Mit integriertem FPGA erreichen die I/O-Module extrem kurze Zykluszeiten.

Mit integriertem FPGA erreichen die I/O-Module extrem kurze Zykluszeiten. B&R

Field Programmable Gate Arrays sind unschlagbar, wenn es gilt, Verknüpfungen extrem schnell zu bearbeiten. Der Nachteil – bislang jedenfalls – liegt in der komplexen Tool-Chain und Generierung des VHDL-Codes, der in den FPGA geladen wird.

VHDL steht für Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language und definiert den Aufbau einer physikalischen Schaltung modellhaft. Anders als die meisten bekannten Programmiersprachen, die einen sequentiellen Ablauf einzelner Anweisungen festlegen, beschreibt VHDL Hardwaremodule, die simultan arbeiten. Und das macht die I/O-Module so schnell.

FPGA-Programmierung verliert ihren Schrecken: Der VHDL-Code wird mit einer Funktionsbaustein-Bibliothek wie klassischer IEC61131-Code erzeugt.

FPGA-Programmierung verliert ihren Schrecken: Der VHDL-Code wird mit einer Funktionsbaustein-Bibliothek wie klassischer IEC61131-Code erzeugt. B&R

Für das gewohnte Handling und Programmierung hat B&R gesorgt und eine IEC-61131-Funktionsblock-Bibliothek entwickelt, mit der im Funktionsblock-Editor des Automation Studios die FPGAs programmiert werden. Dazu nutzt B&R die Fähigkeit seiner Engineering-Umgebung zur modulweisen Aufteilung der Software auf verteilte Hardware und Leistungsreserven der Logikbausteine in einzelnen Modulen. Dort können durch dynamisches Nachladen Bibliotheken von Funktionsblöcken hinterlegt werden. Da die Programme direkt in den I/O-Modulen der X20- und X67-Serie ausgeführt werden, entfällt die interne Datenübertragung zwischen CPU und I/O-Scheibe, wodurch die Reaktionszeiten auf Werte bis 1 µs sinken.

Zum Start gibt es zwei X20-Module (X20RT8001 und 8201) und ein X67-Modul. Das RT8001 verfügt über vier digitale Eingänge mit variablem Eingangsfilter und weitere vier konfigurierbare digitale Ein/Ausgänge. Die Wandlungszeit beträgt 2 µs. Das Modul RT8201 hat zusätzlich zwei Analog-Eingänge (+/-10 V) mit 12 Bit Auflösung und 5 µs Wandlungszeit. Das IP67-geschützte Modul stellt bei einer etwas anderen Konfiguration der Digitaleingänge zusätzlich einen Analog-Ausgang bereit.

High-Speed ausgelagert: Weil die FPGA-Module die CPU entlasten, gibt es die neuen X20-Controller mit einer Variante mit integrierten Reaction-I/Os.

High-Speed ausgelagert: Weil die FPGA-Module die CPU entlasten, gibt es die neuen X20-Controller mit einer Variante mit integrierten Reaction-I/Os. B&R

Ein anderer Aspekt: Durch die Auslagerung der schnellen Prozesse in FPGA-I/Os wird die Steuerung entlastet und eine Nummer kleiner gewählt werden kann. Deswegen gibt es den neuen X20-Controller auch mit integriertem Reaction-Modul