Entstehung, Historie und Zukunft der Beckhoff

Entstehung, Historie und Zukunft
der Beckhoff Busklemme
1995
1996
1997
– Vorstellung der Busklemmen auf der Hannover Messe
– Serienlieferung der ersten Busklemmen
– Erster Busklemmen Controller: PROFIBUS (BC3100)
– „Standard“- und „Economy“-Buskoppler
– ControlNet-Buskoppler (BK7000)
(BKxx00, BKxx10) für PROFIBUS, Lightbus,
– RS232/RS485-Buskoppler (BK8000/BK8100)
Interbus, CANopen und DeviceNet
Von der mutigen Idee zum Technologiestandard
Die Beckhoff Busklemme hat sich – innerhalb nur einer Dekade – zu einem der
wichtigsten Technologiestandards in der Automatisierung entwickelt. Aber auch
wenn zehn Jahre, gerade für eine Technologiefirma wie Beckhoff, eine lange Zeit
sind, ist das I/O-System keineswegs „in die Jahre gekommen“, sondern wird mit
ungebremstem Elan weiterentwickelt – zumal sich die Innovationen wie ein roter
Faden durch seine Historie ziehen.
„Besonders interessant in der Geburtsstunde der Busklemme war der konzeptionelle Ansatz“, erinnert sich Uwe Prüßmeier, Produktmanager Busklemmen und
schon von Beginn an mit dabei. Von Beginn an, heißt hier 1994, als die Idee in ihren Grundzügen entstand. Bereits ein Jahr darauf, also vor genau einem Jahrzehnt, erblickten dann die ersten Produkte das „Licht der Automatisierungswelt“.
Damals gab es viele Mitstreiter, die mit Hilfe von Blockmodulen den Verkabelungsaufwand im Feld reduzieren wollten. Und auch Beckhoff bot, basierend auf
dem eigenen Lightbus, entsprechende Blocklösungen an. „Das neue Konzept“, so
Uwe Prüßmeier, „ging aber noch weiter: Wir wollten nicht nur die Kabel reduzieren, sondern vielmehr die traditionelle Reihenklemme durch eine elektronische
Version ersetzen und damit die Elektronik so weit wie nie zuvor ins Feld rücken.
Auf Grund der zu integrierenden Elektronik konnten wir die typische Reihenklemmenbreite von 6 mm nicht beibehalten, sodass wir uns, um im gleichen Rastermaß zu bleiben, für die doppelte Breite entschieden.“
Weiteres Ziel des Konzepts war, ein feldbusunabhängiges I/O-System zu kreieren,
das sich letztendlich in der Vielfalt der Buskoppler manifestierte. Dass diese Of-
fenheit auch tatsächlich gewollt und gelebt wurde, verdeutlicht Uwe Prüßmeier:
„Wir haben in sehr kurzer Zeit die ersten Buskoppler umgesetzt. Innerhalb der ersten anderthalb Jahre gab es, neben dem Buskoppler für unseren eigenen Lightbus, auch Varianten für CAN, Interbus, PROFIBUS sowie serielle Koppelstationen.
Dass zur Umsetzung des innovativen Konzepts damals aber auch eine Portion Mut
gehörte, zeigt sich darin, dass der Wettbewerb rund zwei Jahre lang das gesamte System wegen seiner Modularität als zu teuer bzw. komplex und damit als unlösbar angesehen hat.“ Als aufgeschlossener erwiesen sich hingegen Pilotkunden
wie z.B. Bertelsmann und Miele, die gleich großes Interesse an den Vorzügen zeigten. Sie waren von der Flexibilität des Beckhoff-Systems, im Vergleich zu den bislang verfügbaren Blockmodulen, den durchgeschleiften Energiekontakten und
dem einfachen Handling – dank des „unsichtbaren“, internen K-Busses – angetan. Dabei überzeugten die Busklemmen auch hinsichtlich der Kosten, die vergleichbar mit denen der Blockmodule waren; das Gesamtsystem wurde im Endeffekt durch die angepasste Kanalzahl sogar kostengünstiger.
Konkurrenzlos modular und flexibel
Die Bedeutung der Modularität bestätigt auch Michael Jost, Produktmanager
Busklemmen und EtherCAT: „Gerade in der Anfangszeit, also vor zehn Jahren, war
das modulare Konzept auf Grund der damals sehr kostbaren Busadressen von besonderer Bedeutung, da nur eine Adresse pro Buskoppler benötigt wurde. Bei den
Blockmodulen war oft nur deshalb ein zweiter Master bzw. ein Repeater erfor-
1998
1999
– Modbus-Buskoppler (BK7300, BC7300)
– Ethernet-TCP/IP-Buskoppler (BK9000, BC9000)
– „Low Cost“-Buskoppler (LCxxxx) für PROFIBUS,
– Universal-Serial-Bus (USB)-Buskoppler (BK9500)
CANopen und DeviceNet
– Analog-Eingangs-/Ausgangsklemmen, 16 Bit (KL31x2, KL41x2)
– Widerstandsbrücken-Busklemme (KL3351)
– Feldbus Box, die datenkompatible Ergänzung zum Busklemmensystem in Schutzart IP 67
Die Busklemmen-Produktmanger (v. l. n. r.):
Uwe Prüßmeier (Hauptschwerpunkt
Busklemmen, kundenspezifische Entwicklungen), Ralf Vienken (Buskoppler und
Busklemmen Controller), Michael Jost
(Busklemmen und EtherCAT-Klemmen),
Dirk Bechtel, (Feldbus Box).
derlich, weil keine Busadressen mehr zur Verfügung standen.“ Heute macht allerdings durchaus auch das Blockkonzept, wie bei den neuen Beckhoff KM-Modulen Sinn, da die I/O-Anzahl an der Maschine mittlerweile viel höher geworden ist.
So setzen die frühen Busklemmenkunden aktuell bis zu 60 % mehr Sensoren ein.
Uwe Prüßmeier ergänzt: „Nun profitiert der Anwender von der Granularität, wenn
beispielsweise ein neuer Sensor hinzukommt.“
Auch hinsichtlich des abgedeckten Signalspektrums setzten die Busklemmen von
Beginn an Maßstäbe. Zunächst wurden die Standardsignale (0 bis 24 mA, ±10 V)
sowie Temperatur implementiert, sodass Beckhoff direkt auf Augenhöhe mit dem
Wettbewerb war. Auf Grund eigener Anforderungen kam aber noch mehr dazu:
Inkremental-Encoder/SSI-Interface für die Antriebstechnik, serielles Interface z. B.
für Scanner und Drucker. Dazu erläutert Uwe Prüßmeier: „Dieses breite Spektrum
war für unsere Kunden ganz neu und dank dieser Zusatzeigenschaften – ergänzend zum insgesamt als sehr gut beurteilten Busklemmensystem – hatten wir im
Markt so gut wie keine Akzeptanzprobleme.“ Ralf Vienken, Produktmanager für
den Bereich Buskoppler: „Vom Wettbewerb gab es z. B. kaum serielle Schnittstellen und wenn doch, waren diese sehr teuer. Bei Beckhoff ließen sie sich einfach
mit dem I/O-System projektieren. Außerdem war der Buskoppler bei unserem System bereits vorhanden, bei anderen musste man z. B. für die serielle Schnittstelle
die Basiskosten für eine Busanschaltung mit bezahlen.“
2000
2001
– SERCOS interface-Buskoppler (BK7500)
– Powerklemme für Siemens-Schütz, Baureihe Sirius 3R (KL8001)
– ”Economy plus”-Buskoppler (BKxx20) für Lightbus, PROFIBUS, Interbus und DeviceNet
– 8-Kanal-Digital-Ein- und Ausgangsklemme (KL1xx8, KL2xx8)
– Interbus-Busklemmen-Controller (BC4000)
– Pulse-Train-Ausgangsklemme (KL2521)
– Klemmenbusverlängerungs-Endklemme und -Kopplerklemme (KL9020, KL9050)
– Oszilloskopklemme für Widerstandsmessbrücken (KL3361, KL3362)
– Digitalklemmen für Typ-2-Sensoren (KL13x2, KL13x4)
– Digitalklemmen für NAMUR-Sensoren (KL1352)
– Triac-Ausgangsklemme (KL2712)
– 4-Kanal-Analog-Ein-/Ausgangsklemmen (KL3xx4, KL4xx4)
Mit Technologie den Vorsprung wahren
Technologiebewusstsein hat sich aber nicht nur bei der Entwicklung der Busklemme bewährt, sondern wie ein Faden durch das gesamte Jahrzehnt gezogen.
Dazu Ralf Vienken: „Gegenüber Wettbewerbsprodukten haben wir immer noch
einen Vorsprung. Wir entwickeln jährlich neue Klemmen und Buskoppler. Wobei
wir hier bewusst auf Technologie – gepaart mit Praxis-Know-how – setzen, d. h.
unser System bietet genau das, was in der Praxis benötigt wird.“ Uwe Prüßmeier
ergänzt: „Zum einen bedeutet die Etablierung der Busklemmentechnologie als
Automatisierungsstandard für uns eine Bestätigung und für den Markt Investitionssicherheit, zum anderen haben wir die Zeit für Weiterentwicklungen genutzt.
Beispielsweise haben wir neue Technologien, wie bessere Prozessoren und kleinere Chips berücksichtigt und auch kostengünstigere Designs an den Kunden
weitergegeben. Modernste Techniken konnten zudem neue Anwendungsfelder erschließen. Beispiele sind hier die Powerklemme, die Leistungsmessklemme und
die Oszilloskopklemme.“
Eine Weiterentwicklung des Systems war auch die Integration der Schrittmotorendstufe in die Busklemme. Hinzu kam die Masterklemme, dank derer das System nicht nur der Signalerfassung, sondern auch als Gateway dient. Uwe Prüßmeier hält dies für besonders wichtig: „Denn jedes Gateway bedeutet zusätzlichen Aufwand und meist auch einen mehr oder weniger deutlichen Bruch in der
Durchgängigkeit. Mit der Masterklemme kann der Kunde durchgehend in der
Beckhoff-Welt bleiben und – vor allem dank unserer Software TwinCAT – die
komplette Automatisierungstechnik vom Controller (BC- und BX-Serie) bis hin
zum Industrie-PC (CX1000, IPCs) mit nur einem Entwicklungssystem abdecken.
Ein weiterer Kommunikationsvorteil, zumal wir ohnehin ein schlüssiges System
mit nur sehr wenig Overhead bieten.“
Die Busklemmeninnovation geht weiter
Die Busklemmen sind mittlerweile millionenfach produziert und weltweit in allen
Branchen etabliert. Aufgrund des universellen Konzeptes wird das Beckhoff I/OSystem in den verschiedensten Anwendungen eingesetzt: von der Serienmaschine bis hin zur Ethernet-basierten Gebäudeautomatisierung.
Das Busklemmensystem von Beckhoff bietet, insbesondere durch das umfassende und langjährige Know-how, viele Vorteile. So können bei Bedarf sehr schnell
Koppler für neue Bussysteme entwickelt werden, für die dann sofort das komplette I/O-Spektrum zur Verfügung steht. Stand Anfang 2005 gibt es 57 StandardBuskoppler und Controller sowie 187 verschiedene Standard-Busklemmen. Hinzu
kommen 16 kundenspezifische Buskoppler und 210 Sonderklemmen. Gerade in
dieser Anwendungsbreite zeigt sich die gelebte Marktnähe von Beckhoff, d. h. das
sehr schnelle Erkennen neuer Trends und Anforderungen sowie die rasche Um-
2002
2003
– Embedded-PC CX1000
– TwinSAFE-Busklemmen – Integration der
– Digital-Eingangsklemme für Einbruchsmeldung (KL1362), Thermistor (KL1382)
– Triac-Ausgangsklemme (KL27x2)
– Präzise Widerstandsbrückenauswertung (KL3356)
Sicherheitsfunktionen in das Busklemmensystem
– Busklemmen-Controller-Serie BX für PROFIBUS, CANopen,
DeviceNet, RS232/RS485, Ethernet TCP/IP
– 3-Phasen-Leistungsmessklemme (KL3403)
– EtherCAT-Buskoppler (BK1120)
– Inkremental-Encoder-Interface (KL5151)
– Compact-Buskoppler/Controller (BKxx50,
– AS-Interface-Masterklemme (KL6201)
– DALI/DSI-Master- und Netzteilklemme (KL6811)
BXxx50) für PROFIBUS, CANopen, DeviceNet
– Fipio-“Economy plus”-Buskoppler (BK7420)
– 8-Kanal-Analog-Ein-/Ausgangsklemme (KL3xxx, KL4xxx)
– Wireless-Adapter für EnOcean-Funktechnik (KL6023)
– Anschaltung für Schneider Motorstarter TeSys Modell U (KL86xx)
setzung, da nichts zugekauft werden muss und alles Know-how im Hause vorliegt.
Eine weitere konkrete Innovation für die Zukunft sieht Uwe Prüßmeier darin, dass
TwinSAFE die Feldbusvorteile nun auch für die Sicherheitstechnik bietet: „Die aktuelle Lösung dient vor allem dem Relaisersatz, aber es wird von den Anwendern
zukünftig wohl mehr gefordert werden. Mitte des Jahres wird die volle Zertifizierung (SIL 3) des Systems erfolgt sein.“ Mit der sicheren Beckhoff-Logikklemme
lassen sich rund 90 % der Anwendungen abdecken, sodass häufig auf eine zusätzliche Sicherheits-SPS verzichtet werden kann oder, wie erwähnt, weniger Sicherheitsrelais erforderlich sind und somit mehr Schaltschrankplatz zur Verfügung
steht. Damit ist die Sicherheitstechnik für den Kunden leichter verfügbar, da eine
separate Sicherheits-SPS nicht nur teuer, sondern auch aufwändig zu projektieren
und mit der Gesamtsteuerung zu verknüpfen wäre. Für die Zukunft sieht Uwe
Prüßmeier in diesem Bereich noch ein enormes Innovationspotenzial: „Als Sicherheitsbus unterstützen wir zurzeit PROFIsafe. Ziel ist hier – im Sinne der Offenheit – die Umsetzung zusätzlicher Sicherheitsbusse.“
Neue Anwendungsfelder erschließt sich die Busklemmentechnik zudem in einem
anderen Gewand: dem Feldbus-Box-System, das sich, dank Schutzart IP 67, direkt
an der Maschine montieren lässt. Dirk Bechtel, Produktmanager Feldbus Box
bei Beckhoff: „Die Vorteile der Busklemmen, wie Offenheit, große Signalvielfalt
und ein hohes Maß an Flexibilität, wurden in das Konzept des IP 67-Systems übertragen“.
Ausgelöst vom konkreten Praxisbedarf ist auch der Trend zu kundenspezifischen
Busklemmen mit dem genau passenden Signalmix. „Dies war der Anlass für die
Entwicklung der Klemmenmodule KMxxxx“, erläutert Ralf Vienken, „die gerade
bei hohen Stückzahlen durch die größere Packungsdichte und den anwendungsspezifischen Signalmix deutliche Kostenvorteile bieten. Somit sind die KM-Module die konsequente Weiterentwicklung des Busklemmensystems und zudem
gewohnt flexibel, da sich die Busklemmen weiterhin problemlos anschließen
lassen.“
2004
2005
– 16-, 32- und 64-Kanal-Digital-Ausgangs-Klemmenmodule (KMxxxx)
– Hans Beckhoff präsentiert Bill Gates das Busklemmensystem
– CC-Link-„Compact“-Buskoppler, Modbus-„Compact“-Buskoppler (BK7150, BK7350)
im Haus der Gegenwart (siehe auch Bericht auf S. 34).
– PROFInet-, Ethernet/IP-Buskoppler (BK9000, BC9000)
– Ethernet-TCP/IP-Buskoppler mit 2-Kanal-Switch (BK9100), BC9100
– Schrittmotorklemme (KL25x1)
– Zyklusüberwachungsklemme (Watchdog) (KL2692)
- Hochgenaue 2-Kanal-Analog-Eingangsklemmen mit Selbstkalibrierung (KL31x2)
Busklemmen-Features
| Modulares I/O-System in Schutzart IP 20, bestehend aus elektronischen Reihenklemmen mit einer Gehäusebreite von 12 mm, zur direkten Sensor-/Aktorverdrahtung
| Über 180 verschiedene Busklemmen für alle Signalarten: Digital-I/O, 0 ... 10 V, ±10 V, 0 ... 20 mA, 4 ... 20 mA, Thermoelement,
PT100, DMS, Relais, Zähler, PWM, SSI, Inkremental-Encoder-Interface.
| Kommunikationsklemmen ermöglichen die Integration von Subsystemen, wie z. B. AS-Interface, RS232, RS485 oder DALI.
| Buskoppler für 15 Feldbussysteme: PROFIBUS, Ethernet TCP/IP, EtherCAT, CANopen, DeviceNet, Interbus, RS232, RS485, Modbus, SERCOS interface,
USB, ControlNet, Fipio, CC-Link und Lightbus.
| Platzsparend und kostengünstig durch feine Modularität: Busklemmen in 1-, 2-, 4- und 8-Kanalausführung mit Mischung beliebiger Signaltypen.
| Klemmenmodule mit steckbarer Verdrahtung kombinieren 16, 32 oder 64 digitale I/Os auf kleinster Fläche bei hoher Packungsdichte.
| Potenzialeinspeiseklemmen, optional auch mit Sicherung, Diagnose und Überspannungsschutz, ermöglichen die Einrichtung unterschiedlicher Potenzialgruppen.
| Klemmenbusverlängerung erlaubt den Anschluss von bis zu 255 Busklemmen an einer Station.
| Safety integriert: TwinSAFE-Busklemmen für den Anschluss aller gängigen Sicherheitssensoren und -aktoren.
| Integrierte Motion-Control-Lösung für Gleichstrom- und Schrittmotoren.
| Messtechnische Aufgaben können durch Busklemmen mit hoher Genauigkeit und besonders schneller Abtastung gelöst werden.
| Skalierbares Steuerungssystem: Mit den Busklemmen Controllern der Serien BC/BX oder dem Embedded-PC CX1000 stehen Steuerungen
verschiedener Leistungsklassen zur Verfügung.
Beckhoff Busklemmen
www.beckhoff.de/busklemmen
Hans Beckhoff im Interview zum Thema ein Jahrzehnt Busklemmentechnik
10 Jahre Beckhoff Busklemmen:
Ein Prinzip erobert
die Automatisierungsindustrie
Vor mittlerweile zehn Jahren hat Beckhoff auf der Hannover Messe die Technologie der Feldbusklemme vorgestellt. Diese damals neue Bauform der Automatisierungstechnik wurde 1995 von vielen Anwendern, aber auch Wettbewerbern, als technologische Revolution
begrüßt, da es einen vergleichbaren Ansatz zuvor nicht gab. Das Prinzip der Busklemme war überzeugend und erfolgreich, sodass heute praktisch jeder Automatisierungshersteller das Prinzip aufgegriffen und eigene Produktreihen auf den Markt gebracht hat.
Hans Beckhoff: „Unser Busklemmensystem hat
die Automatisierungstechnik der letzten 10 Jahre
maßgeblich mit geprägt. Es ist zu einem Standard
geworden, der kontinuierlich weiter entwickelt wird
und durch EtherCAT neue Maßstäbe hinsichtlich
Leistung und Kosten setzen wird. Aus den, im Jahr
1995 noch auf Standardsignale beschränkten,
Busklemmen ist inzwischen ein nahezu lückenloses
Produktspektrum mit 187 Busklemmen und 57 Buskopplern bzw. Controllern entstanden.
Beckhoff hat das Busklemmensystem in den vergangenen 10 Jahren weiter ausgebaut und verfügt heute, mit 187 verschiedenen Standardbusklemmen, über optimierte Lösungen für verschiedenste Anwendungen. Beckhoff Busklemmen haben sich zu Grundbausteinen der Automatisierungstechnik entwickelt. Hans Beckhoff erläutert im Interview mit Stefan Ziegler, Chefredakteur der elektro Automation, wie die Busklemmen aus einer Idee hervorgingen, sich bis zu ihrem jetzigen,
zehnten Geburtstag entwickelten und welche Weiterentwicklungen noch zu erwarten sind.
Herr Beckhoff, Ihre Busklemme ist nun zehn Jahre alt geworden. Erzählen Sie uns doch etwas über die Anfänge dieser technischen Revolution, d. h. wie entstand die Idee der Busklemme und wie lange
dauerte die Entwicklung bis zur Markteinführung 1995?
| Hans Beckhoff: Der Rückblick über eine ganze Dekade mutet, gerade in der
innovativen Automatisierungstechnik, wie eine Zeitreise an. Denn aus heutiger Sicht ist die Feldbustechnik zum Standard in der Automatisierung geworden, der laut Statistik von rund 60% der Anwender eingesetzt wird. Das war
vor zehn Jahren sicherlich nicht der Fall. Vielmehr machten die Feldbusse noch
ihre „Jugendzeit“ durch; Beckhoff selbst brachte 1989 – und damit sehr früh
– den schnellen Lichtwellenleiterbus „Lightbus“ auf den Markt. Die eigentliche Grundidee für die Busklemme wurde auf der Hannover Messe 1994 geboren. Auf dieser Messe zeigte sich deutlich, dass unsere technologischen In-
Kunden der ersten Stunde:
Miele und Bertelsmann
novationen von den Wettbewerbern aufgegriffen und umgesetzt wurden. Das
war für mich der Anreiz, mir etwas grundsätzlich Neues einfallen zu lassen.
Nur ein Jahr später, 1995, also schon nach einer sehr kurzen Zeit, präsentierten wir unser Busklemmenkonzept, das – ich denke, wir dürfen das sagen damals neue Maßstäbe für die I/O-Technologie in der Automatisierungstechnik setzte.
Und welche technischen Marktanforderungen haben Sie damals beeinflusst?
| Hans Beckhoff: Zu Grunde lag eine genaue Analyse der Anwendungsumgebung unserer Feldbusprodukte. Diese ergab, dass der Feldbus immer mehr
in die Verdrahtungsebene vordrang, in der man bislang die klassische Reihenklemme einsetzte. Zudem wurden von der Industrie damals nur die vom
Aussehen und von der Handhabung her typischen Elektronikmodule zur Verfügung gestellt. Die Quintessenz war: Ein neues Elektronikmodul musste für
die Verdrahtungsebene adäquat verpackt sein und sich von Monteuren bzw.
Elektrikern so einfach wie eine Reihenklemme handhaben lassen. Als zweiter,
technologischer Aspekt kam die Forderung nach Modularität hinzu, um der
im Klemmenkasten immer vorhandenen Mischung von Signalformen gerecht
zu werden. Eine Forderung, die übrigens auch sehr stark aus dem damaligen
VDMA-Arbeitskreis „Automatisierungstechnik im Bereich Holzmaschinen“
kam, der ein feingranulares I/O-System suchte. Wichtig waren ebenso die Einflüsse aus dem eigenen Unternehmen, das historisch gesehen aus der Anlagentechnik kommt und übrigens auch heute noch über einen leistungsfähigen Schaltschrankbau mit über 100 Mitarbeitern verfügt. Dank des entsprechenden Praxis-Know-hows war z. B. klar, dass das neue Produkt in den typischen 80er-Klemmenkasten passen musste, was die Überlegungen zur Bauform wesentlich mit beeinflusst hat. Zusammenfassend kann man sagen: Wir
mussten die bewährte Bauform der passiven Reihenklemme nutzen, daraus
eine elektronische Reihenklemme entwickeln und diese für einen adäquaten
Signalmix an der Klemmstelle feingranular und einfach handhabbar aufbauen. Und das - trotz des erhöhten Praxisnutzens - zum Preis einer vergleichbaren, konventionellen Lösung. Dies alles haben wir dann tatsächlich innerhalb eines Jahres geschafft.
Wie konnten Sie dies in einer so kurzen Zeit stemmen?
| Hans Beckhoff: Das war eine anstrengende, aber auch sehr spannende
Zeit. Wir haben uns konsequent auf diese neue, viel versprechende Idee konzentriert. Jede Innovation verlangt schließlich, neben aller Analyse, ein hohes
Maß an Intuition und Mut. Glücklicherweise wurde dieser Mut belohnt – heute entfallen annähernd 50% unseres Umsatzes auf I/O-Produkte und ein wesentlicher Anteil hiervon sind die Busklemmen. Besonders wichtig war in der
Entwicklungsphase des Busklemmensystems, dass Beckhoff nicht auf sich alleine gestellt war, sondern intensiv mit dem Unternehmen Wago zusammenarbeiten konnte. Die Busklemmen sind ein gutes Beispiel für erfolgreiche,
mittelständische Zusammenarbeit – seinerzeit mit einer klaren Aufgabenteilung: Wago als Klemmenspezialist hat die Gehäusetechnik entwickelt und bereitgestellt, Beckhoff hingegen Elektronik, Software und Systementwurf. Dies
hat sich als eine sehr fruchtbare Kooperation für beide Unternehmen erwiesen, da sich die Talente von zwei Seiten der Problemstellung annähern konnten: Mechanik auf der einen und Elektronik auf der anderen Seite. Als Ergebnis hat sich zum einen der wirtschaftliche Erfolg für beide Seiten eingestellt
und zum anderen wurde das gegenseitige Know-how übertragen, d. h. Wago
verfügt heute über eine leistungsfähige, eigenständige Elektronikentwicklung
und Beckhoff hat in der Gehäusetechnik dazugelernt.
Die Entwicklung wurde in den vergangenen zehn Jahren kontinuierlich fortgeführt. Was waren dabei für Sie die besonderen Highlights?
| Hans Beckhoff: Am Anfang umfasste das Busklemmensystem lediglich die
„normalen“ Signale, also digitale und analoge Standard-Ein- und -Ausgänge.
Als jemand, der Spaß an Technologie hat, freut es mich natürlich besonders,
dass wir das System technologisch sehr stark weiterentwickeln konnten. So
hat sich die Auflösung der Analog-Ausgänge von anfänglich 12 Bit, über 16
Bit, bis auf 24 Bit erhöht. Die absolute Genauigkeit erreicht bei speziellen
Klemmen mittlerweile 0,01%, damit genügt sie auch hohen messtechnischen
Anforderungen. Man kann heute, mit Hilfe unserer Busklemmen, nicht nur
SPS- und Motion-Control-Funktionen an der Maschine realisieren, sondern
auch messtechnische Funktionen. Zukünftig werden Mess-, Steuerungs- und
Hans Beckhoff: „Bei den Feldbussystemen gehört die Zukunft eindeutig
Ethernet; und hier ist Beckhoff mit EtherCAT, das von der Masterseite her nur
einen Ethernet-Port und keine spezielle Hardware benötigt, besonders gut
gerüstet. Für einen fließenden Übergang ist dabei gesorgt, denn das EtherCATSystem und Standardbusklemmen sind kompatibel: Über EtherCAT-Buskoppler
lassen sich die Busklemmen beliebig in ein EtherCAT-System einbinden.
Darüber hinaus werden wir EtherCAT-Klemmen anbieten, die als Grundkommunikationssystem direkt EtherCAT beinhalten, sodass die Buskopplerfunktionalität entfällt. Der Anwender kann dann, je nach Applikation, entscheiden,
ob er über die Standardklemmen geht oder die EtherCAT-Klemmen einsetzt.“
Bewegungstechnik verstärkt integriert werden. Und das ist bereits ein Hinweis auf einen besonders wichtigen Aspekt: die enorme Flexibilität und Universalität unseres Busklemmensystems.
Was bedeutet dies genau?
| Hans Beckhoff: Es gibt heute, d. h. Anfang 2005, insgesamt 187 verschiedene Standardbusklemmen, mit denen sich ganz breit alle Aufgabenstellungen im Markt abdecken lassen. Zumal diese Zahl kontinuierlich weiter steigen wird. So entwickeln wir aktuell z. B. Servo-Leistungsteile, mit deren Hilfe
sich kleine Motion-Control-Anwendungen direkt aus der Busklemme heraus
erledigen lassen. Im Laufe der Zeit ist ein universelles I/O-System entstanden,
ein wirklicher Grundstein der Automatisierungstechnik. Es ist aus meiner
Sicht ein Novum in der Automatisierungswelt, dass sich mit einer einzigen
Hardware ein dermaßen breites Applikationsspektrum abdecken lässt, beginnend mit der klassischen Maschinenautomatisierung, bis hin zur Gebäudeautomation und Prozesstechnik. Sie können also mit dem gleichen Produktspektrum eine Hochleistungs-CNC steuern, das Verwaltungsgebäude eines Industriekonzerns automatisieren und eine Kläranlage oder eine Ölplattform
kontrollieren. Darin zeigt sich auch die Konsequenz unserer Grundkonzeption
aus dem Jahr 1995: Wir haben die traditionelle Reihenklemme ersetzt – und
diese wurde schließlich ebenso vielfältig angewendet. Natürlich gibt es, neben diesen grundsätzlichen, auch viele technologische Highlights: Beispielsweise die Oszilloskopklemme, mit der sich die Kraftverläufe im Maschinenkörper in Echtzeit oszilloskopieren lassen, sowie die Integration der Intelligenz in die Busklemmen Controller, dank derer man das I/O-System auch als
dezentrale Station verwenden kann.
Wie konnten Sie eigentlich über die Jahre hinweg Ihren
Technologie- und Know-how-Vorsprung behaupten?
| Hans Beckhoff: Ein Grund, warum wir mit dem Klemmensystem auch über
die Jahre so erfolgreich sein konnten, ist der dahinter stehende, sehr gelungene Systementwurf. Es handelt sich schließlich um einen großen Baukasten
aus verschiedensten I/O-Modulen und unterschiedlichsten Zentraleinheiten,
sodass der Systementwurf mit den zu Grunde liegenden Schnittstellen sauber, solide und weit reichend definiert sein muss. Nicht erst heute, zum zehnten Geburtstag, hat sich gezeigt, dass wir im Jahr 1994 sehr gut und sehr weit
voraus geschaut haben. Daher ist es uns leicht gefallen, die späteren Erfordernisse, wie komplexe Kommunikationsklemmen oder spezielle Bedürfnisse
bei Motion-Klemmen, umzusetzen. Ein weiterer Aspekt ist die enge Zusammenarbeit mit unseren Kunden, aus der häufig neue Produktideen entstanden sind. Hinzu kommt, dass für Beckhoff als Technologie-Unternehmen in der
Kundenorientiertheit auch eine Verpflichtung liegt, Neuerungen vorzuschlagen bzw. Innovationen in den Markt einzubringen. In diesem Zusammenhang
beobachten wir den allgemeinen Elektronikmarkt sehr sorgfältig, um neueste Bauelemente und Technologien für die Automatisierungstechnik zu nutzen.
Und hier zählt sicher auch der Spaßfaktor, Highend-Elektronik zu entwickeln,
zu den Erfolgsfaktoren.
Wo sehen Sie noch Potenziale Ihres Busklemmensystems?
| Hans Beckhoff: Das Busklemmensystem erfreut sich auch nach zehn Jahren noch eines hohen Wachstums und wird daher auch kontinuierlich weiterentwickelt. Die Neuerungen gehen hierbei in zwei Richtungen: einerseits
technologische Weiterentwicklung und andererseits Preisreduktion. Unser
System wird in den nächsten Jahren also technologisch weiter Maßstäbe setzen, gleichzeitig aber in der Basisversion kostengünstiger werden. Wie erwähnt, wird zur klassischen Automatisierung die Messtechnik hinzukommen
– und hier wird sich die klassische SPS schwer tun.
Stefan Ziegler ist Chefredakteur der elektro Automation
des Konradin Verlags in Leinfelden-Echterdingen, www.ea-online.de
Bei der Hayes-Lemmerz AG in Königswinter, Deutschland, ist die modernste Räderproduktion der Welt entstanden. Automatisiert wird komplett mit Beckhoff-Technik:
PC-basierte TwinCAT-Steuerungen, Industrie-PCs sowie Beckhoff Lightbus für die
I/O-Kommunikation.
Der Weg vom Blech zum Rad ist lang: Radschüssel und Felge werden zunächst in separaten Produktionsprozessen produziert
und anschließend in einer Montagelinie zu
einem fertigen Rad verschweißt. In einer
200 m langen Produktionslinie werden die
unterschiedlichen Produktionsprozesse verkettet. Die Montageanlage besitzt insgesamt
57 Servoachsen. Die Servoachsen, sowie
weitere 1.500 digitale und analoge I/Os der
Maschine, werden über eine einzige TwinCAT-Steuerung geregelt. In der gesamten
Produktionslinie kommen 120 Lightbus-Busklemmenstationen mit 5.000 digitalen und
1.000 analogen Busklemmen zum Einsatz.
Aufgrund ihres flexiblen Konzeptes sind die Beckhoff Busklemmen universell und branchenübergreifend als
I/O-System einsetzbar. Vom Maschinenbau bis zur Gebäudetechnik haben sich die elektronischen Reihenklemmen weltweit in
den verschiedensten Bereichen erfolgreich bewährt. Beispielhaft für die Vielzahl unterschiedlichster Anwendungen stehen die
folgenden Applikationen, die das ganze Spektrum von „klassischen“ bis hin zu „exotischen“ Einsatzgebieten dokumentieren.
Busklemmen im weltweiten Einsatz
Husky Injection Molding Systems Ltd. in Kanada, einer der weltweit führenden Hersteller von Kunststoffspritzgussmaschinen, setzt in puncto Steuerung
ganzheitlich auf Beckhoff-Technik. Viele Kunststoffprodukte, vom Dübel bis hin
zur Automotorhaube, werden im Spritzgussverfahren hergestellt. Das PC-basierte Steuerungskonzept bei Husky vereint alle Steuerungsfunktionen des komplexen Produktionsvorganges in einem Industrie-PC und umfasst die Hauptbereiche
Hydraulik, Temperatur, Roboter und Visualisierung. Die Signale innerhalb der
Kunststoffspritzgussmaschine werden u. a. via PROFIBUS über die Busklemmen
erfasst bzw. ausgegeben.
Die Bruderer AG in der Schweiz ist Hersteller von Hochleistungs-Stanzautomaten
für den weltweiten Bedarf. Hinter dem Begriff „Hochleistung“ verbirgt sich eine ganze
Palette von Eigenschaften, wie schnell, präzise, langlebig, sicher, flexibel, einfache Bedienung und Integrationsmöglichkeit. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, bedarf es einer leistungsfähigen Steuerung.
Bruderer setzt seit Jahren auf Beckhoff als
Systemlieferanten, der, von den I/O-Komponenten über die Industrie-PCs, bis hin zur
Steuerungssoftware, alles aus einer Hand
bietet. Eine Forderung an das I/O-System war
die flexible Verdrahtung. Hier konnte das
Busklemmensystem seine Vorteile voll ausspielen: Verdrahtung der Feldgeräte vor Ort
an der Maschine, schnelle Integration neuer
Funktionen durch Aufstecken einer Busklemme und einfacher Austausch der Buskoppler
beim Wechsel des Feldbussystems.
Der Reifenhersteller Continental AG setzt
auf PC-basierte Automatisierungstechnik
von Beckhoff. Deutlich mehr als 1.000 Beckhoff-Steuerungen werden weltweit, in allen
Continental-Werken, zur Steuerung von Produktionsmaschinen in der Reifenherstellung
eingesetzt. Das System besteht aus: Industrie-PC, Control Panel, TwinCAT für SPS- und
Motion-Control-Anwendungen, Antriebssysteme und Busklemmen als I/O-System.
Ein Anwendungsbeispiel bei Continental ist
das Werk im rumänischen Timisoara, Europas modernster Reifenfabrik für die Großserienproduktion von Pkw-Reifen. Hier sind alle Produktionsmaschinen und Anlagen
durchgängig mit Beckhoff-Steuerungstechnik ausgerüstet; mehr als 230 IPC-Steuerungen sind im Einsatz, hinzu kommen über 250
Beckhoff-Servoachsen. Die Vernetzung erfolgt über das Busklemmensystem via Lightbus und PROFIBUS-DP.
ALmix Asia, Asphalt Equipment Pte. Ltd., Singapur ist Hersteller von Walzasphalt-Mischanlagen, die mit komplexen und
hoch automatisierten Steuerungssystemen ausgestattet sind.
„Wir von ALmix haben im Bereich der Steuerungstechnik schon
viele Entwicklungen gesehen, die offene und anpassungsfähige
Systeme versprachen. Aber erst Beckhoff, mit seiner offenen Busklemmentechnik, hat uns die Möglichkeit gegeben, die Anwendungsschicht vollständig von der Bitübertragungsschicht zu trennen“, erklärt Mohamed Zubir Baboo, Systems Manager von
ALmix Asia. „Die Beckhoff Busklemmen bieten uns unbeschränkte Autonomie bezüglich der verschiedenen Hardwarekomponenten - eine notwendige Voraussetzung wegen der unterschiedlichen Konzepte bei den einzelnen Projekten. Der Produktdurchlauf wurde beschleunigt, während Zuverlässigkeit und Qualität
beibehalten werden.“
Bertelsmann – Busklemmen-Kunde der ersten Stunde – setzt die
elektronischen Reihenklemmen in verschiedensten Anwendungen ein.
Ein Beispiel dafür ist das Distributionszentrum in Harsewinkel bei
Gütersloh, das Großkunden mit Werbedrucksachen, Formularen und
Büromaterial jeglicher Art in kürzester Zeit versorgt. Die Kartonfördertechnik des Distributionszentrums mit 20.000 qm Grundfläche wurde
auf Basis PC-basierter Steuerungstechnik, inklusive Busklemmentechnik, realisiert. Die Datenübertragung erfolgt störsicher über den Lightbus. Die Steuerungskomponenten jeder einzelnen Fördereinheit sind in
Klemmenkästen z. B. am Rollenförderer angebracht. Via Busklemmensystem werden hier die Signale für Barcode-Scanner, Lichtschranken
etc. dezentral erfasst.
Die Otto Nußbaum GmbH & Co. KG, Deutschland, Hersteller hochwertiger Hebetechnik, setzt
in ihren Autoparksystemen für den Smart auf die
elektronischen Busklemmen von Beckhoff. Die
vollautomatischen Parksysteme bieten auf mehreren Etagen Platz für bis zu 35 Smart-Cars. Auf
einer minimalen Grundfläche von nur 67,24 qm
werden die Fahrzeuge platzsparend hinter einer
vollflächigen Glasfassade präsentiert. Die durchschnittliche Dauer für einen Ein- oder Auslagerungsvorgang liegt bei nur 2,5 Minuten. Für umfangreiche Anwesenheitskontrollen und Positionsüberwachung sorgen induktive Sensoren
und Lichtschranken. Ihre Signale werden für die
notwendigen Steuerungsinformationen von den
elektronischen Busklemmen via CAN-Bus an den
Steuerrechner übermittelt.
Nitrogen Work in Ungarn ist Hersteller von Düngemitteln. Zum Relaunch seiner Produktionsanlagen
suchte das Unternehmen nach einem softwarebasierten Registriergerät zur Überwachung einer zweistufigen Turbine und zum Erfassen der Daten von Temperatur, Durchfluss und Druck. Das Gerät schaltet die Turbine ab, sobald eine Temperatur den Sollwert überschreitet. Miklós Resz, Leiter Instandhaltung bei Nitrogénmuvek,
stellte sich eine kompakte Lösung vor, be˝
stehend aus einer SPS und einem Gerät zur Datenerfassung, das ohne Papier und Tinte auskommt. „Mit
dem Embedded-CX von Beckhoff und dem breiten Angebot an Busklemmen haben wir die Flexibilität, die
wir brauchen – und das zu einem vernünftigen Preis.“
In der Microsoft-Zentrale in München wird die intelligente Gebäudesteuerung
mit PC- und Ethernet-basierter Steuerungstechnik realisiert. Die Microsoft-Zentrale besteht aus 2 Haupt- und 9 Bürogebäuden auf einer Nutzfläche von 27.600
qm. Pro Gebäude sorgt je ein Industrie-PC mit der Automatisierungssoftware
TwinCAT für die Steuerung der zentralen Gebäudefunktionen und die Koordination der dezentralen Busklemmenstationen. Im Microsoft-Projekt in München
wurden im Jahr 2000 erstmalig Ethernet-Busklemmen in der Gebäudeautomatisierung eingesetzt.
Über 12.000 Datenpunkte für die Bereiche Heizung, Klima, Lüftung, Sicherheit,
Zutritt usw. werden von ca. 200 Ethernet-Busklemmenstationen erfasst. Signale
für die Bereiche Licht, Temperatur, Beschattung oder die HKL-Regelung werden direkt im Ethernet-Busklemmen-Controller BC9000 verarbeitet, so dass im Falle eines Netzwerkausfalles alle sicherheitsrelevanten Funktionen erhalten bleiben.
In der Automatisierungstechnik wandert die Funktionalität „Steuern“ zunehmend an die Maschine vor Ort. Optimal geeignet für diesen Einsatzfall sind,
neben den Busklemmen in Schutzart IP 20, die vollvergossenen Feldbus-BoxModule in Schutzart IP 67. Die Kombination beider Beckhoff-I/O-Systeme
nutzt die Leonhard Moll Betonwerke GmbH & Co. in ihrer Produktionsanlage für Betonschwellen. Im Verbund mit der PC-basierten Steuerungsplattform TwinCAT konnte sowohl die Effektivität als auch die Qualität der produzierten Betonschwellen entscheidend verbessert werden. Bei der Auswahl des
Feldbussystems entschied man sich für PROFIBUS-DP mit 12 MBaud.
Die Arena „Auf Schalke” ist eines der modernsten Stadien Europas und wird
2006 Austragungsstätte für die Fußball-Weltmeisterschaft in Deutschland sein.
Neben der verschiebbaren Tribüne und der außergewöhnlichen Dachkonstruktion
zählt auch die mit Beckhoff Busklemmen ausfahrbare, 11.500 Tonnen schwere
Spielfeldfläche zu den technischen Highlights der Multifunktionsarena. Das verschiebbare Spielfeld wird von vier hydraulisch arbeitenden Greifzangen angetrieben. Die Steuerungs- und Überwachungsfunktionen übernehmen dabei insgesamt neun Busklemmenstationen, die via PROFIBUS verbunden sind. Vier Busklemmen Controller BC3100 sind dafür verantwortlich, den Synchronvorschub der
Rasenplatte zu gewährleisten. Mittels Wegaufnehmer im Schiebezylinder wird der
Stand der Zylinder gemessen und über SSI-Interface-Busklemmen erfasst. Weitere
Messparameter sind Klemm- und Schiebedruck der Zylinder sowie die Steuerung
des Proportionalventils für die synchrone Bewegung des Spielfeldes.
Weitere Busklemmenstationen mit Buskoppler BK3100 sind für die Schmiermittelüberwachung sowie für das Bedienpult zuständig, das dem Betreiber sämtliche
Positionsdaten und auch Öltemperaturen in den Zylindern via Display übermittelt.
Jeweils acht PT100-Sensoren ermitteln in unterschiedlichen Tiefen ein genaues
Wärmeprofil des Spielfeldes.
| BK21-14G |
Beckhoff Busklemmen:
Der vollständige Automatisierungsbaukasten
➔ über 180 verschiedene Stand
➔ 57 Buskoppler für alle wicht
➔ geringe Systemkosten durch
8-Kanal-Busklemmen
Buskoppler-Serie BK, das Bindeglied
zwischen Busklemmen und Feldbus
Die Kopfstation
der Busklemmen:
Vom Buskoppler mit
Feldbusinterface bis
zum Embedded-PC
Freier Signalmix:
Über 180 verschiedene
Busklemmen für den
Anschluss aller gängigen
Sensoren und Aktoren
Potenzialeinspeiseklemmen ermöglichen
die Einrichtung unterschiedlicher Potenzialgruppen
Safety integriert:
TwinSAFE-Busklemmen
für den Anschluss aller
gängigen Sicherheitssensoren und -aktoren
3-Phasen-Leistungsmessung
für die Messung aller
relevanten elektrischen
Daten des Versorgungsnetzes
Busklemmen-Controller-Serie BC
mit integrierter IEC 61131-3-SPS
Busklemmen in
1-, 2-, 4- und 8Kanal-Modularität
mit Mischung beliebiger Signaltypen
Busklemmen mit einem
maximalen Messfehler
von ±0,01% erweitern
das Anwendungsspektrum
auf den Bereich der hochgenauen Messtechnik
Die Klemmenmodule mit
steckbarer Verdrahtung
kombinieren z. B. 16,
32 oder 64 digitale I/Os
auf kleinster Fläche bei
hoher Packungsdichte
Busklemmen-Controller-Serie BX mit integrierter
IEC 61131-3-SPS und erweiterten Schnittstellen
Embedded-PC-Serie CX für SPS- und
Motion-Control-Anwendungen
Buskoppler/Controller
Feldbus
BK
PROFIBUS
x
Ethernet TCP/IP
x
EtherCAT
x
CANopen, DeviceNet x
Lightbus
x
Interbus
x
RS232/RS485
x
Modbus
x
SERCOS, USB
x
ControlNet
x
Fipio, CC-Link
x
BC BX CX
x x x
x x x
x
x x x
x
x
x
x x x
x x
x
Digital-Input
Kanäle
5 V DC
24 V DC
48 V DC
120 V AC/DC
230 V AC
Thermistor
NAMUR
Zähler
Safety
2 4 8 16 32 64
x
x x x x x x
x
x
x
x
x
x
x
Digital-Output
Kanäle
2
5 V DC
24 V DC
x
120 V AC/DC x
230 V AC
x
400 V AC
x
PWM
x
Pulse Train
x
Schrittmotor x
Safety
Relais
x
Diagnose
x
4 8 16 32 64
x
x x x x x
x
x
Der universelle Grundbaustein für die Automatisierung
Die Beckhoff Busklemme ist das offene und flexible I/O-System für alle gängigen
Feldbusse. Die große Auswahl an elektronischen Reihenklemmen deckt alle in der
Automatisierung geforderten Ein-/Ausgangskanäle ab – von der digitalen und
analogen Welt bis hin zur seriellen Schnittstelle. Wie aus einem Baukasten lässt
sich aus der Signalvielfalt eine maßgeschneiderte Lösung zusammenstellen. Mit den
Busklemmen Controllern der Serien BC/BX oder dem Embedded-PC CX1000 stehen
Steuerungen verschiedener Leistungsklassen zur Verfügung. Alle Beckhoff-Steuerungen
werden mit der Automatisierungssoftware TwinCAT in IEC 61131-3 programmiert.
Analog-Input
Kanäle
0 … 10 V
±10 V
0 … 20 mA
4 … 20 mA
0…2V
±2 V
Thermoelement
Widerstandssensor
Widerstandsbrücke
Oszilloskop
Leistungsmessung
1
x
x
x
x
2
x
x
x
x
x
x
x x
x x
x
x x
x
4
x
x
x
x
x
x
8
x
x
x
x
Analog-Output
Kanäle
1
0 … 10 V
x
±10 V
x
0 … 20 mA x
4 … 20 mA x
2
x
x
x
x
4
x
x
x
x
8
x
x
x
x
W
K
S
In
R
R
A
E
L
D
E
S
Beckhoff Busklemmen
|
www.beckhoff.de/Busklemmen/
➔ über 180 verschiedene Standard-Busklemmen
➔ 57 Buskoppler für alle wichtigen Feldbussysteme
➔ geringe Systemkosten durch 1-, 2-, 4- und
8-Kanal-Busklemmen
erungsbaukasten
Endklemme
Potenzialeinspeiseklemmen ermöglichen
die Einrichtung unterschiedlicher Potenzialgruppen
Die Klemmenbusverlängerung
ermöglicht den Anschluss von bis
zu 255 (anstatt 64) Busklemmen
an einer Station
Busklemmen mit einem
maximalen Messfehler
von ±0,01% erweitern
das Anwendungsspektrum
auf den Bereich der hochgenauen Messtechnik
emmenmodule mit
arer Verdrahtung
nieren z. B. 16,
er 64 digitale I/Os
einster Fläche bei
Packungsdichte
Digital-Output
2 64 Kanäle
2
5 V DC
x x 24 V DC
x
120 V AC/DC x
230 V AC
x
400 V AC
x
PWM
x
Pulse Train
x
Schrittmotor x
Safety
Relais
x
Diagnose
x
Safety integriert:
TwinSAFE-Busklemmen
für den Anschluss aller
gängigen Sicherheitssensoren und -aktoren
3-Phasen-Leistungsmessung
für die Messung aller
relevanten elektrischen
Daten des Versorgungsnetzes
4 8 16 32 64
x
x x x x x
x
x
eiderte Lösung zusammenstellen. Mit den
oder dem Embedded-PC CX1000 stehen
zur Verfügung. Alle Beckhoff-Steuerungen
TwinCAT in IEC 61131-3 programmiert.
Analog-Input
Kanäle
0 … 10 V
±10 V
0 … 20 mA
4 … 20 mA
0…2V
±2 V
Thermoelement
Widerstandssensor
Widerstandsbrücke
Oszilloskop
Leistungsmessung
1
x
x
x
x
2
x
x
x
x
x
x
x x
x x
x
x x
x
4
x
x
x
x
x
x
8
x
x
x
x
Analog-Output
Kanäle
1
0 … 10 V
x
±10 V
x
0 … 20 mA x
4 … 20 mA x
Kommunikationsklemmen ermöglichen
die Integration von
Subsystemen, wie z. B.
AS-Interface, RS232
und RS485
2
x
x
x
x
4
x
x
x
x
8
x
x
x
x
Winkel-/Wegmessung,
Kommunikation
SSI-Geber
x
Inkremental-Encoder x
RS232
x
RS422/RS485
x
AS-Interface
x
EIB
x
LON
x
DALI/DSI
x
EnOcean
x
Safety-Logic
x
Mit der Powerklemme wird ein Standardschütz zum
Motorschutzrelais mit umfangreichen Diagnosefunktionen
BECKHOFF New Automation Technology
IMA Automation gehört zur Feintool Division Automation und ist ein global führender Lieferant von Montageautomaten. „1997 stellten wir das gesamte Steuerungskonzept von einer zentralen Hardware-SPS auf PCbasierte Steuerung von Beckhoff um, mit Industrie-PC, der Software-SPS TwinCAT und den Busklemmen“, so
Günter Sterk, Leiter Elektrotechnik bei IMA Automation. „Wir entschieden uns für den Lightbus als Standard“,
erläutert Sterk und fährt fort: „In der Zwischenzeit haben wir weitere Feldbussysteme im Einsatz: SERCOS für
hochdynamische Anwendungen, DeviceNet bei Anlagen in Verbindung mit Roboterapplikationen, PROFIBUS
als Peripherie bei kundenspezifischen Anlagen und seit einiger Zeit auch Echtzeit-Ethernet-Koppler.“
„Warum wir Beckhoff Busklemmen einsetzen? Da sind an erster Stelle die hohe Modularität und der erhebliche Preisvorteil gegenüber anderen Systemen zu nennen. Hinzu kommt die Vielzahl an Klemmen mit Sonderfunktionen, z. B. serielle Klemmen für Anlagen mit bis zu 13 seriellen Schnittstellen, Oszilloskopklemme, ASInterface-Masterklemme, negativ schaltende Klemmen, SSI; - das hat uns einfach überzeugt“, so das Statement von Günter Sterk zum 10jährigen Beckhoff-Busklemmen-Jubiläum.
Wheaton Brasil in São Bernardo do
Campo, Brasilien, ist Anbieter auf dem
Gebiet der Glasverpackungen für die Kosmetik-, Pharma- und Lebensmittelindustrie.
Bei einer Glasverpackungsmaschinen wurde
die mechanische Nockenwelle zur Synchronisation der einzelnen Sektionen durch
Ethernet-Busklemmen-Controller BC9000
ersetzt.
“Durch den Einsatz des Beckhoff-Busklemmensystems konnten wir die Rüstzeit dieser
Maschinen drastisch senken. Dies wird sich
im Produktionsvolumen und in einer höheren Genauigkeit entschieden bemerkbar
machen“, so Mauro Poltronieri, Leiter Automatisierungssysteme bei Wheaton Brasil.
„Bei unseren bisherigen, konventionellen
Maschinen mussten wir Einstellungen bei
laufendem Betrieb vornehmen, was ein
hohes Unfallrisiko für den Bediener bedeutete, oder wir mussten die Anlage anhalten
und die gesamte Produktion unterbrechen.
Das System von Beckhoff ermöglicht es uns,
jede Art von Justierungen ‚online’ über eine
Überwachungssoftware vorzunehmen.
Beim Verpackungsmaschinenhersteller Koch, Deutschland, erhalten die mittleren und großen Maschinen ihre Befehle von der Steuerungssoftware TwinCAT. Beispielsweise wurde für die Varta AG eine Blisterstraße erstellt, um die Taschenlampe plus zugehörigen Batterien und einer Produktinformation in einem transparenten Doppelblister zu verpacken. Das Automatisierungssystem der Maschine umfasst auch Busklemmen, die
über den Lightbus mit der PC-Steuerung verbunden sind. In Verpackungsmaschinen, in denen andere Feldbussysteme zum Einsatz kommen, werden nur die Buskoppler ausgetauscht, ohne dass die gesamte Applikation neu projektiert werden muss.
Fronius International GmbH in Österreich ist Technologieführer in der Schweißtechnik und Komplettanbieter für
Produkte rund um das Schweißen. „Wir setzen schon seit
vielen Jahren auf das Busklemmensystem von Beckhoff, da
unsere volldigitalen Stromquellen mit den verschiedensten
Robotersystemen kommunizieren“, erläutert Wilhelm Ortbauer, Softwareentwickler für Feldbuskommunikation von
Fronius. „Mit dem Busklemmensystem reduziert sich unser
Entwicklungsaufwand, d. h. die Integration eines neuen Ro-
boters ins Gesamtsystem ist mit einem einfachen Modultausch möglich. Auf diese Weise können wir eine rasche
Marktverfügbarkeit bieten und die Inbetriebnahme bei unseren Kunden gestaltet sich einfach und sicher. Namhafte
Automobilhersteller, wie die Volkswagen AG, zählen zu unseren Kunden. Unsere internationale Präsenz erfordert, dass
auch unsere Systempartner weltweit raschen und kompetenten Support bereitstellen. Mit Beckhoff als Partner gibt es
daher für Fronius weltweit erfolgreiche Synergieeffekte.“
Pilkington Italia SpA, San Salvo, Italien, ist Hersteller von Glas
und Glasprodukten für Gebäude und Automobile mit Produktionsstandorten in 24 Ländern, auf fünf Kontinenten und Vertriebsbüros
in 130 Ländern weltweit. Die Pilkington-Niederlassung in San
Salvo, Mittelitalien, erwirtschaftet mit der Herstellung von Automobilfensterglas einen Jahresumsatz von ca. 400 Mio. Euro. Seit 2004
setzt das Werk erfolgreich das Busklemmensystem von Beckhoff
ein, wodurch die Produktivität entscheidend erhöht wurde.
Die Zementfertigung ist eine Welt für sich. Die Produktion lässt sich
nicht mit herkömmlichen Maßstäben messen, da hohe Temperaturen und Erschütterungen das Geschehen prägen. Auch hier kommen
verteilte Busklemmenstationen zum Einsatz. Das Zementwerk in
Höver ist eine von mehreren Produktionsstätten in Deutschland, in
denen die Holcim AG Zement und Kalk sowie Transportbeton herstellt. Die Strategie im Werk Höver heißt: dezentrale Automation.
Der Ansatz wird realisiert mit ca. 100 im Werk verteilten Klemmenkästen, in denen über 2000 Busklemmen Prozesssignale via PROFIBUS-Buskoppler an die Leitzentrale übermitteln. Mit dem Wechsel
auf ein standardisiertes I/O-System wurde nicht nur der Verkabelungsaufwand reduziert, sondern auch eine Verbesserung der Anlagenübersicht für die einzelnen Stationen des Betonwerkes erzielt.
Die Miele & Cie. GmbH & Co., Deutschland, Hersteller von hochwertigen
Haushaltsgeräten, wie Waschautomaten und Trockner, setzte als einer der ersten
Anwender in ihren Produktionslinien Beckhoff Busklemmen ein. Mit den elektronischen Reihenklemmen realisierten die Miele-Techniker maßgeschneiderte Steuerungslösungen mit kostengünstigen Standardkomponenten. Die Ausgangsüberlegung bei Miele war, mit dem dezentralen Ansatz die Kosten für umfangreiche
und aufwändige Schaltschränke, Kabeltrassen und Installationen zu senken und
gleichzeitig den Umrüstaufwand beim Linienumbau zu reduzieren. Aus diesem
Grunde wurden an jedem Montage- oder Zuführport einzelne Stationen mit Beckhoff Busklemmen montiert.
Die IMA Klessmann Maschinenfabrik in Deutschland setzt seit Jahren Trends in
Holzbearbeitungstechnologien. Gemeinsam mit Beckhoff realisierte IMA ein Konzept
zur PC-basierten Steuerung von Kantenbearbeitungsmaschinen u. a. für die Maschinengeneration „Combima“. Die Hardwarekomponenten, wie Feldbusteilnehmer, Ventile, Antriebe usw., sind direkt am Aggregat angeordnet. Die in der Maschine anfallenden I/O-Daten werden über die Busklemmen erfasst. Die Kommunikation zwischen
der Steuerung und den dezentralen I/Os erfolgt beispielsweise über den Lightbus. In
neueren Maschinengenerationen kommen mittlerweile auch die EtherCAT-Klemmen
zum Einsatz.
Wenn variabel verstellbare Holzlattenroste eine wesentliche Voraussetzung für
eine gute Nachtruhe bieten, dann haben
die Holzbearbeitungsmaschinen der
Koch-Maschinenbau in Deutschland
einen gewichtigen Anteil daran. Mit
moderner Industrie-PC-Steuerungstechnik ausgestattet, sorgen sie für die richtige Passgenauigkeit der Bohrlöcher und
Ausfräsungen. Wie auch bei anderen
Maschinen setzt Koch in diesem Anwendungsbeispiel auf Beckhoff Hard- und
Software: Industrie-PC mit TwinCAT
NC PTP, ein 15-Zoll-Control-Panel, über
30 Linear Servomotoren AL2000 und die
Busklemmen als I/O-System für präzises
Positionieren der Bearbeitungsköpfe.
Ecotècnia in Spanien ist seit 1981 im Bereich erneuerbarer Energien tätig und entwirft, produziert und betreibt Windkraftanlagen und schlüsselfertige Windparks. Beckhoff Busklemmen sind inzwischen zum Standard im Steuerungssystem der Windgeneratoren geworden. „Bis heute hat Ecotècnia in
seinen Windparks in Spanien mehr als 1000
DeviceNet-Buskoppler und diverse Busklemmen von Beckhoff installiert“, erklärt Jordi
Roca, Electronic Systems Dept. Manager bei
Ecotècnia. „Die Bedienerfreundlichkeit, die
modulare Bauweise und Flexibilität der
Beckhoff Busklemmen, in Verbindung mit
dem Know-how von Ecotècnia in diesem
Marktsegment, ergibt ein Endprodukt, das
exzellente Leistung erzeugt.“
Billhöfer, Deutschland, ist ein weltweiter Anbieter von Maschinen, Systemen und Komponenten zur Beschichtung, Veredelung und Verbindung von flächigen Substraten in den Bereichen Papier, Karton, Metall, Textil, Kunststoff u. a.
„Wir setzen Beckhoff Busklemmen seit 1991 in unseren Maschinen ein“, erinnert sich Elektronik-Manager Peter Miczka
von Billhöfer. Damals sind wir vom zentralen Steuerungsaufbau auf ein dezentral gesteuertes, modulares Maschinenkonzept umgestiegen. Das Busklemmensystem von Beckhoff bietet den Vorteil, dass man durch den einfachen Tausch des
Buskopplers die gleiche Peripherie an verschiedene Bussysteme anschließen kann, und das vereinfacht Service und Lagerhaltung beträchtlich“, ergänzt sein Kollege Gerhard
Wüchner. „Die Modularität erlaubt es, nur die tatsächlich benötigten Ein- und Ausgänge anzuschließen. Dadurch kann
man sehr kompakt und platzsparend bauen. Und das schafft
wiederum einen Preisvorteil.
Beim Automobilhersteller Ford Werke in Genk, Belgien, stand man vor der Aufgabe, die mechanischen kWh-Messgeräte, die inzwischen 40 Jahre alt waren, durch ein neues, modernes
Energiemesssystem zu ersetzen, das die Messdaten wiederabrufbar speichert. Dabei sollte das
neue System bezahlbar bleiben - und auf jeden Fall kostengünstiger sein als der Ersatz der
vorhandenen kWh-Messgeräte. Ford entschied sich für die 3-Phasen-Leistungsmessklemme
KL3403 von Beckhoff. Derzeit wird die Busklemme nur zur kWh-Messung eingesetzt. Es ist
aber geplant, in Zukunft auch den Phasenverschiebungswinkel cos phi und die Spitzenströme
aufzuzeichnen, um detaillierte Informationen über den Energieverbrauch zu erhalten. Damit
erfüllt Ford auch die seit dem 16. Februar 2005 in Belgien geltende Kyoto-Norm zum Schutz
der Umwelt.
ASML in den Niederlanden, weltweit einer der führenden Hersteller von High-TechMaschinen für die Halbleiterindustrie, entwickelte mit der TWINSCAN-Baureihe eine Fertigungslinie für 300-mm-Wafer. Die Steuerungslösung für die Überwachung und Diagnose des gesamten Systems wurde mit
Beckhoff-Komponenten realisiert. Das System überwacht alle Sicherheits- und Notfallsysteme und protokolliert entsprechende
Alarmmeldungen. Gleichzeitig wird auf zwei
10-Zoll-Control-Paneln der aktuelle Produktionsstatus visualisiert. Neben der PC-Steuerung sind auf der I/O-Ebene, pro Fertigungslinie acht Busklemmenstationen für Überwachungs- und Diagnosefunktionen angebunden. Als Feldbus kommt DeviceNet zum Einsatz, der in der Halbleiterindustrie immer
mehr zum Standard wird.
Im VW-Werk Uitenhage in Südafrika wurden während der
letzten Jahre fast alle Fertigungsstraßen in der Motorenfertigung
auf Basis der PC-basierten Steuerungstechnik von Beckhoff umgerüstet. Auch im Bereich Endmontage und Karosseriebau sind
TwinCAT-gesteuerte Fertigungsstraßen bei VW im Einsatz. Beispielsweise wurde in der Vergangenheit die Produktionsanlage
für den PQ24-Polo erweitert. Das Steuerungssystem – bestehend
aus sieben Industrie-PCs vom Typ C33xx – wurde optimiert für die
Prozesssicherheit bei Produktion und Maschinensteuerung mit integrierter Datenerfassung und Kontrolle der Subsysteme. Die für
die Steuerung der Förderanlagen, Spezialmaschinen, Montageund Einpresssysteme erforderlichen I/Os werden via Lightbus
innerhalb des gesamten Fertigungsbereichs schnell und sicher
übertragen. Der Lightbus-Ring durchläuft eine Reihe von Busklemmenstationen mit den dazugehörigen digitalen, analogen
und seriellen I/O-Klemmen.
Came Security in Italien hat sich
auf PC-basierte Steuerung und Überwachung für Schiffe und Jachten spezialisiert. „Came Security gehörte zu
den ersten italienischen Kunden, die
die Busklemmen von Beckhoff einsetzten“, erinnert sich Pierluigi Olivari, Geschäftsführer von Beckhoff-Italien. „Die enormen Einsparungen an
Platz und Verkabelungsaufwand erwiesen sich als sehr nützlich und vorteilhaft im Schiffsbau“, erläutert Firmenchef Riccardo Matteucci. „Mit
dem Embedded-PC CX1000 und der
Software-SPS TwinCAT lassen sich alle Elektrosysteme auf einer Yacht
hervorragend steuern.“
Wuhu Zigarettenfabrik, Jiang Cheng, China. „Entsprechend dem Durchsatz der Anlage sind die
Anforderungen an das Steuerungssystem sehr hoch“, erklärt Huai Zhe, Werksingenieur der Wuhu Zigarettenfabrik. „Eine der Schlüsseleigenschaften dieser Tabakschneidlinie besteht darin, dass alle Bestandteile, wie Vibrationsrillen, Walzen und Förderbänder von Motoren mit einer Ausgangsleistung
unter 5,5 kw angetrieben werden. Deswegen ist es für einen stabilen, unterbrechungsfreien Betrieb
besonders wichtig, dass Status- und Fehleranzeigen unverzüglich zur Verfügung stehen. Mit der Powerklemme KL8001 von Beckhoff ist das möglich; außerdem kann jeder Motor über denselben Klemmentyp angesteuert werden. Deutliche Vorteile gibt es bei der Installation, sodass sich Wartungszeiten und -kosten reduzieren. Die Anlage arbeitet nun, im Vergleich zu den vorherigen Steuerungssystemen, mit viel höherer Geschwindigkeit, wodurch wir die Produktivität vervielfachen konnten.“
Die 1984 gegründete Team GmbH in Deutschland
ist Spezialist für Steuerungs- und Visualisierungstechnik. Bei der Umrüstung eines Schwimmbaggers
zur Sand- und Kiesgewinnung, auf vollautomatische
Steuerung standen vor allem ökonomische Aspekte
im Vordergrund.
„Das von uns entwickelte Steuerungssystem DredgerControl, das wir auf Basis der Beckhoff Busklemmen und der Software-SPS TwinCAT realisiert haben,
hat die Erwartungen im praktischen Einsatz übertroffen,“ berichtet Bernd Wittenberg von Team
GmbH. „Die Produktion des Saugschiffes wurde um
rund 22 % gesteigert. Innerhalb der inzwischen mehr
als zwei Betriebsjahre ergaben sich keine durch die
Steuerung verursachten Stillstandszeiten. Ein weiterer Vorteil des Busklemmensystems ist die optimale
Ausbaufähigkeit. Die kürzlich durchgeführten Erweiterungen durch eine Boosterstation beliefen sich.
incl. der Inbetriebnahme, nur auf wenige Stunden.“
Der dicht bevölkerte Stadtteil Xu Jia Hui, im Südwesten
Schanghais, ist ein aufstrebendes Geschäftsviertel in China.
Der sich rasant entwickelnden Wirtschaft und Bautätigkeit
war das alte Abwassersystem der Stadt nicht mehr gewachsen und eine grundlegende Sanierung unumgänglich. In der
zweiten Ausbaustufe des Projekts wurde eine neue Pumpenanlage an die zentrale Überwachung und Steuerung des Abwasserbehandlungssystems „Zhao Jia Bang“ angeschlossen. Alle I/O-Punkte im Feld, von insgesamt 38 verteilten
Busklemmenstationen, sind über DeviceNet mit der zentralen Steuerung verbunden. Zur Optimierung des Preis-/Leistungsverhältnisses kommen Buskoppler vom Typ „Compact“
und „Low Cost“ zum Einsatz.
Weitere Applikationen und Lösungen mit Beckhoff Busklemmen siehe unter:
www.beckhoff.de/applikationen/