Mit einem FPGA als CPU hat die ZX20-Steuerung praktisch keine Zykluszeiten und Jitter.

Mit einem FPGA als CPU hat die ZX20-Steuerung praktisch keine Zykluszeiten und Jitter.Zander

Üblicherweise arbeitet ein schneller Mikrocontroller in der SPS den kompilierten Code des Anwenderprogramms zyklisch ab, mit Zykluszeiten mit unteren Mikrosekunden und noch kleineren Schwankungen. Doch alles Ringen um Mikrosekunden hilft nichts – schnelle Positionierungen an Verpackungsmaschinen kommen ungenau, Leimstreifen variieren in der Länge oder Aufdrucke sitzen nicht immer passgenau. Die Ursache liegt im Jitter.

Die Aachener Firma Zander schlägt mit ihrer ZX20-Steuerung daher einen anderen Weg ein. Das Anwenderprogramm wird in ein FPGA (Field Programmable Gate Array) gebrannt. Praktisch läuft damit gar kein Programm mehr sequenziell ab. Vielmehr findet eine vollständige Parallelverarbeitung statt.

Davon merkt der Programmierer nichts. Er erstellt in der bekannten SPS-Sprache ST (Strukturierter Text) seine Programme und lädt diese wie gewohnt in den FPGA anstatt in eine Steuerung. Es ist auch völlig gleichgültig ob ein Programm ‚gut‘ oder umständlich programmiert wurde – die Zykluszeit des ZX20 beträgt konstant Null. Das Ergebnis an der Maschine sind konstant schnelle Reaktionen ohne Schwankungen.

Die Kommunikation mit weiteren ZX20-CPUs, anderen Steuerungen oder PCs ist über vorhandene Ethernet-Netzwerke und das Protokoll Zander-Net möglich. Das Anwenderprogramm wird ebenfalls über Ethernet in die Steuerung übertragen. Somit kann der Anwender bei Bedarf auch an installierten Geräten Programmänderungen über das Netzwerk vornehmen. Neben digitalen Ein- und Ausgängen wird die Verarbeitung analoger Signale unterstützt.

SPS IPC Drives 2015 – Halle 7, Stand 191