Echtzeitsysteme

Echtzeitsysteme sind häufig in industriellen Anwendungen vorzufinden – beispielsweise in der Prozessautomatisierung oder Produktions- und Steuerungstechnik. Denn hier kommt es ganz besonders darauf an, dass Anwendungsprogramme unmittelbar – d. h. mit Antwortzeiten im Millisekunden-Bereich – auf Änderungen reagieren müssen.

Insofern lassen sich Echtzeit-Systeme (real-time operating systems, kurz RTOS) als Datenverarbeitungssysteme definieren, bei denen die Anwendungssoftware die ständig eingehenden Daten innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne nach deren Entstehen verarbeitet und diese dann im System sofort wieder verwendet.

Aufgaben eines Echtzeitsystems
  • Erfassung von Daten
  • Auswertung dieser Daten innerhalb eines vorgegebenen Zeitraums
  • Reaktion durch Ausgabe von Steuerdaten
  • Ständige Überprüfung des Geschehens, um die Sicherheit der zu steuernden Prozesse zu gewährleisten
  • über den Zustand des Systems informieren
  • Abläufe protokollieren, dokumentieren und aufbereiten (Visualisierung)
Einsatzgebiete von Echtzeitsystemen

Echtzeit-Systeme werden zur unmittelbaren Steuerung und Abwicklung von Prozessen eingesetzt, z. B. in der Regelung und Steuerung von Motoren, in Automatisierungsanlagen der Industrie, in der Prozessleittechnik oder in der Robotik.

Hierbei handelt es sich meist um sehr komplexe Echtzeitsysteme, da viele verschiedene Prozesse gleichzeitig und mit unterschiedlicher Priorität ablaufen – geregelt durch ein ebenso komplexes Echtzeitbetriebssystem.

Weitere Anwendungsgebiete sind Multimedia-Systeme, wobei man hier von „weichen“ Echtzeit-Systemen spricht, da das Überschreiten einer Deadline zur Datenverarbeitung nur zu Qualitätsbeeinträchtigungen führt (z. B. „ruckelndes“ Bild in einer Videokonferenz), jedoch keine weiteren gravierenden, ggf. sogar schadenbringende Auswirkungen hat.

Anwendungsbeispiel: Bandlaufregelung

EMG Automation GmbH ist Weltmarktführer und Innovationstreiber für Bandlaufregelungen und konzentriert sich auf die Fertigungsautomation von kontinuierlichen Produktionsprozessen in der Stahlindustrie für den Bereich Flachstahlprodukte. Die Stahlbänder müssen prozessbedingt anlagenmittig geführt werden. Die berührungslosen Messsensoren detektieren die aktuelle Bandposition, über den eigens entwickelten und gefertigten Bandlaufregler wird die Aktorik entsprechend angesteuert, um die geforderte Bandmittenposition präzise zu führen.

Die Anforderungen an die Mess- und Regelungstechnik variiert stark, so gibt es säurebeständige Sensoren für Applikationen in der Beize ebenso Sensoren für den Hochtemperaturbereich in einem Rekristallisations­ofen mit Temperaturen von über 1.000°C. Bei dieser Applikation wird der neu entwickelte, radarbasierte Bandmittensensor EMG-Vivaldi® eingesetzt. Der EMG-Vivaldi®-Sensor ist an die Ofenaußenwand montiert und „schaut“ durch die Ofenwand. Der große Kundennutzen liegt darin, dass sich keine Sensorteile innerhalb des heißen Ofens befinden. Die große Menge an Messdaten werden in einem echtzeitfähigen Betriebssystem ausgewertet um am Ende die Bandmittenposition zu erhalten. Mit Unterstützung von L&R wurde der richtige Box-PC ausgewählt und ein partnerschaftlicher Lieferant gefunden.

Ein 7“-Touchpanel als Visualisierungs- und Bedieneinheit für Messpunkte und Parameter ist meist in der Schaltschranktüre verbaut. Ein Smart Device als Handy oder Tablet trägt heute jeder wie selbstverständlich mit sich. Die Apps sind nicht nur im Bereich der Konsumgüter angesagt sondern finden ihren Einzug immer mehr im industriellen Umfeld der Automatisierungs­technik. Aus diesen Gründen beschäftigt sich die EMG Automation mit den Möglichkeiten diese Technologien auch in der recht konservativen Stahlindustrie zu nutzen und den innovativen Technologieeinsatz voranzutreiben. In einem Gemeinschaftsprojekt von EMG Automation und L&R wurde testweise eine native App als Prototyp zur Visualisierung und Bedienung der Bandlaufregelung erprobt.

 

Besonderheiten:

  • Dank EMG-Vivaldi® keine Sensorteile im Ofeninneren
  • Mit Hilfe des richtigen Box-PCs verhindert die Bandlaufregelung das seitliche Auswandern des Bandes (und damit Beschädigungen am Produkt oder der Anlage)