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Sicherheitstechnik Steuerung auf Basis von CPLDs arbeitet zykluszeitenfrei, sicher und vernetzt

| Autor / Redakteur: Christian Siemers, René Fritzsche, Alfons Austerhoff* / Gerd Kucera

Die Automatisierungstechnik bewegt sich derzeit deutlich in Richtung Integration der Sicherheitstechnik, dies nicht zuletzt durch die Einführung neuer Normen. So gelten nunmehr IEC 61508, IEC 62061 und DIN EN ISO 13849-1. Damit wird die Entwicklung von beispielsweise industriellen Steuerungen einmal mehr deutlich geändert. Die neue Steuerung ZATEGO trägt dem Rechnung.

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Die zykluszeitfreie sicherheitsintegrierte Steuerung ZATEGO
Die zykluszeitfreie sicherheitsintegrierte Steuerung ZATEGO
( Archiv: Vogel Business Media )

Die Steuerung ZATEGO von ZANDER in Aachen arbeitet auf Basis programmierbarer Logikbausteine und ist intern diversitär redundant aufgebaut. Damit ist sie in der Lage, sowohl die Steuerung als auch die Sicherheit in einem Gerät zu vereinigen.

Für den Hersteller ZANDER ist es durchaus kein Neuland, eine Steuerung auf Basis von PLDs anstelle von Mikroprozessoren anzubieten. So liegen vielfältige Erfahrungen mit den kleineren Modellen EX16 und der SPEEDY-Familie vor, die beide auf einem Complex Programmable Logic Device (CPLD) basieren. Gemeinsam ist all diesen Steuerungen, auch der neuen, dass sie prinzipbedingt zykluszeitfrei arbeiten.

Steuern mit einer Zykluszeit zwischen 0,1 und 1 µs

ZATEGO wurde in vielen Einzelheiten bereits in ELEKTRONIKPRAXIS 3/2009 dargestellt (online siehe InfoClick 281515). Herausragendes Merkmal ist die Zykluszeitfreiheit, die allerdings nicht bedeutet, dass keine Rechenzeit mehr benötigt wird, denn auch ein PLD hat eine Laufzeit von Signalen. Diese Laufzeit ist aber sehr klein, sie liegt in der Größenordnung 0,1 bis 1 µs (je nach Bausteintechnologie und maximaler Komplexität einer Aufgabe), und (weitaus wichtiger) sie ist unabhängig von der Anzahl der quasi-parallel abzuarbeitenden Teilaufgaben.

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Diese Form der Aufgaben, wie sie in Antrieben und Maschinen häufig zu finden sind, führt zu einer Ereignisdichte, für die programmierbare Logikbausteine wesentlich besser geeignet sind als Mikroprozessoren, während diese wiederum bei irregulären Abläufen, also Algorithmen mit vielfältigen Verzweigungen, punkten können. ZATEGO verfügt daher über beide Komponenten, wobei aus den genannten Gründen ein PLD, in diesem Fall ein Field-Programmable Gate Array (FPGA), die Steuerungsarbeit und ein als Softcore integrierter Mikrocontroller die Verwaltungsarbeit übernimmt.

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