„Insgesamt reduziert ctrlX Automation den Engineeringaufwand um 30 bis 50 Prozent und verkürzt damit die Time to Market neuer Maschinen erheblich.“ Dr. Heiner Lang, im Bereichsvorstand bei Bosch Rexroth zuständig für Entwicklung und Fabrikautomation. (Bild: Redaktion IEE, Stefan Kuppinger)
Die Spoiler gleich zu Beginn der Sneak Preview der künftigen Automatisierungsplattform machen neugierig:
- „Über 30 Prozent weniger Engineering-Aufwand“
- „50 Prozent weniger Bauraum für die Steuerungs-Hardware“
- „Maximale Produktivitätssteigerung“
„Mit der Automatisierungsplattform ctrlX Automation hebt Bosch Rexroth die klassischen Grenzen zwischen Maschinensteuerungen, IT und dem Internet der Dinge auf,“ betont Dr. Heiner Lang, im Bereichsvorstand verantwortlich für Entwicklung & Fabrikautomation. Die skalierbare Plattform ermöglicht die flexible Gestaltung von zentralen und dezentralen Automatisierungstopologien. Mit als Linux-Betriebssystem (von Bosch Rexroth ergänzt um eine Echtzeit-Erweiterung), offenen Standards, App-Technologien für die Programmierung, einem webbasierten Engineering und umfassender IoT-Anbindung reduziert das System den Engineeringaufwand um besagte 30 bis 50 Prozent. Der komplett neu entwickelte Hard- und Software-Baukasten wird durchgängig alle Automatisierungsaufgaben von einfachen Steuerungsanwendungen über IoT-Lösungen bis hin zur High Performance Motion Control abdecken.
Steffen Winkler, Vertriebsleiter der Business Unit Automation & Electrification Solutions: Das CPU-Modul (links) ermöglicht die Halbierung der Baugröße der neuen Controller-Familie (rechts: alte Generation). Redaktion IEE
„Maschinenbau bedeutet heute Software-Entwicklung,“ so Steffen Winkler, Leiter Vertrieb der Business Unit Automation & Electrification Solutions. „Diese Marktanforderung erfüllen wir jetzt“. Dazu integriert ctrlX Automation neueste Software-Technologien für das Engineering sowie sämtliche SPS- und Motion-Aufgaben. „Das bietet Maschinenherstellern alle Freiheitsgrade der von Smart Devices bekannten App-Technologie,“ so Winkler. Dennoch sind Maschinenbauer nicht auf Gedeih und Verderb auf das Ecosystem angewiesen. Aufgrund des offenen Ansatzes können sie selbst eigene Apps kreieren und so beispielsweise ihr Kern-Know-how kapseln oder aber über den App-Store auch anderen zur Verfügung stellen. „Die Apps können in einer Vielzahl von Programmiersprachen wie C++, Skriptsprachen wie Python, Node-RED oder mit neuen grafischen Sprachen wie Blockly erstellt werden,“ betont Sebastian Krauskopf, der die Software-Architektur mit seinem Team entwickelt hat.
Aber auch die klassische Programmierung nach IEC 61131, PLCopen oder G-Code ist weiterhin möglich, wenn auch nicht mehr zwingend erforderlich. Die freie Wahl der Programmiersprache macht Maschinenhersteller unabhängig von Spezialisten für SPS-Programmierung und proprietärer Systeme. Anwender können zudem das Echtzeit-Betriebssystem konfigurieren, ihre eigene Software implementieren und über Apps Funktionen erweitern.
Data Layer – das zentrale Architekturelement
Das zentrale Architekturelement für die Kommunikation beliebiger Apps untereinander bildet der Data Layer. Dazu Steffen Winkler: „Über dieses zentrale Nervensystem erfolgt der Austausch aller Echt- und Nichtechtzeitdaten – sogar über mehrere Steuerungen hinweg.“ Die Transparenz der Datenschicht, auf die autorisiert zugegriffen werden kann, stellt den Schlüssel für den Einsatz zukünftiger Technologien wie künstliche Intelligenz dar und stellt die Daten für IIoT-Projekte bereit.
Engineering übers Web
Der Kopf hinter der Softwarearchitektur: Sebastian Krauskopf, Lead Architect Software: Für die App-Erstellung können die verschiedensten Programmiersprachen genutzt werden bis hin zu Node-RED, Blockly und Phyton. Anwender können ihr spezifisches Know-how in eigenen Apps schützen; Systemintegratoren und Technologiespezialisten über den App-Store wiederum vermarkten. Redaktion IEE, Stefan Kuppinger
Konfiguration und Inbetriebnahme der Automatisierungskomponenten erfolgen komplett webbasiert ohne Softwareinstallation auf einem PC oder Tablet. Die Softwareprogrammierung, in der vom Anwender jeweils gewohnten Umgebung, ist ohne langwierige Installationsroutinen bereits Minuten nach dem Einschalten möglich. Die Systemumgebung der ctrlX-CPUs steht zudem auch komplett virtuell zur Verfügung. Der Vorteil: „So kann die Programmierung auch komplett ohne Hardware erfolgen,“ betont Krauskopf.
Die Systemfunktionalitäten können jederzeit über eigene Prozessfunktionen, Apps und Open Source Software erweitert werden. Und davon gibt es reichlich. „Die Entwicklungsumgebung unterstützt GitHub, eine mit mehr als zehn Millionen registrierten Nutzern weltweit etablierte Entwickler-Community“, so Winkler. Damit haben Maschinenhersteller Zugriff auf nahezu unbegrenzte Programmierkapazitäten, bereits geschriebene und ausgetestete Funktionen und können zudem in geschützten Bereichen intern besser zusammenarbeiten.
Secure by Design
Das System ist Secure by Design und erfüllt IT-Sicherheitsstandards nach IEC 62443. Die konfigurierbare Benutzerverwaltung verhindert unautorisierte Zugriffe auf Daten und Funktionalitäten. Die System-Software bietet einen erhöhten Schutz vor Viren und Trojanern. Eine integrierte Firewall ermöglicht die verschlüsselte Übertragung von Daten durch VPN sowie sichere Remote-Services. Über das Device Portal von Bosch Rexroth können Anwender alle intelligenten Komponenten von ctrlX Automation digital aus der Ferne verwalten und Security-Updates sowie neue Funktionen installieren, ohne direkt vor Ort sein zu müssen. Die Softwarearchitektur erlaubt dabei rückwirkungsfreie Updates während des Produktionsprozesses (Secure Production Mode).
Eine CPU-Hardware für alle Hardware-Komponenten
Das Herz: Ein 4-Core-ARM-Prozessor stellt die erforderliche Rechenleistung für die Automatisierungs-Plattform zur Verfügung. Redaktion IEE, Stefan Kuppinger
Die Hardware basiert auf einem Multicore-Prozessor. Somit steht mehr als ausreichende Rechenleistung für nahezu alle Automatisierungsaufgaben zur Verfügung. Das CPU-Modul kommt durchgängig in den Embedded PCs (ctrlX CORE), Industrie-PCs (ctrlX IPC) oder direkt in den Antrieben (ctrlX DRIVE) zum Einsatz. Künftige CPU-Upgrades erfordern keinerlei Softwareanpassungen. Die Software läuft unabhängig von der Hardware in allen Topologien. Hinzu kommen erweiterbare I/O-Module (ctrlX I/O). Die in den Drives bereits integrierte Sicherheitstechnik (ctrlX Safety) vereint sichere Logik und Bewegung und vereinfacht die Umsetzung normgerechter Maschinensicherheit.
Ethercat als Systembus
ctrlX Core im Faktencheck: Ethercat ist als Systembus auf der Feldebene spezifiziert. Über Koppelmodule werden auch andere Kommunikationssysteme unterstützt. Redaktion IEE, Stefan Kuppinger
Über den Automatisierungsbus Ethercat als Systembus hinaus unterstützt die Hardware mehr als 30 direkte Anschlussmöglichkeiten und Kommunikationsstandards für die wirtschaftliche und durchgängige Vernetzung von der Feldebene bis in die Cloud. Die Plattform unterstützt beispielsweise OPC UA, MQTT, Profinet, CAN und IO-Link. Als Mitglied der früheren TSN-Shapers, die inzwischen in der OPC-Arbeitsgruppe Field Level Communication aktiv sind, ist man auch auf künftige Kommunikationsstandards wie TSN und 5G vorbereitet. Auf der SPS wird die Automatisierungsplattform vorgestellt. (sk)
