Echtzeitfähigkeit

Echtzeitfähigkeit bezeichnet die Eigenschaft eines Systems, Verarbeitungsaufgaben innerhalb definierter und garantierter Zeitgrenzen zuverlässig abzuschließen. In der industriellen Automatisierung ist Echtzeitfähigkeit eine zentrale Anforderung an Steuerungssysteme, da die Korrektheit der Funktion nicht nur vom logisch richtigen Ergebnis, sondern auch vom Zeitpunkt seiner Erzeugung abhängt. Es wird zwischen harter Echtzeit, bei der eine Fristüberschreitung zu schwerwiegenden Folgen (z. B. Maschinen- oder Personenschäden) führen kann und die definierte Reaktionszeit niemals überschritten werden darf, und weicher Echtzeit unterschieden, bei der die Reaktionszeit nur statistisch garantiert wird und gelegentliche Überschreitungen lediglich zu Qualitätseinbußen, nicht jedoch zu Schäden führen. Daneben existiert in der Fachliteratur auch der Begriff der festen Echtzeit (firm real-time), bei der ein Ergebnis nach Fristüberschreitung zwar unbrauchbar, das System aber nicht gefährdet ist. Echtzeitfähige Steuerungssysteme nutzen deterministische Betriebssysteme oder Echtzeit-Erweiterungen, die eine vorhersagbare Aufgabenplanung (Scheduling) mit garantierten Latenzzeiten sicherstellen. Für SPS-Systeme bedeutet Echtzeitfähigkeit konkret, dass der Programmzyklus inklusive I/O-Aktualisierung innerhalb der definierten Zykluszeit reproduzierbar abgeschlossen wird. Bei Soft-SPS-Lösungen auf PC-Basis wird Echtzeitfähigkeit durch spezielle Echtzeit-Betriebssysteme oder Hypervisor-Lösungen realisiert. Feldbussysteme wie EtherCAT oder PROFINET IRT sind auf deterministische Kommunikation ausgelegt; dabei bietet PROFINET RT weiche Echtzeitfähigkeit, waehrend PROFINET IRT mittels isochroner Zeitschlitze harte Echtzeitanforderungen mit Zykluszeiten unter 1 ms und Jitter im Mikrosekundenbereich erfuellt.