Definition und Bedeutung:
Die Zykluszeit (engl. Scan Time oder Cycle Time) ist die Dauer, die eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) für einen kompletten Durchlauf ihres Anwenderprogramms benötigt. Sie ist der wichtigste Parameter für die Geschwindigkeit und Reaktionsfähigkeit einer SPS.
Die Zykluszeit wird typischerweise in Millisekunden (ms) oder Mikrosekunden (µs) angegeben und kann je nach Komplexität des SPS-Programms, der Anzahl der I/O-Punkte, der Art der CPU und der Kommunikationslast variieren.
Relevanz in der Automatisierungstechnik:
Die Zykluszeit ist von entscheidender Bedeutung für die Echtzeitfähigkeit und den Determinismus von Automatisierungssystemen:
- Reaktionsgeschwindigkeit: Die maximale Reaktionszeit einer SPS auf ein Eingangssignal ist direkt von ihrer Zykluszeit abhängig. Ein Signalwechsel am Eingang wird frühestens im nächsten Zyklus erkannt, und eine Ausgangsänderung erfolgt frühestens am Ende dieses Zyklus.
- Determinismus: Eine konstante oder vorhersagbare Zykluszeit ist entscheidend für das deterministische Verhalten der SPS.
- Anlagenanforderungen: Für schnell ablaufende Prozesse oder hochdynamische Bewegungssteuerungen (Motion Control) sind sehr kurze Zykluszeiten erforderlich (z.B. unter 1 ms). Für weniger zeitkritische Aufgaben reichen auch längere Zykluszeiten.
- Programmkomplexität: Ein komplexeres oder größeres SPS-Programm benötigt mehr Rechenzeit und führt zu einer längeren Zykluszeit.
- CPU-Leistung: Leistungsstärkere CPUs können Programme schneller abarbeiten und somit kürzere Zykluszeiten erreichen.
- Kommunikationslast: Umfangreiche Kommunikation über Feldbusse oder Industrial Ethernet kann die Zykluszeit beeinflussen.
- Zykluskontrolle: Ein Watchdog-Timer überwacht die Einhaltung der maximalen Zykluszeit.
Optimierung der Zykluszeit:
- Effiziente Programmierung: Optimierung des SPS-Programms für kürzere Laufzeiten.
- Leistungsstärkere CPU: Wahl einer schnelleren SPS-CPU.
- Strukturierung des Programms: Aufteilung in Tasks mit unterschiedlichen Prioritäten.
- Nutzung von Technologie-Modulen: Auslagerung rechenintensiver Aufgaben an spezialisierte Hardware.
- Optimierung der Kommunikation.
Die Zykluszeit ist eine der wichtigsten Kenngrößen bei der Auslegung und Optimierung von Automatisierungssystemen.
→ Siehe auch: Zyklus, Programm-Zyklus, Echtzeitfähigkeit, SPS, Watchdog, Motion Control, Determinismus
