Mikroprozessor / Steuerlogikeinheit

Ein Mikroprozessor oder eine Steuerlogikeinheit in einem Regelkreis ist die elektronische Komponente, die für die Ausführung des Regelalgorithmus verantwortlich ist. Sie empfängt kontinuierlich Eingangssignale von Sensoren, die den Systemausgang überwachen, vergleicht diese Daten mit dem gewünschten Sollwert, berechnet die Abweichung und bestimmt die geeignete Korrekturmaßnahme basierend auf der programmierten Steuerlogik (z. B. PID-Algorithmus). Anschließend sendet sie Ausgangssignale an Aktuatoren, um den Systemprozess anzupassen, wodurch der Regelkreis geschlossen und die Systemstabilität und -leistung aufrechterhalten werden. Die Einheit arbeitet durch Ausführen eines gespeicherten Steuerprogramms. Sie tastet analoge Sensorsignale über einen Analog-Digital-Wandler (ADC) ab, verarbeitet die digitalen Daten gemäß dem Regelalgorithmus (z. B. Berechnung von Proportional-, Integral- und Differentialanteilen für einen PID-Regler) und gibt digitale Steuersignale aus. Diese werden oft über einen Digital-Analog-Wandler (DAC) in analoge Form umgewandelt oder als Pulsweitenmodulation (PWM) gesendet, um Aktuatoren wie Ventile, Motoren oder Heizungen anzusteuern und so die Regelgröße zu regulieren. Typische Spezifikationen umfassen eine Versorgungsspannung von 24 V DC ±10 % nach IEC 61131-2, eine Leistungsaufnahme von 5–15 W, einen Betriebstemperaturbereich von -40 bis 85 °C nach IEC 60068-2-1/2 und eine Lagertemperatur von -40 bis 105 °C. Die Einheit kann 8–32 digitale Ein- und Ausgänge, eine analoge Eingangsauflösung von 12–16 Bit und eine Regelkreiszeit von 1–10 ms aufweisen. Der Programmspeicher reicht von 256–1024 KB, der Datenspeicher von 64–512 KB und die Prozessortaktfrequenz von 100–400 MHz. Die Schutzart ist typischerweise IP54–IP65 nach IEC 60529, und die relative Luftfeuchtigkeit beträgt 5–95 % ohne Kondensation nach IEC 60068-2-78. Das Gewicht variiert zwischen 0,5–2,0 kg je nach Gehäuse und I/O-Anzahl. Diese Werte sind Verzeichnisreferenzen und müssen mit dem Hersteller für das spezifische Modell verifiziert werden.

Die Einheit führt ein gespeichertes Steuerprogramm aus. Sie tastet analoge Sensorsignale über einen ADC ab, verarbeitet die digitalen Daten gemäß dem Regelalgorithmus (z. B. PID) und gibt digitale Steuersignale aus. Diese werden über DAC in analoge Form umgewandelt oder als PWM gesendet, um Aktuatoren anzusteuern und die Regelgröße zu regulieren.