Steuerungstechnik übernimmt neben der reinen SPS-Anwendung zunehmend Aufgaben aus den Bereichen Motion Control und Sicherheitssteuerung bis hin zu Robotik und Messtechnik. Gefragt ist CPU-Leistung, die Beckhoff mit der Many-Core-Technologie im Industrieserver C6670 bereitstellt.
Der Autor: Dr.-Ing. Josef Papenfort, Produkt- manager Twincat, Beckhoff, Verl
Leistung ist nie genug vorhanden. Schon jetzt werden Maschinen und Anlagen, die vor 10 Jahren noch mit einem Pentium 2 ausreichend ausgestattet waren, mit Core-i7-Prozessoren betrieben. Ein immer höherer Automatisierungsgrad mit einer immer aufwändigeren Visualisierung führt zu erhöhten Leistungsanforderungen. Dazu kommt noch das von Beckhoff propagierte Konzept der Scientific Automation, bei dem Mess- und Regelungstechnik – wie beispielsweise das Condition Monitoring – mit in die Standardsteuerung integriert werden. Hierfür sind Rechenleistung und Speicher gefragt.
Many-Core-Industrieserver unterscheiden sich von ‚normalen‘ PCs durch ihre Architektur. Sie sind mit mehreren Prozessoren – Packages – ausgestattet und jeder Prozessor verfügt wiederum über eine gewisse Anzahl an Cores. Zwei Intel-Xeon-Prozessoren mit jeweils 6, 12 und zukünftig auch 18 Cores werden auf einem Motherboard integriert. Außerdem unterscheiden sich Many-Core-Industrieserver durch ihre Speicherarchitektur von ‚normalen‘ PCs. Jedem Prozessor wird ein individueller separater Speicher zugewiesen. Mit der Automatisierungssoftware Twincat 3 lässt sich nun festlegen, welcher Task auf welchem Kern laufen soll. Zusätzlich bietet die Software die Möglichkeit, auch Kerne für die Twincat Runtime exklusiv zu nutzen. Will heißen: Auf sogenannten ‚Isolated Cores‘ wird kein Microsoft-Betriebssystem mehr ausgeführt. Auf diese Weise ist es einfach möglich, auf einem PC die Windows-Prozesse von den Echtzeitprozessen zu trennen.
Modular und trotzdem zentral
Wie sich ein Many-Core-Industrieserver nutzen lässt, macht folgendes Beispiel klar. Stellen wir uns dazu eine Beispielmaschine vor bestehend aus drei Grundeinheiten: Ein „Loader“ lädt die zu bearbeitenden Teile in die Maschine. Hier kommen verschiedene Module (L0, L1, LR0) zum Einsatz, wobei das Modul LR0 ein Beladeroboter sein soll. Die Basismaschine für die eigentliche Bearbeitung der Teile besteht wiederum aus verschiedenen Modulen (M0 bis M7 und den CNC-Modulen MC0/MC1). Dann sollen die gefertigten Teile in einer Transfereinheit zur weiteren Bearbeitung zur Verfügung gestellt werden. Neben den T0- und T1-Modulen, etwa zur Ansteuerung von Förderbändern, wird auch hier ein Roboter TR0 eingesetzt.
All das lässt sich natürlich auf viele Prozessoren verteilen. Das bedingt aber einen höheren Aufwand für die Kommunikation zwischen den Prozessoren. Außerdem wird die Diagnose schwieriger, weil zuerst die verteilten Daten eingesammelt werden müssen. Zudem müssen die Verwaltung der auf den unterschiedlichen Prozessoren laufenden Software organisiert und Schnittstellen abgesprochen werden.
Mit einem leistungsfähigen PC kann man dagegen weiterhin eine zentrale Steuerung realisieren und verfügt dennoch über Reserven für den weiteren Ausbau. Die unterschiedlichen Module lassen sich dazu beispielsweise auf die einzelnen Kerne der Many-Core-CPU verteilen. Der große Vorteil: Die Modularität bleibt erhalten, obwohl gleichzeitig die Vorteile der zentralen Steuerung genutzt werden können – auf Basis einer zentralen PC-basierten Steuerung.
Natürlich kann auf einer leistungsstarken CPU auch eine Visualisierung ausgeführt werden. Damit sind spezielle Panel-PCs nicht mehr notwendig. Das spart Geld und die Komponentenvielfalt wird reduziert. Da Many-Core-CPUs in der Regel auch über performante Grafikkarten verfügen, können damit auch moderne und ergonomische 3D- oder Multitouch-Applikationen performant ausgeführt werden. Zudem ist die Einbindung von Wearable Devices ein Pluspunkt. I
Halle 9, Stand F06
Info & Kontakt
Beckhoff Automation GmbH & Co. KG
Verl
Tel. 05246/963-0
Hinweis: Der Beitrag „Jeder Prozess kann nun seinen eigenen Rechenkern bekommen“, erschienen in der elektro AUTOMATION 3/2015, S. 38ff., beschreibt detailliert die Many-Core-Technologie.
Teilen:
