Software - SPS und - NC auf PC - Systemen
Automatisierungssysteme mit PC werden derzeit eingesetzt in der Form von
- SPS, Prozessrechner oder NC-Steuerung kombiniert mit PC,
- Industrie PC mit Koprozessorkarte für SPS/NC Aufgaben.
Typischerweise sind PC dabei nicht direkt mit Steuerungsaufgaben betraut, diese werden durch Zusatzprozessoren ausgeführt: Diese Struktur ist nachteilig.
Ein neuer Ansatz ist eine reine Softwarelösung: Ein Prozessor bearbeitet alle Automatisierungsaufgaben im Einprozessorbetrieb.
Im Gegensatz zu den traditionellen Ansätzen wird mit TwinCAT ein eigenes Prozessorsystem samt Speicher und Betriebssystem durch die echtzeitfähige, deterministische Bearbeitung der Funktionen für SPS und NC mit dem PC-Prozessor und in dessen Speicher ersetzt. Die Vorteile dieser Lösung liegen auf der Hand: was nicht mehr da ist, kann auch keine Fehler produzieren.
Automatisierung mit vier Standardkomponenten
Damit besteht ein Automatisierungssystem nur noch aus 4 Komponenten:
- Industrie PC,
- offenes Feldbus - System für E/A - Anbindungen
- Standardbetriebssystem Windows NT für die Bedienoberfläche (HMI),
- TwinCAT Systemsoftware "IEC61131-SPS und NC auf dem PC"
Die Vorteile dieser Lösung sind:
- nahezu unbeschränkter Speicherplatz für Programme und Daten,
- stetige Leistungsentwicklung für die Automatisierungsaufgabe,
- volle Integration in das Betriebssystem: Zugriff auf PC-Ressourcen erfolgt mit Methoden des Betriebssystems statt mit Treibersoftware,
- niedrige Anzahl von Komponenten ergibt hohe Systemzuverlässigkeit.
Software - SPS und - NC auf dem PC: Der PC führt die Steuerung aus.
Damit der PC die Steuerungsaufgabe ausführen kann, muss neben den Programmen zur Bedienung die Automatisierungssoftware wie gewohnt ausgeführt werden. Eine "klassische" SPS bearbeitet Programme zyklisch. Die Ein- und Ausgabe wechselt mit der Programmbearbeitung ab:
Die Ausführung der Programme in einer Software - SPS auf dem PC erfolgt genau wie in einer herkömmlichen SPS / NC in zeitgenauen (deterministischen) Zyklen, die unabhängig von der Programmlänge mit gleicher Länge ausgeführt werden. Die Bearbeitung der Bedienoberfläche wird in der Zykluspause ausgeführt, wofür Rechenkapazität reserviert werden kann:
Die Bearbeitung von SPS, NC und Bedienoberfläche gleichzeitig erfolgt durch die "Überlagerung" von Tasks für SPS-, NC- und Betriebssystemaufgaben mit einem Multitasking System. Jede Task ("Server") für eine bestimmte Aufgabe arbeitet mit eigener Zykluszeit und Priorität. Die Skizze 3 zeigt die Überlagerung von SPS, NC und Betriebssystem. TwinCAT gewährleistet den Betrieb von Windows NT gemeinsam mit TwinCAT Programmen durch eine spezielle Implementierung in das Betriebssystem:
