ControllerArchitekturen

Controllerarchitekturen bezeichnen die Strukturierung von Systemen, in denen eine Steuereinheit Entscheidungen trifft und Eingaben in Ausgaben überführt. Der Begriff wird in verschiedenen Bereichen verwendet, von eingebetteten Systemen über industrielle Automatisierung bis hin zu Softwarearchitekturen. Ziel ist es, die Komplexität zu beherrschen, Anpassbarkeit zu ermöglichen und Reaktionszeiten zu sichern.

Im Umfeld der industriellen Automatisierung unterscheiden sich zentrale und verteilte Architekturen. Zentrale Controller bündeln Verarbeitung und Logik in einer einzelnen Einheit, während verteilte Architekturen Funktionen auf mehrere Controller übertragen, die über Busse oder Netzwerke kommunizieren. Leittechnische Systeme verwenden typischerweise PLCs (Programmable Logic Controllers) oder DCS (Distributed Control Systems). Wichtige Merkmale sind deterministische Abläufe, Echtzeitfähigkeit, Zuverlässigkeit und Sicherheitsanforderungen. Kommunikationsprotokolle wie Fieldbus, Ethernet/IP oder Profinet spielen eine Rolle.

Auf Softwareebene umfasst Controller-Architekturen oft Entwurfsmuster wie das Model-View-Controller (MVC). Der Controller fungiert als Vermittler zwischen Modell (Datenlogik) und Sicht (Benutzeroberfläche). Varianten wie HMVC oder MVP ermöglichen modulare Skalierung und bessere Testbarkeit. Im Gegensatz zu reinem Router- oder Handler-Ansatz betont MVC die Trennung von Verantwortlichkeiten und fördert lose Kopplung und Wiederverwendbarkeit.

Bei beiden Bereichen sind Realzeit, deterministische Reaktionen, Fehlertoleranz und Wartbarkeit entscheidend. Architekturen sollten klare Schnittstellen, klare Verantwortlichkeiten und geeignete Abstraktionsstufen vorsehen, damit Änderungen lokal gehalten und Tests erleichtert werden.

Die Wahl einer Controllerarchitektur hängt von Anforderungen an Timing, Skalierbarkeit, Integrationsgrad und Sicherheitsanforderungen ab. Eine gründliche Anforderungsanalyse, Simulation und schrittweise Implementierung helfen, die passende Struktur zu bestimmen.