1.前言

reACTION技術可將工業自動化應用中的響應時間降至1μs。貝加萊已經使用標準硬件設計出這種新型極速控制技術，其編程符合IEC61131標準。這使得其在顯著提升性能的同時卻無需花費額外費用。

在許多應用中，控制速度會直接影響產品質量。“例如，在PET制瓶中，壓力必須得到非常精確的控制，”貝加萊控制事業部經理AntonMeindl解釋道。“控制精度越高，你就能使瓶壁變得越薄。”其它例子還包括在注塑應用中所需高精度的速度和位置控制。高速控制功能在印刷業中也是必不可少的。“將紙張送入機器時會對其邊緣進行快速檢測，”Meindl說道。能從極速響應時間中獲得潛在收益的應用幾乎數不勝數。而傳統I/O技術可實現的最小響應時間則約為1ms。“對于一些應用而言，1毫秒已經不再足夠快了，”Meindl說道。“在飲料灌裝線上，控制技術需要以更快的速度處理液位傳感器信號以達到最佳的灌裝效果。”傳統方案中的響應時間會受到一些因素的影響，例如網絡性能或網絡上的節點數，以及網絡流量和控制器性能。在常規的信號處理中，I/O模塊中的輸入驅動器會讀取輸入信號，并將其轉換成邏輯信號。然后，此信號通過網絡被發送給PLC，信號經PLC處理后被發送回該模塊。輸出驅動器會再次將其轉換并發出。因此，這種方法無法將響應時間降至遠低于毫秒范圍。

2.1μs響應時間

“當我們在開發reACTION技術的時候，我們的目標是通過盡可能多地將其直接集成到I/O模塊中來加快信號處理，”Meindl說道。“與此同時，我們又不想犧牲一體化軟件管理的優勢。”這種全新的貝加萊解決方案將接收輸入信號到發送控制信號之間的間隔時間降至1μs。該技術本身是基于集成FPGA芯片的I/O模塊。“我們使用FPGA芯片是因為它具備同時快速處理信號的能力，”Meindl解釋道。FPGA連接約10個功能塊的處理時間約為0.8μs。

3.快捷的FPGA編程

貝加萊開發人員所面臨的一大挑戰與FPGA編程有關。“我們發現了一個非常好的解決方案，”Meindl說道。機械制造商現在可以在他們熟悉的AutomationStudio開發環境中對FPGA進行管理和編程。他們可以通過使用IEC61131功能塊來開發程序和參數；通過交換過程變量來處理I/O和CPU任務之間的通信。既可以使用邏輯運算符如AND、OR、XOR和NOT，也可以使用算術運算符如ADD、SUB、MUL和DIV以及浮點運算、PWM、比較器功能和計數器。通過功能塊創建的連接可以像普通控制代碼一樣進行測試。通過執行控制器上的模塊可以進行仿真。如果一切進行正常，那么隨后軟件功能就會被分配給AutomationStudio硬件配置中的各個硬件組件。“通過使用貝加萊客戶已經習慣的同樣簡單的軟件開發方法，reACTION技術開啟了極速自動化的嶄新空間，”Meindl說道。為了使應用程序盡可能具有普遍性，功能塊可以被加載到模塊中隨時用于本地執行。使用貝加萊AutomationStudio工程平臺中的功能塊編輯器在相應的reACTION庫中對FPGA進行編程，如圖1所示。

4.優點

-->響應時間1微秒

-->大幅降低CPU負載

-->編程符合IEC61131標準

-->集中管理程序

-->集成參數管理

5.靈活且快速的reACTION技術

reACTION技術將信號處理直接集成在模塊中，從而將系統總線和中央控制器排除在響應時間問題之外。“reACTION技術能夠提供的極速性能始終如一，”Meindl說道。市場上的其它方案要么無法提供相同的速度，要么在靈活性和編程方面受到機械制造商的不必要的限制。通過使用reACTION技術進行信號處理，輸入驅動器可以以20ns的分辨率對輸入信號進行采樣，并將其轉換成邏輯信號。然后，FPGA會以1μs的循環時間對信號進行處理，再將結果發送回I/O模塊的輸出驅動器。該模塊最后將其轉換并生成物理信號。換言之，FPGA承擔了某些控制功能的職責，并減小了PLC上的負載。貝加萊為其X20和X67（如圖2）系列I/O模塊以及X20緊湊型控制器提供reACTION技術。

“由于reACTION技術承擔起了很大一部分的負載處理任務，因此可以使用較小的PLC，”Meindl說道。這意味著機械制造商可以使用毫秒級控制器實現微秒級控制響應。“用戶現在決定使用多大的處理器是基于應用程序的平均負載，而不是一些特定功能所需要的最大速度，”Meindl補充道。

6.極速模塊，極速控制

reACTION技術可用于X20和X67I/O模塊以及新的X20緊湊型控制器。三個帶不同I/O配置的模塊可以應用該技術，包括兩個X20模塊（X20RT8001和X20RT8201）以及一個X67模塊（X67BC81RT）。

每個防護等級為IP20的X20模塊都有四路帶變量輸入濾波器的數字量輸入以及另外四路可配置的物理轉換時間低于2μs的數字量I/O點。X20RT8201模塊額外擁有兩路帶12位分辨率和5μs轉換時間的模擬量輸入（+/-10V）。X67模塊具有IP67防護等級，可以提供兩路24VDC數字量輸入，三路5VDC輸入以及四路可配置的I/O點。除了兩路模擬量輸入之外，還集成了一路帶12位分辨率的模擬量輸出（+/-10V）。貝加萊為兩款緊湊型控制器X20CP1381-RT和X20CP1382-RT提供了reACTION技術。這些緊湊型控制器可以使用200MHz或400MHz處理器。根據不同的應用可選256MBRAM和16kB非易失性RAM。內置閃存可提供最大4GB的應用程序和數據存儲。控制器都配備了Ethernet、USB和RS232接口。在這兩種性能等級的控制器中，也都可以使用集成的POWERLINK和CAN接口。