Automatisierungskomponente arbeitet 100fach schneller als SPS

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Wenn die Signale ganz besonders schnell sind

Wie funktioniert die Automatisierungskomponente im Detail? Eine programmierbare Control-CPU koordiniert alle Funktionen, programmierbar in C+. Das programmierbare FPGA kann alle Ein- und Ausgänge ultraschnell und beliebig logisch und mathematisch verknüpfen. Programmsprache ist VHDL. Das Aufbereiten und Vorverarbeiten aller Ein- und Ausgangssignale übernimmt die E/A-Logik. Eine Bus/Netz-Logik ist die Bus-/Netz-Schnittstelle und die Schnittstelle zur Prozessperipherie. Vorbereitet ist die Komponente auf die Kommunikationsprofile Profinet, Ethercat, Modbus/TCP sowie Ethernet.

Ein praktisches Beispiel verdeutlicht, warum die Combibox stets Partner der SPS ist: Innerhalb eines SPS-Projektes muss man die Maximalwerte von 6 Analog-Sensoren gleichzeitig überwachen. Überschreitet eines der 6 Sensorsignale für wenigstens 10 µs einen Grenzwert, muss dies zu einem sofortigen Stopp der Maschine führen. Abhängig von den Digitaleingängen "Messen" oder "Messen 2" muss die Differenz der Mittelwerte von Sensorsignal 2 und 3 oder Sensorsignal 5 und 6 pro SPS-Zyklus ermittelt und als Istwert der SPS bereitgestellt werden.

Prozessvariablen erleichtern die Messaufgaben

Die Grenzwertvorgabe und die in der Praxis errechneten Mittelwerte zur SPS laufen über Profinet oder Ethercat. Der Blick in die Praxis zeigt: Die technischen Ansprüche dieses Beispiels lassen sich auch nicht mit der schnellsten SPS realisieren. Für solche nicht alltäglichen Highspeed-Aufgaben ist, so Artur Nonnenmacher, Produktmanager bei Unidor: "Die Kombination Combibox/SPS technologisch und wirtschaftlich immer die erste Wahl."

Die Combibox A hat 12 Ultra-Speed-Processing Analogeingänge mit 16 Bit Auflösung inklusiver Vorzeichen. Die maximale Samplingrate der AD-Wandler ist mit 200 kSPS pro Kanal oder 5 µs/Sampler angegeben, also eine echte Abtastrate von 200 kHz. "Eine bisher unerreichte Präzision und Dynamik in der analogen Signalverarbeitung", auf die Knut Lauer stolz ist. Möglich sind solche Reaktionszeiten, weil alle Eingänge und alle Ausgänge direkt miteinander logisch verknüpft sind, und zwar via FPGA und einem besonders schnell arbeitenden Controller. 200 Messungen je SPS-Zyklus, das entspricht einem Oversampling von 200. Wegen der anfallenden großen Datenmengen lässt sich das Oversampling auf 100 kSPS oder 50 kSPS reduzieren. Nützlich für den Messtechniker im Alltag vor Ort: Die Combibox generiert neben den aktuellen Messwerten zusätzliche Prozessvariablen wie Mittelwert, Min-/Max-Wert und Differenzwert (Range) pro SPS-Zyklus.

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