ENGINEERINGNET.BE - Dat is niet evident, want deze reactietijd is afhankelijk van het samenspel van diverse factoren. «Maar dankzij de FPGA-technologie zijn we er nu in geslaagd», bevestigt Anton Meindl, Business Manager Controls bij B&R in Oostenrijk.
De klassieke I/O-techniek werkt met minimale reactietijden van typisch 1ms», stelt Meindl. Daarbij tast de ingangsdriver van de I/O-module het 24V-ingangssignaal af en zet het om in een digitaal signaal, dat dan via Real-time ethernet in de CPU van een PLC of industrie-PC terecht komt. De CPU verwerkt vervolgens het signaal en zendt het via dezelfde weg terug naar de I/O-module, waarna de uitgangsdriver het opnieuw omzet en naar de eindbestemming stuurt.
«De uiteindelijke reactietijd is altijd van het samenspel van meerdere factoren afhankelijk», aldus Meindl, «namelijk van de performantie en de belasting van het netwerk en het aantal knooppunten, maar ook van de performantie en de belasting van de CPU.»
Vermits alle processen sequentieel worden afgehandeld, is daarvoor onvermijdelijk een minimale tijd nodig, typisch rond 1ms, een ondergrens die tot nu nauwelijks kon doorbroken worden. «Maar», stelt Meindl, «voor veel toepassingen is dat eigenlijk te lang. Dat is bijvoorbeeld het geval in een snelle afvulinstallatie voor drankflessen, waarbij de besturing het signaal dat een fles volledig gevuld is, zo snel mogelijk moet verwerken om elke druppel overvulling te vermijden.»
FPGA: parallel processen
Speciaal voor dit type hypersnelle en kritische toepassingen ontwikkelden de ingenieurs van B&R een technologie die ze 'reACTION technology' doopten. Daarbij hadden ze zich als centraal doel gesteld de grens van 1 µs te slopen en de signaalverwerking in de I/O-modules zelf te integreren.
Dat maakten ze waar door in de I/O's met een standaard FPGA-bouwsteen te werken en daar een toepassingsafhankelijk, met behulp van FBD conform IEC 61131-3 geschreven programma in te laden. «Onze keuze voor FPGA had vooral te maken met de mogelijkheid om parallel processen af te handelen», licht Meindl toe.
In de praktijk nemen de FPGA en zijn FBD-programma bepaalde sturingsfuncties over van de CPU. En doordat de verschillende FPGAs functieblokken parallel en niet sequentieel verwerken - wat de CPU wel doet - benodigt de hele cyclus automatisch minder tijd.
Voor High én Low End
De hamvraag: wat heeft de afnemer - de machine- en installatiebouwer - aan deze nieuwe stuurtechniek? Vooral de mogelijkheid om via B&R's software Automation Studio 4 een FBD-programma op een PC te ontwikkelen en die vervolgens in een FPGA te laden, biedt mooie perspectieven, 'want oneindig herbruikbaar, éénmaal ontwikkeld'.
«Meer nog», stelt Meindl, «het kan on-the-fly gebeuren. Een afvulinstallatie waar voortdurend grote en kleine flessenbatches elkaar afwisselen, hoeft niet stilgelegd te worden: het volstaat om het andere FBD-programma in de FPGA te laden. Programmeren via FBD en conform IEC 61131-3 past bovendien perfect bij de openheid van onze systemen.»
