Ralf Vienken, Senior Produktmanager Feldbustechnologien und Embedded-PC bei Beckhoff, spricht über die Besonderheiten einer neuen Kleinsteuerung.

Bild: Beckhoff

Interview über neue Einstiegsklasse für TwinCAT 3 „Unsere Kleinsteuerung ist wirklich sehr klein“

12.02.2020

Mit dem Embedded-PC CX7000 steht die TwinCAT-3-Welt nun auch für den Bereich der Kleinsteuerungen offen. Doch was bedeutet der Begriff Kleinsteuerung überhaupt konkret und wozu wird sie in der Praxis benötigt? Diese Frage sowie weitere Besonderheiten der neuen Kleinsteuerung von Beckhoff erläutert Ralf Vienken, Senior Produktmanager Feldbustechnologien und Embedded-PC, im Interview.

Was kennzeichnet eine moderne Kleinsteuerung?

Zunächst ist natürlich die Baugröße ein entscheidendes Kriterium. Mit dem Begriff verbindet man schließlich erst einmal ‚klein‘. Allerdings sind die meisten auf dem Markt erhältlichen Kleinsteu­erungen gar nicht so klein. Es gibt sogar relativ große Geräte, die in der Anwendung viel Platz einnehmen. Die Klein­steuerung CX7000 wird ihrem Namen hingegen gerecht. Sie baut mit 49 x 100 x 72 mm äußerst kompakt und ist auch durch das sehr kompakte I/O-System meines Wissens nach das kleinste derzeit auf dem Markt verfügbare Klein­steuerungssystem.

Über welche ‚innere Größe‘ verfügt der CX7000?

‚Größe‘ ist hier tatsächlich der richtige Begriff. Denn an Speicher und CPU-Leistung ist im CX7000 das Maximum integriert, um das technisch heute Verfügbare optimal mit den Kleinsteuerungsanforderungen nach geringen Abmessungen und niedrigem Preis zu erfüllen. Die technische Entwicklung zeigt sich beispielsweise daran, dass 2 kByte Speicherkapazität einmal sehr viel waren. Mit 32 MByte Arbeitsspeicher bietet der CX7000 hier eine ganz andere Größenordnung. Als Flash-Speicher dient eine MicroSD-Karte, die standardmäßig 512 MByte und optional sogar bis zu 8 GByte umfasst. Damit ist die Kleinsteuerung so gut ausgestattet, dass sich die erfassten Daten sogar über Jahre hinweg aufzeichnen und speichern lassen. Eine für den Kleinsteuerungsbereich mehr als ausreichende Rechenleistung steht ebenfalls zur Verfügung. Dafür sorgt ein 32-Bit-ARM-Prozessor mit Floating Point Unit und 400 MHz Grundfrequenz. Über dessen Rechenleistung hätte man früher zum Beispiel bei der Steuerung der Apollo-Rakete, mit der immerhin der Mond erreicht wurde, sicherlich gestaunt.

Was macht den CX7000 neben diesen technischen Eigenschaften zu einer besonderen Kleinsteuerung?

Mit dem CX7000 steht die komfortable und leistungsfähige TwinCAT-3-Welt nun erstmals auch im Kleinsteuerungsbereich zur Verfügung. Mit diesem Softwaretool lassen sich Bausteine für den CX7000 nicht nur effizient programmieren beziehungsweise konfigurieren, sondern ohne weiteres auch in einem hochleistungsfähigen Many-Core-Rechner mit bis zu 40 Prozessorkernen und TBytes an Speicher wiederverwenden. Hinzu kommen die Vorteile durch das breite nutzbare Spektrum an Beckhoff-Produkten. So steht eine immense Vielfalt an EtherCAT- und K-Bus-Klemmen zur Verfügung, mit denen sich über 2.500 verschiedene Signale erfassen und verarbeiten lassen. Außerdem kann der Anwender durch das EtherCAT-Interface des CX7000 nun sogar bei einer Kleinsteuerung ein offenes und weltweit als Standard etabliertes Bussystem nutzen und darüber die Produkte zahlreicher Drittanbieter einfach einbinden. Aber allein schon das breite Beckhoff-Portfolio bietet ein im Kleinsteuerungsbereich bisher unerreichtes Potenzial an Anwendungsmöglichkeiten.

Welche Produktbereiche stehen hierbei im Vordergrund?

Hier sind viele Aspekte entscheidend. So ist der CX7000 die erste Kleinsteuerung, die schon in der Basisversion mit TwinSAFE-Klemmen betrieben werden kann und damit integrierte Lösungen der Maschinensicherheit ermöglicht. Auf diese Weise erschließen sich nun auch sehr preissensible Applikationen, die bisher aus Kostengründen nicht realisierbar waren. Gleiches gilt für Bereiche mit besonderen Anforderungen an den Explosionsschutz, für den die EtherCAT-ELX-Klemmen konzipiert sind. Die insbesondere für den Einsatz in Großserienmaschinen entwickelten EtherCAT-Steckmodule der EJ-Serie lassen sich kombiniert mit einem auf dem zugehörigen Signal-Distribution-Board platzierten CX7000 ebenfalls sehr gut nutzen. Mit diesen Modulen können Maschinen mithilfe vorkonfektionierter Kabel schnell, fehlerfrei und ohne Spezialwissen verdrahtet werden. Zusätzliche Vorteile für Kleinsteuerungsanwendungen bietet zudem die kompakte Antriebstechnik, das heißt die Antriebssteuerung im Klemmenformat für DC-, Schritt- und Servomotoren.

Welche weiteren Besonderheiten zeichnen den CX7000 aus?

Hierzu zählen vor allem die bereits integrierten Multifunktions-I/Os, nämlich acht digitale Eingänge und vier digitale Ausgänge. Dies trägt entscheidend zur flexiblen Einsetzbarkeit und zum sehr guten Preis-Leistungs-Verhältnis bei. Die Multifunktions-I/Os lassen sich über TwinCAT 3 für andere Betriebsarten (Modi) konfigurieren, sodass auch ein schneller Zähler oder ein Inkementalencodereingang, der Ausgänge direkt ohne SPS-Programmierung ansteuern kann, ermöglicht werden. Digitale Eingänge, mit denen sich auch 10-V-Analog­signale erfassen lassen, sowie PWM-Ausgänge runden das Bild einer hochfunktionalen Steuerung ab. Ein weiterer Praxisvorteil liegt in der Wartungsfreiheit. Denn im CX7000 ist keine Batterie verbaut, vielmehr dient eine interne, kondensatorgepufferte Echtzeit­uhr zur Speicherung von Uhrzeit und Datum für bis zu 21 Tage.

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