Technische Definition
Innerhalb eines integrierten Prozessleitsystems (PCS) dient die Zentraleinheit (CPU)/Steuerung als primäre Rechen- und Entscheidungskomponente. Sie führt das Steuerprogramm aus, verarbeitet Eingabedaten von Sensoren und Feldgeräten, führt Berechnungen durch und sendet Ausgabebefehle an Aktoren und andere Systemkomponenten, um den industriellen Prozess gemäß den definierten Sollwerten und der Logik zu regeln. Die CPU/Steuerung ist eine Komponente, die in der Herstellung von Computer-, Elektronik- und Optikprodukten verwendet wird. Sie ist typischerweise in einem Kunststoff- oder Verbundgehäuse untergebracht und auf einer Leiterplatte (PCB) montiert, die integrierte Schaltungen auf Halbleiter-Siliziumbasis enthält. Das Gerät Schnittstellen mit Eingabe-/Ausgabe-Modulen (I/O), Mensch-Maschine-Schnittstellen (HMIs) und Kommunikationsnetzwerken, um zentrale Steuerung und Überwachung zu ermöglichen. Zu den wichtigsten Parametern gehören Prozessortaktfrequenz (400–1000 MHz), RAM-Kapazität (64–512 MB), Flash-Speicher (128–1024 MB), digitale I/O-Punkte (16–128), analoge Eingangsauflösung (12–16 Bit), Zykluszeit (0,1–10 ms), Betriebs- und Lagertemperaturbereiche (-40 bis 85 °C), relative Luftfeuchtigkeit (5–95 % nicht kondensierend), Schutzart (IP20–IP65), Versorgungsspannung (24 V DC ±10 %), Leistungsaufnahme (5–20 W), Gewicht (0,5–2,0 kg) und Abmessungen (100x75x60 bis 200x150x120 mm). Diese Werte sind Referenzbereiche und müssen für das spezifische Modell und die Anwendung bestätigt werden. Die CPU/Steuerung arbeitet, indem sie kontinuierlich einen Scanzyklus durchläuft: Einlesen von Eingangsstatus von angeschlossenen I/O-Modulen, Ausführen des gespeicherten Steuerprogramms (z. B. Kontaktplan, Funktionsbausteine), Durchführen aller erforderlichen Berechnungen oder PID-Regelalgorithmen und anschließendes Schreiben von Ausgangswerten an die Ausgangsmodule, um den physischen Prozess zu steuern. Sie verwaltet Systemzeit, Kommunikation mit anderen Geräten und übernimmt Fehlerdiagnose. Bei der Beschaffung müssen modellspezifische Spezifikationen, die Einhaltung relevanter Normen (z. B. IEC 60068-2-1/2 für Temperatur, IEC 60068-2-78 für Feuchtigkeit, IEC 60529 für Schutzart) und die Kompatibilität mit der bestehenden PCS-Architektur überprüft werden. Bestätigen Sie immer mit dem rechtlichen Hersteller oder Lieferanten.
Funktionsprinzip
Die CPU/Steuerung arbeitet, indem sie kontinuierlich einen Scanzyklus durchläuft: Einlesen von Eingangsstatus von angeschlossenen I/O-Modulen, Ausführen des gespeicherten Steuerprogramms (Kontaktplan, Funktionsbausteine usw.), Durchführen aller erforderlichen Berechnungen oder PID-Regelalgorithmen und anschließendes Schreiben von Ausgangswerten an die Ausgangsmodule, um den physischen Prozess zu steuern. Sie verwaltet Systemzeit, Kommunikation mit anderen Geräten (HMIs, Netzwerke) und übernimmt Fehlerdiagnose.
