PTPスイッチおよびグランドマスタクロックは何ですかPTPv2スイッチを選択する場合は、以下の基本的な特性が必要です。3000スイッチMOXA:PT-7728-PTPラック型スイッチMOXA:EDS-405A-PTPシリーズ推奨のEthernetグランドマスタクロックPTPには「最適クロック」メカニズムが搭載されているので、ネットワークにグランドマスタクロックを組み込むのは必須ではありませんが、一部のアプリケーションでは絶対的なクロック情報が必要です。i210チップを搭載したネットワークアダプタの使用を推奨PTPv2はPTPv1との後方互換性がありますかPTPバージョン1は主に、試験、計測、および工業自動化を対象としていました。これはNTPの機能を超える性能を持つLANで使用するためのマルチキャストプロトコルです。PTPバージョン2またはIEEE-1588-2008はバージョン1の拡張です。両バージョンに互換性はありません。新しいPTPv2標準には、以下のような多数の機能があります。転送プロトコルのサポート:IPv4および最新のIPv6PTPv2を使用するとどの程度の精度を得られますか時間の精度はネットワークの型とデバイスに大きく依存します。ネットワーク上のすべてのデバイスに対してPTPv2に完全に対応しているプライベートLANを設定することを推奨します。この構成では、デバイスからデバイスおよびチャネルに対して時間の精度を100ナノ秒まで上げることができます。異なる計測速度およびフィルタによって、タイミングジッタと位相遅延が発生する可能性があることを考慮する必要があります。ハードウェアタイムスタンプとソフトウェアタイムスタンプの違いは何ですか主な違いは実現可能な同期精度にあります。ハードウェアタイムスタンプの場合は、時刻同期精度を100ナノ秒まで上げることができます。このレベルの精度を得るには、スイッチなどのネットワークトポロジーとスレーブハードウェアがハードウェアタイムスタンプをサポートする必要があります。標準的なスイッチを使用することもできますか、また、その場合どのような影響がありますかPTP非対応のスイッチを使用することにはリスクが伴います。PTPメッセージの送信はトラフィックに依存するため、トラフィックは計時全体において重要です。スイッチがQoSに対応する場合、これはPTPパッケージの優先度を上げる規則によって解決することができます。一般に、PTPv2対応でないスイッチの使用はお勧めしません。最悪の場合、PTPパケットが失われ、時間の信頼性、ひいては必要なデータの信頼性が確保できなくなります。あらゆる試験・計測のニーズに最適なツールです。あらゆる信号とセンサの情報を収集する独自の機能を備えています。HighSpeedシリーズは、電気・機械パラメータの高速測定を行うモジュール構造のデータ収集システムです。オシロスコープ、サンプリングレコーダ、データレコーダ、データ収集システムがこの1台に集約されています。HBMやHBMの製品について「もっと詳しく知りたい」、「わからないことがある」、「こんな製品を探している」などございましたら、お気軽に下記お問合せフォームでご連絡ください。