Aus dem Facharchiv: Elektropraxis
High-Speed-Steuerung – wenn es auf die Zeit ankommt
In der Hausautomation sind die Reaktionszeiten von Steuerungen eher von untergeordneter Bedeutung. Anders verhält es sich dagegen in der Prozessautomation.
Dieser Grundsatz gilt natürlich auch für LED-Leuchten, die aufgrund ihrer besonderen Vorteile, wie Energieeinsparung und insbesondere längere Wartungszyklen, für die Industriebeleuchtung prädestiniert sind. Überall dort, wo Objekte bewegt, positioniert und bearbeitet werden, ist die Reaktionszeit durchaus von Interesse. Dabei handelt es sich um die Zeit zwischen dem Eintritt eines Ereignisses, dessen Feststellung und der Reaktion der jeweiligen Aktorik. Die Reaktionszeiten von Steuerungen sind überall dort entscheidend, wo mittels motorischer Antriebe Objekte bewegt und positioniert werden. Das gilt für vergleichsweise einfache Fertigungsanlagen in der Möbelindustrie ebenso wie für Abfüllanlagen der Getränkeindustrie. Die in Aachen beheimatete Firma Zander hat sich seit Jahrzehnten auf die Fertigung von Steuerungen spezialisiert, die ganz speziellen Anforderungen bezüglich der Reaktionszeit genügen.
Bestes aus zwei Welten
Bei der klassischen – prozessorbasierten – SPS wird zyklisch ein Programm abgearbeitet. Die Dauer dieser Programmabarbeitung bewegt sich zwar im Bereich weniger Millisekunden, kann aber, je nach konkreter Prozesssituation, durchaus variieren. Insbesondere dieser „Jitter“ genannte Effekt, also die Schwankungen der Reaktionszeiten, bereiten bei der Prozessautomatisierung Probleme. Die von Firma Zander angebotenen High-Speed-Steuerungen [1] basieren auf einem anderen Lösungsansatz. Kern der Steuerung ist nicht ein Prozessor, sondern ein konfigurierbarer Digitalbaustein. Das Besondere dieser Bausteine (CPLD und FPGA) besteht darin, dass deren Funktion nicht bei der Herstellung bestimmt, sondern erst durch eine sich daran anschließende „Programmierung“ festgelegt wird. Durch diesen Arbeitsgang wird die Hardware verändert. Das Programm wird in die Hardware „gebrannt“. Hierzu werden spezielle Hardwarebeschreibungssprachen wie Verilog oder VHDL verwendet. Die aktuell verfügbaren CPLDs und FPGAs können nahezu beliebig oft beschrieben werden. Bezüglich der Möglichkeit der Programmierung verhalten sich CPLDs und FPGAs im Wesentlichen wie eine speicherprogrammierbare Steuerung. Bezüglich der Reaktionszeiten verhalten sie sich wie eine verbindungsprogrammierte Steuerung, da die Signalverarbeitung parallel erfolgt. Auf CPLDs und FPGAs basierende Steuerungen vereinen damit entscheidende Vorteile einer speicherprogrammierbaren Steuerung mit denen einer verbindungsprogrammierten Steuerung.