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Thema: Beckhoff SPS - Grundlagen/Performance/Vergleiche

  1. #1
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    Hallo zusammen

    hat vielleicht jemand von Euch ein paar Literaturempfehlungen für den Einstieg in Beckhoff SPS-Systeme? Ich bin sowohl an den Grundlagen der Programmierung interessiert, als auch an Vergleichen mit Siemens Systemen im Bezug auf Performance.

    Insbesondere suche ich nach Antworten auf die folgenden Fragen:
    Kann man Reaktionszeiten im FehlerfallFehlerfall (vom Anliegen eines analogen Fehlersignals an den Eingangsklemmen bis zum Anliegen der Signale für Notabschaltung an den ausgangsklemmen) von <<10us erreichen?
    Wie können schnelle timing signale (jitter & delay <<1us) verarbeitet werden?
    Gibt es OpenSource Tools für die Programmierung/Logikanalyse?


    Hintergrund:
    Vor Kurzem hat meine Abteilung den Auftrag zur Entwicklung und Produktion eines leistungselektronischen Systems an Extern vergeben. Beim ersten Meeting mit dem Entwickungsteam wurde von deren Seite eine Beckhoff SPS für Steuerung/Schutz/HMI vorgeschlagen. Man bevorzuge Beckhoff gegenüber Siemens, weil "schneller", "freie Software", "mehr Leistung fürs Geld". Ich war etwas überrascht auf Grund des Vorschlages, da wir bei hauseigenen Entwicklungen aus mehreren Gründen idR auf SPS verzichten:

    # Zum Schutz der Last müssen analoge Signale von Spannungsteilern und Stromwandlern im Bereich <<10us ausgewertet werden. Im Idealfall verursachen die Sensoren eine Verzögerung um 1us und die Schwellwerterkennung ist nach einer weiteren Mikrosekunde abgeschlossen. Zykluszeiten von SPSen liegen meines Wissens nach deutlich darüber.
    # Die Systeme werden über ein externes Timingsignal synchronisiert und getriggert. Durch Signalverarbeitung erzeugter Jitter sollte <<1us betragen. Wieder werden die Zykluszeiten zum Problem...
    # Die Komplexität beschränkt sich auf das Verwalten der Interlock-Chain und Austausch einer Hand voll Steuersignale (an/aus/standby...) und Statusmeldungen mit der höheren Kontrollebene. Meiner Meinung nach ist eine SPS für sowas völlig überdimensioniert.

    Insbesondere auf Grund der Geschwindigkeits-/Timinganforderungen verwenden wir bei hauseigenen Systemen propritäre Hardware. Hinzu kommt gelegentlich auch noch die Forderung nach erhöhter Strahlenresistenz. Daher kann ich nicht nachvollziehen, wie dies mit einer SPS funktionieren soll. Allerdings beschränkt sich meine Erfahrung auf diesem Gebiet bisher nur auf die Praktikumsversuche damals an der Uni (S7 basierte Modellfabrik).

    In einigen Fällen kamen bei uns auch Siemens Systeme zum Einsatz, die jedoch außerhalb meines Verandwortungsbereiches liegen. Aus Gründen der Ersatzteilhaltung würde ich daher S7 den Vorzug vor Beckhoff geben. Gibt es irgendetwas, das Beckhoff im Bezug auf Performance deutlich von Siemens abhebt und das in der Folge für einen Wechsel sprechen würde? (Ich hoffe, ich trete mit dieser Frage keinen Lagerkampf los^^)


    Gruß,
    Sandra
    Geändert von sanni (15.02.2012 um 20:33 Uhr)
    Zitieren Zitieren Beckhoff SPS - Grundlagen/Performance/Vergleiche  

  2. #2
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    hmm, das sind ganz schön schnelle Zeitanforderungen die du da stellt!

    Aus meiner Erfahrung bringts du eine Beckhoff-Steuerung auf kleinere Zykluszeiten als Siemens Steuerungen (IPC von Beckhoff vs. Microbox IPC427C) Doch auch bei Bockhoff ist die untere Grenze der Zykluszeit bei ca 50 us (ab 50 µs einstellbar (typisch 1 ms))

    Bei Beckhoff kannst du XFC nutzen, damit sind Messungen mit kurzen Abtastraten möglich, aber auch da ist bei 1us Schluss!
    Zu XFC findest du weitere Infos hier: http://www.beckhoff.ch/german/defaul...04902816049033

    Ich persönliche bezweifle, dass die Aufgabe mit einer SPS gelöst werden kann, da braucht es spezielle Messgeräte...

  3. #3
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    Die gängigen Zeiten für SPSen liegen im ms- Bereich. µs kannst du meines Erachtens vergessen. Bei den Reaktionszeiten die Ihr braucht sind Mikrocontroller das Mittel der Wahl.
    Ausserdem sagst du ja selber schon das für die 5 Funktionen die ihr braucht, eine SPS defintiv die Kanone für die Spatzenjagd wäre .....

    SPSen haben zwar den Vorteil das sie für raue Industrieumgebungen augelegt sind, was aber mit Strahlung ist weiss ich nicht. Das einzige was bei uns strahlt sind die Elektriker und Ingenieure wenn sie mal wieder nen Fehler in einer Anlage suchen dürfen.

  4. #4
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    Schon mal vielen Dank für die raschen Antworten! Das bestätigt meine Vermutungen, bzw ich hab doch noch was sinnvolles aus dem Studium behalten
    Es wird wohl darauf hinauslaufen, dass die die schnellen Funktionen auf einem FPGA- oder DSP-Board implementieren werden. Dann stellt sich nur die Frage, wie man das Ganze mit der SPS verbindet und wie das schnelle Timing zu lösen ist. Und wenn das alles auch noch ausgelagert wird, dann ist eine SPS endgültig Overkill...

    Den Mythos, dass die Programmiersoftware bei Beckhoff quelloffen oder zumindest kostenlos sein soll, könnt ihr dann sicher auch entkräften?

    Das mit der Strahlung war nur eine Randbemerkung und trifft in diesem Fall zum Glück nicht zu. Bei den antiken Geräten alla S5 schaut das mit der Tolleranz gegen ionisierende Strahlung garnicht mal so schlecht aus. Kritisch sind idR moderne uCs, FPGAs und Leistungshalbleiter. Meine Kollegen von der Elektronikabteilung führen zu dem Thema gerade hochinteressante Versuche durch.

    Zum Thema Fehlersuche:
    Wie überprüft ihr üblicherweise auf Programmfehler im Feld? Ich bin es gewohnt auf meinen Controller-Boards eine Stiftleiste zu haben, die ich direkt an einen Logicanalyzer (oder Oszilloskop für kleinere Probleme) anschließen kann. Dort kann ich dann ein gutes Dutzend I/O signale und interne Zustände sichtbar machen. Im Debug-Modus und über Boundary-Scan konfigurierbar nochmal so viele. Über die Beckhoff-Seite habe ich diese Software von Autem gefunden. Benutzt ihr sowas regelmäßig?
    Geändert von sanni (15.02.2012 um 20:40 Uhr)

  5. #5
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    IVECO / Magirus hat eine gemeinsame Entwicklung mit einem Institut der Uni Stuttgart gemacht für einen Rechnerverbund aus SPS und schnellen Controller, um aktive Schwingungsdämpfung zu machen.

    http://www.isys.uni-stuttgart.de/for.../index.en.html

    Vielleicht helfen die Links da weiter.
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  6. #6
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    uC sind das Stichwort und es wird wohl in Richtung DSP laufen. Schau dir mal die Sharc-DSPs an. Du brauchst nicht nur einen schnellen uC, sondern auch einen schnellen ADC + BUS und das bekommst du mit DSPs.

    http://www.analog.com/en/processors-...ors/index.html

  7. #7
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    Das mit dem Leiterwagen ist kuhl . Werd ich mich mal reinlesen.

    Zitat Zitat von drfunfrock Beitrag anzeigen
    uC sind das Stichwort und es wird wohl in Richtung DSP laufen. Schau dir mal die Sharc-DSPs an. Du brauchst nicht nur einen schnellen uC, sondern auch einen schnellen ADC + BUS und das bekommst du mit DSPs.

    http://www.analog.com/en/processors-...ors/index.html
    DSPs wären mir zu propritär, die verwenden meine Kollegen nur für schnelle Regelkreise, wenn es sich absolut nicht vermeiden lässt. Ersatzteilhaltung über mehrere Jahre/Jahrzehnte ist praktisch unmöglich. Für einfache Aufgaben mit analogen Bandbreiten im unteren, einstelleigen MHz-Bereich reicht ein Spartan3 FPGA mit einer Hand voll ADCs locker aus. Man hat mehr flexibilität als bei DSPs und harte Echtzeitanforderungen sind in VHDL leichter darzustellen, als bei uC Assembler. Entsprechende Boards haben wir bereits mit guter Erfahrung im Einsatz. Alles nicht mein Fachbereich, da ich eher auf der Leistungs/Hochspannugnsseite beheimatet bin, aber mal schauen, was der externe Designer sagt.

  8. #8
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    Dein Argument mit der Ersatzteilversorgung ist bzgl. der uC etwas seltsam. FPGAs unterliegen einem ebenfalls recht schnellem Produktwechsel. Nu ja, wenn der Preis nicht interessiert ist und die VHDL-IP schon vorhanden ist, sollte ein FPGA es tun.

  9. #9
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    Du hast natürlich recht, dass generell in der Mikroelektronik ein heute verwendetes Bauteil morgen oft schon obsolet ist. Die Ersatzteilproblematik bezog sich besonders auf DSPs. Bei Präzisionstiming-Aufgaben kommen Ucs nicht in Frage, weil die durch ihre caching Algorithmen, etc. den mühsam klein gehaltenen Jitter wieder versauen. Optimal fürs timing wäre natürlich eine CPLD, was man sich aber mit eingeschränktem Pogrammumfang erkaufen würde.
    Wir haben viele Systeme mit einer Version des Motorola 68k uC im Einsatz. Das verwendete Bauteil kann man seit über 20 Jahren (pinkompatibel!) einzeln nachkaufen. Bei FPGAs schaut es zwar nicht ganz so gut aus, jedoch kann man hier dank fortschreitender Miniaturisierung und nahezu beliebiger Konfigurierbarkeit ein aktuelles/kleineres Modell mit Adapterplatinen nachrüsten. Oder man nimmt sich ein fertiges Design für ein Board und copy-pastet einfach den neuen Chip rein. Der VHDL code kann bei einfachen Anwendungen meist 1:1 auf das neue Teil umkompiliert werden.

  10. #10
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    Design lieber ein generalisiertes IO-Steuerungs-Modul und dann ist es egal was das Innenleben ausmacht. Das soll in deinem Fall heissen, schnelle Aus- und Eingänge für die C-Schiene und JTAG-Kontakt für die Programmierung von FPGA oder DSP. Die DSP von AD gibts übrigens schon recht lange und sie sind recht billig. Wenn ihr den Auftrag an ein Ing-Büro gebt, sollte es billiger als Selbstbasteln sein. Die haben nämlich die Werkzeuge schon bezahlt und sind routiniert. Zb. die hier

    http://www.datarespons.com/en/Compan...eople/Germany/

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