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Embedded System oder speicherprogrammierbare Steuerung (SPS)?

In der Automatisierungstechnik sind sowohl Embedded-Systeme als auch speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS) essenzielle Komponenten. Doch welches System ist am besten für mein (neues) Produkt geeignet?

In der Automatisierungstechnik sind sowohl Embedded-Systeme als auch speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS) essenzielle Komponenten. Beide Systemarten bieten spezifische Vorteile, abhängig von den Anforderungen und der Komplexität der Anwendung. Hier ist ein strukturierter Vergleich der beiden Technologien, der bei der Entscheidungsfindung helfen kann.

Embedded System vs. SPS

  • Embedded-Systeme sind äußerst anpassungsfähig und können für eine breite Palette von Anwendungen programmiert werden. Sie lassen sich in bestehende Systeme integrieren und auch nachträglich anpassen oder erweitern. Dabei kann sowohl ein Applikationsprozessor als auch ein Microcontroller ein Embedded System sein.
  • SPS wurde speziell für die Steuerung und Regelung von industriellen Prozessen entwickelt. Sie bieten robuste und zuverlässige Lösungen für Automatisierungsaufgaben und sind besonders in industriellen Umgebungen weit verbreitet.
  • Embedded-Systeme (unter Microcontroller) bieten die Fähigkeit, in Echtzeit zu operieren, was sie ideal für Anwendungen macht, die schnelle Reaktionszeiten erfordern, wie in der Robotik oder Medizintechnik.
  • SPS sind ebenfalls auf schnelle und präzise Steuerungsaufgaben ausgelegt. Sie nutzen oft spezielle Echtzeitbetriebssysteme, die deterministische Verarbeitung und geringe Latenzzeiten sicherstellen, was in der Prozesssteuerung und bei sicherheitskritischen Funktionen unerlässlich ist.
  • Embedded-Systeme können in verschiedenen Hochsprachen und mit "linearem Code",  wie C/C++, Python oder Java programmiert werden, je nach Anwendungsanforderungen. Für hardwarenahe Funktionen werden oft auch Assemblersprachen verwendet.
  • SPS nutzt spezielle grafische und textbasierte Programmiersprachen wie IEC 61131-3, Structured Text (ST), Ladder Logic (LD) oder Function Block Diagram (FBD), die speziell auf industrielle Automatisierungsbedürfnisse zugeschnitten sind. Diese basieren auf Zykluszeiten.
  • Embedded-Systeme verwenden vielfältige Hardwarekomponenten, von einfachen Single-Board-Computern bis zu maßgeschneiderten Schaltungen, was eine flexible Anpassung an unterschiedliche Budgets und technische Anforderungen ermöglicht.
     
  • SPS besteht aus robusten Hardwareeinheiten, die für den Dauerbetrieb in industriellen Umgebungen optimiert sind und extremen Bedingungen standhalten.
  • Embedded-Systeme können nahtlos in größere Systeme integriert werden und übernehmen oft eine Vielzahl von Funktionen von der Sensorik und Datenverarbeitung bis zur Cloud-Anbindung.
     
  • SPS sind häufig das Rückgrat industrieller Automatisierungssysteme und werden vor allem zur Steuerung von Maschinen und Anlagen eingesetzt.
  • SPS: Bei der Verwendung von speicherprogrammierbaren Steuerungen in kleineren Stückzahlen (unter 100 Stück) kann oft ein wirtschaftlicher Vorteil erzielt werden. SPS-Systeme weisen geringe Einmalkosten auf, da sie standardisierte, sofort einsatzbereite Einheiten sind, die speziell für industrielle Anwendungen konzipiert wurden.

    Dies macht sie besonders attraktiv für kleinere Produktionsmengen oder Anwendungen, wo eine individuelle Anpassung der Hardware nicht erforderlich ist.
     
  • Embedded-Systeme: Bei größeren Serien zeigen Embedded-Systeme ihre finanziellen Vorteile. Obwohl die initialen Entwicklungskosten für ein maßgeschneidertes Embedded-System höher sein können, lassen sich diese Kosten über die größere Stückzahl verteilen.

    Die Einzelkosten der Hardware fallen in der Regel deutlich niedriger aus, was insbesondere bei hohen Stückzahlen die gesamten Projektkosten signifikant reduziert. Dies wird dadurch begünstigt, dass die Komponenten für Embedded-Systeme oft aufgrund ihrer Massenmarktverfügbarkeit günstiger sind und eine flexible Anpassung an spezifische Anforderungen ermöglichen.

Fazit

Die Entscheidung zwischen SPS und Embedded-Systemen in der Automatisierungstechnik sollte nicht nur aufgrund technischer Spezifikationen, sondern auch unter Berücksichtigung der geplanten Stückzahlen und der damit verbundenen Kostenstruktur getroffen werden.

Während SPS bei geringeren Stückzahlen und standardisierten Anforderungen finanziell attraktiv sind, bieten Embedded-Systeme bei umfangreicheren Produktionen und der Notwendigkeit spezifischer Anpassungen erhebliche Kostenvorteile, können jedoch im Nachhinein auch nicht mehr angepasst werden.

Sowohl Embedded-Systeme als auch SPS bieten einzigartige Vorteile und sind entscheidend in der Automatisierungstechnik. Die Wahl zwischen ihnen sollte basierend auf den spezifischen Anforderungen wie Kosten, Lebensdauer des Produkts, Umgebungsbedingungen und Wartungsbedarf getroffen werden.

Arbeit an der EMS Broschüre von Ginzinger

Ginzinger setzt auf Embedded Systeme

Ginzinger electronic systems hat jahrelange Erfahrung in der Entwicklung kundenspezifischer Embedded Systems. Dabei setzen wir darauf, dass alle Komponenten von uns produziert und richtig aufeinander abgestimmt werden. Ginzinger kümmert sich deshalb nicht nur um die Programmierung der Software, sondern auch um die Produktion  des gesamten Produktes. Perfekt aufeinander abgestimmte Hardware- und Softwarekomponenten bilden die Plattform für Ihr Gerät.

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