Das MX-System ergibt mit der robusten Baseplate und aufgesteckten Funktionsmodulen

Bild 01: Das MX-System ergibt mit der robusten Baseplate und aufgesteckten Funktionsmodulen aus den Bereichen IPC, IO, Motion, Relais und System eine hochflexible und schaltschranklose Automatisierungslösung in Schutzart IP67 (Quelle: Beckhoff)

Während die ersten speicherprogrammierbaren Steuerungen nur die Steuerungsfunktionen von Maschinen und Anlagen übernommen haben, stellt die heutige PC-basierte Steuerungstechnik die Kernfunktion in automatisierten Fertigungsprozessen dar. IO, Antriebstechnik, Sicherheitstechnik, Dateneingaben, Anbindungen an übergeordnete Systeme bis hin zu Bildverarbeitungsaufgaben – alles wird von der zentralen Steuerung erledigt. Diese Zunahme an Aufgaben erklärt, warum Schaltschränke trotz immer kleinerer und leistungsstärkerer Elektronik sowie mit integrierten Sicherheitsfunktionen nicht kompakter geworden sind. Oftmals ist sogar das Gegenteil zu beobachten: Durch zusätzliche automatisierte Maschinenfunktionalitäten ist die Anzahl der funktionsspezifischen Komponenten in den Schaltschränken kontinuierlich gestiegen.

Ein konventioneller Schaltschrank kann in der Regel in verschiedene Bereiche eingeteilt werden:

  • Energie-Einspeisung, Absicherung und Verteilung,
  • Erzeugung und Absicherung von Hilfsspannungen,
  • Ablaufsteuerung mit den Ein- und Ausgängen,
  • Ansteuerung von Motoren sowie
  • Anschlussebene für die Feldgeräte.

Vergleicht man die Schaltschranktechnik der vergangenen Jahrzehnte wird deutlich, dass der prinzipielle Aufbau inklusive der genannten Bereiche unabhängig von der Bauteilanzahl und -größe nahezu unverändert geblieben ist. Die Platzierung der Bauteile sowie die elektrische Verbindung innerhalb und zwischen den einzelnen Schaltschrankbereichen werden auch heute noch manuell ausgeführt. Um auf diesen hohen Verdrahtungsaufwand verzichten zu können, hat Beckhoff die Schnittstellen aller in einem Schaltschrank benötigten Funktionen standardisiert. Hierbei geht es nicht nur darum, die Planung und Fertigung von Schaltschränken durch Digitalisierung und Automatisierung effizienter zu gestalten, sondern Schaltschränke in ihrer jetzigen Form vollständig zu substituieren. Dazu wurde ein modularer Baukasten entwickelt, bei dem steckbare Baugruppen mit standardisierten Schnittstellen über eine Basiseinheit miteinander verbunden werden.

Ethercat als Basis der Schnittstellenstandardisierung

Ethercat bildet die technologische Grundlage für die Standardisierung der Schnittstellen. Durch das besondere Funktionsprinzip – die Verarbeitung der Daten im Durchlauf – eignet sich dieser weltweit etablierte Kommunikationsstandard optimal für diese Aufgabe: eine große Anzahl von IO-Baugruppen, Antriebsreglern und anderen Komponenten in nahezu beliebiger Topologie und Reihenfolge an eine Steuerung anzubinden. Funktionale Sicherheit ist ebenfalls integriert. Die hochgenaue Synchronisation aller Komponenten im System ermöglichen die verteilten Uhren (Distributed Clocks) der Ethercat-Technologie, mit denen Abweichungen von unter 100 ns erreicht werden. Die umfangreichen Diagnose-Features von Ethercat sorgen für eine stabile Systemkommunikation, da sich etwaige Störungen bereits frühzeitig erkennen, lokalisieren und beheben lassen.

Da Ethercat die gesamte Bandbreite der Anforderungen an die Datenübertragung abdeckt, genügt ein Bussystem für die systeminterne Kommunikation sowie für externe Erweiterungen, die auch über Ethercat P angebunden werden können. Ethercat P ist eine Erweiterung der Ethercat-Technologie, bei der Daten und Leistung auf einer Leitung übertragen werden (Bild 2). Innerhalb des MX-Systems ist zusätzlich zu Ethercat ebenfalls lediglich die Leistung zu übertragen, sodass die internen Schnittstellen auf nur zwei reduziert werden konnten: Die erste Schnittstelle umfasst die Schutzkleinspannungen DC 24 V und 48 V sowie Ethercat. Dieser Mix aus Spannungen und Signalen wird auf einem einzigen Datensteckverbinder zusammengeführt. Als zweite Schnittstelle werden auf einem weiteren Steckverbinder die Netzspannung bis maximal AC 530 V (3~, N, PE) sowie der DC-Link-Bus des Antriebsverbunds mit bis zu DC 848 V ausgegeben.

1 / 4

Ähnliche Beiträge