VL05 SPS Flashcards
Klassifizierung der Steuerungstechnik nach Art der Realisierung
Technische Realisierung:
- Verbindungsprogrammiert
- Speicherprogrammiert
Signalverarbeitung
- Synchron
- Asynchron
Signalverarbeitung - Asynchrone Steuerung
“Eine asynchrone Steuerung ist eine ohne Taktsignal arbeitende Steuerung, bei der Ausgangssignaländerungen nur durch Änderungen der Eingangssignale ausgelöst werden”
Bsp.: Relaisteuerung, elektronische Steuerung
Vorteil: sofortige Übernahme der Eingangssignale
Nachteil: Entstehung von fehlerhaften Ergebnissen durch Signalwettläufe (Hasards/Races)
Signalverarbeitung - Synchrone Steuerung
“Eine synchrone Steuerug ist eine Steuerung, bei der die Signalverarbeitung von Ein- und Ausgangssignalen synchron zu einem internen Taktsignal erfolgt”
Bsp.: Mikosprozessor-basierte Steuerung (SPS)
Vorteil: gleichzeitiges Lesen aller Eingangssignale und Bildung von Ausgangssignalen
Nachteil: Änderungen der Eingangssignale werden erst nach Ablauf der Zykluszeit und Wiederholung des Einlesens erkannt
Speicherprogrammierbare Steuerung nach IEC 1131
Definition: Ein digital arbeitendes, elektronisches System für den Einsatz in industriellen Umgebungen mit einem programmierbaren Speicher zur internen Speicherung der anwenderorientierten Steuerungsanweisungen zur Implementierung spezifischer Funktionen wie:
- Verknüpfungssteuerung
- Ablaufsteuerung
- Zeit-, Zähl- und arithmetische Funktionen
Vorteile der SPS
- Flexibilität
- geringer Platzbedarf
- hohe Zuverlässigkeit
- Geringe Kosten
- gute Vernetzungsmöglichkeiten
Konventionelle Datenverarbeitung
- Datenorientierte Programmbearbeitung
- Prinzipiell wird das Programm nach dem Start einmal durchlaufen
- Standardsprachen bei der Programmierung (C, PASCAL etc…)
- Standardbetriebssysteme
Datenverarbeitung SPS
- E/A-orientierte Programmbearbeitung
- Programmbearbeitung in Echtzeit, zyklisch oder ereignisorientiert
- keine Warteaktionen auf Peripherieaktionen
- Programmierung mit speziellen SPS-Sprachen (KOP, AWL, FUB, ST, AS)
- Es gelangen überwiegend herstellerspezifische echtzeit-Betriebssysteme zum Einsatz
Echtzeitfähigkeit
Eigenschaft, das SPS-System ständig ablaufbereit zu halten, damit es innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne auf Ereignisse eines technischen Prozesses reagieren kann
Unterbrechungsfähigkeit
Fähigkeit zum Anhalten eines aktiven SPS-Programms, welches durch ein Ereignis bewirkt wird und Starten eines höherprioren SPS-Programms
Die ideale SPS
- mechanisch, thermisch, elektrisch robust
- kompakt
- einfache Anschlusstechnik, Installation und Konfiguration
- wartungsfreier Betrieb
- geringer Preis
- Langlebigkeit
Anforderungen an ein Echtzeit-Multitasking-Betriebssystem
- Rechtzeitigkeit
- Beginn der Programmausführung nach maximal zulässiger Zeit
- Einhaltung von Deadlines
- Verwaltung von Routineaufgaben
- Hohe Zuverlässigkeit
Preemptive scheduling
Preemptives Multitasking ist das wesentliche Kennzeichen von Echtzeit-Betriebssystemen.
Tasks höherer Priorität können jederzeit laufende Tasks unterbrechen
Echtzeitbearbeitung
Bearbeitung, bei der das Programm synchron zum Prozess läuft => garantiert rechtzeitige Reaktion
Echtzeit härte/weiche
Harte Echtzeit: Deadlines sind zwingend einzuhalten
weiche Echtzeit: Überschreitung der Echtzeit in Grenzen erlaubt
kooperatives Multitasking
Nicht für Echtzeitbearbeitung geeignet, da nur Tasks nur unterbrochen werden können, wenn sie dazu bereit sind
preemptives Multitasking
Verfahren, bei dem Tasks zu jeder Zeit unterbrochen werden können. Für harte Echtzeitbearbeitung geeignet
Scheduler
legt fest, welche Task als nächstes bearbeitet wird
Task-Latenzzeit
Zeitspanne vom Eingang der Startanforderung für eine Task bis zum Übergang in den Zustand der Ausführung
Interrupt-Latenzzeit
Zeitspanne vom Eintritt eines Interrupts bis zur kontrollierten Übernahme durch eine Interrupt-Behandlungsroutine
Context-Switching
Wechsel von einer Task zur anderen
Ressourcen
Alle Hilfsmittel, die ein Programm zur Erfüllung seiner Aufgaben benötigt
Semaphore
Flag zur Synchronisation von Zugriffen auf gemeinsame Ressourcen
Mutual Exclusion
Synchronisationsverfahren, bei dem Systemdienste der Taskverwaltung wechselseitig durch Semaphoren gesperrt werden
