Als Beckhoff vor vier Jahrzehnten den Industrierechner zur zentralen Steuerungsinstanz erhob, markierte dies einen Paradigmenwechsel. So macht PC-based Control seit 40 Jahren die Leistungsfähigkeit von IT-Standards und dem Moore’schen Gesetz direkt für den Maschinen- und Anlagenbau nutzbar. Mit der Bündelung von SPS, Motion Control und Technologien wie Messtechnik, Robotik oder Vision auf einer durchgängigen Plattform profitieren Anwender heute von außergewöhnlicher Performance bei signifikanten Kosten- und Platzersparnissen.
In den 1980er-Jahren war die industrielle Fertigung geprägt von der klassischen, hardwarebasierten SPS. Sie galt als robust, war aber starr, teuer und in der Rechenleistung begrenzt. Im Jahr 1986 reagierte Beckhoff auf diese Beschränkungen mit der Auslieferung der ersten PC-basierten Maschinensteuerung, die der Zielapplikation – einer Doppelgehrungssäge – einen erheblichen Produktivitätsschub verschaffte.
Die Basis für Ihren Vorsprung
Der entscheidende technologische Schritt lag in der Abstraktion der SPS-Funktion von der proprietären Hardware hin zu einer hochflexiblen Lösung auf Basis von industrietauglichen IT-Komponenten. Durch die Entwicklung eigener Echtzeiterweiterungen für Standard-Betriebssysteme – anfangs vor allem Windows, inzwischen aber auch weitere wie TwinCAT/BSD und Linux® – stellte Beckhoff das deterministische Verhalten sicher. Maschinenbauer konnten so unmittelbar von den rasanten Innovationszyklen in der IT und der steigenden Prozessorleistung profitieren. In den 1980ern brachte PC-based Control z. B. Diskettenlaufwerke direkt an die Maschine. Später sorgte Ethernet-Kommunikation für neue Möglichkeiten in der Produktion und für deren Anbindung an Datenbanken, ERP-Systeme und IoT-Lösungen. Heute bildet PC-based Control die Grundlage für Physical AI in der Fabrik.
Um die stetig wachsende Rechenleistung der Industrie-PCs bis in die Feldebene nutzbar zu machen, bedurfte es entsprechender I/O-Systeme. Beckhoff flankierte PC-based Control deshalb mit eigenen Kommunikationssystemen: Zunächst erfolgte die Datenübertragung über Lightbus. Seit 2003 steht mit EtherCAT ein heute weltweiter Standard zur Verfügung, der von Anwendern quer durch alle Branchen und Märkte eingesetzt wird. Parallel dazu formte die Automatisierungsumgebung TwinCAT – die in diesem Jahr ihr 30. Jubiläum feiert – das softwareseitige Fundament. Seit der Markteinführung hat sich TwinCAT zu einer ganzheitlichen Lösung entwickelt, die alle Automatisierungsfunktionen in einer durchgängigen Softwareplattform vereint. Das Spektrum umfasst neben der klassischen Logik- und Bewegungssteuerung auch Sicherheits- und Messtechnik, HMI, IoT Connectivity sowie Bildverarbeitung, Robotik und industrielle KI-Tools. Durch die optimale Synchronisierung aller Prozesse über die PC-basierte Steuerung erhalten Anwender enorme Vorteile – etwa mit Blick auf Dynamik und Präzision.
Aus heutiger Sicht besticht das Erfolgskonzept von PC-based Control durch außergewöhnliche Skalierbarkeit und die deutliche Reduzierung von Schnittstellen. „Ein leistungsfähiger Industrie-PC, eine ebenso leistungsfähige Feldbusanschaltung, daran angeschlossene Peripheriegeräte für Sensorik und Aktorik, eine Steuerungssoftware mit Echtzeitfähigkeit für Motion und Logik – mehr braucht es nicht“, bringt es der Firmengründer und geschäftsführende Inhaber Hans Beckhoff auf den Punkt. Dieser Ansatz erlaubt es, sämtliche Maschinenfunktionen – von der einfachen SPS bis zur hochkomplexen Robotik – in einer Steuerung zu bündeln. Das spart nicht nur Platz, Aufwand und Kosten, sondern eliminiert auch die Latenzzeiten zwischen verteilten Controllern.
Dem eigenen Selbstverständnis Rechnung tragend, entwickelt und fertigt Beckhoff seit den 1980er-Jahren alle elektronischen Baugruppen und Motherboards selbst – höchste Qualität Made in Germany aus Westfalen. Das bietet Anwendern nicht nur Sicherheit und Langzeitverfügbarkeit, sondern ermöglicht nach wie vor die Nutzung der neuesten IT-Standards und Prozessorgenerationen im Maschinenbau.
Vier Jahrzehnte nach dem Start von PC-based Control wendet sich die Branche zunehmend von proprietären Black-Box-Lösungen ab und setzt auf die Zukunftsfähigkeit offener, standardisierter Systeme. Schließlich bildet die PC-basierte Steuerungstechnik eine ideale Basis für die geforderte IT/OT-Konvergenz sowie für tonangebende Technologien wie Machine Learning und Physical AI.
Damit bestätigt sich PC-based Control auch zum 40. Jubiläum als zukunftssicheres und performantes Fundament für die produzierende Industrie.
40 Jahre PC-based Control: Ein Paradigmenwechsel schreibt Geschichte – Gesichter der Innovation
PC-based Control feiert Jubiläum. Was als technologischer Paradigmenwechsel begann, hat sich über die vergangenen 40 Jahre zu einer echten Erfolgsstory entwickelt. Doch hinter dieser Geschichte stehen nicht nur innovative Technik und der Mut, Dinge anders zu machen, sondern auch besondere Menschen, die seit Jahren und Jahrzehnten für Automatisierung brennen. Als Wegbereiter von PC-based Control kommen sie hier zu Wort und erklären, wie sich die Erfolgsgeschichte von PC-based Control in ihrem Tätigkeitsbereich widerspiegelt.
Unaufhaltsam steigende Leistungsfähigkeit
Über 30 Jahre kenne ich die Produkte der Firma Beckhoff und seit über 20 Jahren darf ich aktiv am Erfolg unserer Industrie-PCs, Panel und Panel-PCs mitarbeiten. Dabei ist PC-based Control für uns im IPC-Produktmanagement Fluch und Segen zugleich.
Warum? Ein Baustein des Erfolgs von PC-based Control ist die kontinuierlich steigende Leistungsfähigkeit von CPUs. Getrieben von der weltweiten Nutzung entwickeln Tech-Giganten wie Intel® oder AMD jedes Jahr leistungsfähigere Prozessoren zu akzeptablen Konditionen.
Was ein Segen, wenn sich die Schlüsselkomponente der eigenen Lösung schier unaufhaltsam verbessert, optimiert und leistungsstärker wird. Gleichzeitig ist es aber auch ein Fluch: Denn um aus weltweit verfügbaren CPUs eine verlässliche PC-based Control Hardware zu machen, bedarf es sehr viel Know-how und umfangreicher Integrationsarbeit. Äußere Umgebungsbedingungen, externe elektromagnetische Störungen, der Support von speziellen, oft vor Jahren entwickelten Schnittstellen, 24/7-Dauerbetrieb, höchste Anforderungen an das Echtzeitverhalten der CPUs bis hin zur Verfügbarkeit der CPU über viele Jahre sind nur einige Aufgabenstellungen, die es zu lösen gibt.
Wenn man diese und weitere Herausforderungen aber immer wieder systematisch löst, bietet sich einem ein nie aufhörender, technologischer Fortschritt und Leistungszuwachs. Und so sind die herausragenden Fähigkeiten von PC-based Control der Katalysator für ein erfolgreiches, globales Hardwaregeschäft geworden.
Welch ein Segen, dass wir vor 40 Jahren PC-based Control erfunden haben. Für Kunden, aber auch für uns: eine echte Win-win-Situation!
Langzeitverfügbarkeit als zentrale Stärke
Embedded-PCs sind ein wichtiger Pfeiler der PC-based Control Philosophie von Beckhoff. Die Grundidee, den Industrie-PC auf die Hutschiene zu bringen, entstand Anfang der 2000er-Jahre und wurde 2003 erstmals als Serienprodukt umgesetzt. Ziel war eine PC-basierte Steuerung mit möglichst kleinen Dimensionen, direktem Anschluss von Busklemmen und flexiblem Embedded Windows Betriebssystem. Daraus hat sich ein breites Portfolio an Embedded-PCs entwickelt, die sich bis heute durch besondere Eigenschaften hervorheben: kompakte Bauform, Flash-Speicher, Embedded-Betriebssysteme, skalierbares CPU-Portfolio, direkte I/O-Anbindung, modulare Erweiterbarkeit, lüfterloses Design, wann immer möglich, sowie vielfältige, optionale Schnittstellen.
Die Langzeitverfügbarkeit von mindestens zehn Jahren – gefolgt von einem 10-jährigen Servicezeitraum – ist eine der zentralen Stärken der CX-Baureihe von Beckhoff. Das allererste Gerät, der CX1000, dient dafür als bestes Beispiel: Er wurde erst 2024 abgekündigt und war somit 21 Jahre lang am Markt unverändert erhältlich. Diese außergewöhnlich lange Verfügbarkeit ist nur möglich, da Beckhoff sämtliche Elektronik der Embedded-PCs einschließlich Motherboards selbst entwickelt und fertigt.
Die Embedded-PCs der CX-Baureihe haben die Verbreitung von PC-based Control kontinuierlich und maßgeblich gefördert: Ihr kompakter, SPS-ähnlicher Formfaktor spricht traditionelle Steuerungstechniker an, während ihre vollwertigen PC-Fähigkeiten in Kombination mit der Automatisierungssoftware TwinCAT keine Wünsche offenlassen.
Maschinen vollständig in Software abbilden
TwinCAT ist das zentrale Element von PC-based Control. Neben IPC, I/O und Antrieben ist es die Software, die alle Komponenten verbindet und perfekt aufeinander abgestimmt arbeiten lässt.
Mit TwinCAT wird ein PC – unabhängig vom Betriebssystem – zu einer leistungsfähigen Steuerung, die SPS-, Motion-Control-, Safety-, Messtechnik-, Vision- und KI-Funktionen vereint. Die Grundlage dafür ist die Echtzeitfähigkeit, die TwinCAT seit nunmehr 40 Jahren für unterschiedliche Betriebssysteme bereitstellt.
Während PC-basierte Steuerungstechnik vor vielen Jahren belächelt wurde, ist sie heute ein etablierter Standard. Mit TwinCAT haben wir diesen Standard maßgeblich geprägt und kontinuierlich weiterentwickelt. Heute ist TwinCAT das weltweit am meisten eingesetzte Werkzeug im Bereich PC-basierter Steuerungstechnik.
Mit PC-based Control und TwinCAT lässt sich die Maschine oder Anlage vollständig in Software abbilden – das gesamte Know-how des Maschinenbauers steckt in der Applikationssoftware. Dadurch bleibt der Maschinenbauer unabhängig von Hardware und Betriebssystem. Diesen Vorteil genießen TwinCAT-Anwender bereits seit drei Jahrzehnten.
Neue Dimensionen für High-End-Automatisierung
Der Wechsel von der klassischen SPS zur PC-basierten Steuerungstechnik markierte einen Quantensprung in der Automatisierung. PC-based Control ist skalierbar, flexibel und bietet praktisch unbegrenzte Rechenkapazität. Diese Power ermöglicht komplexe Regelalgorithmen, Mehrfachachsensteuerungen, Bildverarbeitung und anspruchsvolle Applikationsprogramme in einem einzigen Steuerungssystem. Und das bei Zykluszeiten von unter einer Millisekunde.
Im Vergleich dazu liegen klassische SPS-Architekturen – ebenso wie die klassischen Feldbusse und fast alle Industrial-Ethernet-Systeme – bei mehreren Millisekunden. Für sehr einfache Steuerungsaufgaben mag das ausreichend sein, doch bei hochdynamischen Maschinen, präzisen Motion-Control-Anwendungen oder synchronisierten Mehrachssystemen bedeutet jede zusätzliche Millisekunde messbaren Qualitäts- und Performanceverlust. Kürzere Zykluszeiten sorgen für schnellere Reaktionen, mehr Durchsatz, höhere Genauigkeit, stabilere Regelung und letztlich gesteigerte Produktivität – ein Vorteil, den PC-based Control massiv ausspielt.
Hier kommt EtherCAT ins Spiel: Als einziges Feldbussystem, das die Performance von PC-based Control vollständig unterstützt, bildet es keinen Flaschenhals – im Gegenteil. EtherCAT liefert die ultraschnelle Kommunikation, die diese Technologie verlangt. Dank seines besonderen Funktionsprinzips belastet EtherCAT den PC kaum und benötigt keine zusätzliche Hardware: Die Implementierung erfolgt rein in Software über die vorhandene Ethernet-Schnittstelle.
Das Ergebnis: Eine perfekte Symbiose aus maximaler Rechenleistung und höchster Kommunikationsgeschwindigkeit – PC-based Control und EtherCAT treiben sich gegenseitig zu Höchstleistungen und eröffnen neue Dimensionen für High-End-Automatisierung.
Innovationsfähigkeit ohne proprietäre Grenzen
Wenn ich heute mit Kunden und Partnern in internationalen Märkten spreche, wird immer wieder deutlich, welchen Einfluss PC-based Control auf den weltweiten Erfolg von Beckhoff hatte. Das Prinzip der PC-basierten Steuerung war von Anfang an mehr als nur ein Technologiewechsel – es war ein echter Paradigmenwechsel in der Automatisierung.
Heute werden rund zwei Drittel des Beckhoff Umsatzes außerhalb Deutschlands erzielt. Die Grundlage dafür ist die Offenheit und Flexibilität von PC-based Control. Beckhoff verbindet „Made & Manufacturing in Germany“ mit leistungsfähiger Standardhardware und intelligenter Software. Dadurch lassen sich weltweit unterschiedlichste Anforderungen flexibel umsetzen – von der Halbleiterfertigung in Asien über Verpackungsmaschinen in Nordamerika bis hin zu hochautomatisierten Produktionsanlagen in Europa.
Gerade im Export zeigt sich die Stärke offener Standards wie Windows, Linux® oder EtherCAT. Sie erleichtern die Integration in bestehende IT- und Produktionslandschaften und schaffen Vertrauen bei global agierenden Kunden. Viele Partner sehen genau darin den entscheidenden Mehrwert: Innovationsfähigkeit ohne proprietäre Grenzen.
Am stärksten profitiert haben die Kunden, die das Potenzial von PC-based Control früh erkannt und diesen Schritt bewusst mitgegangen sind – ihre Bereitschaft, neue Wege zu gehen, hat sich oft schnell ausgezahlt. Genau diese Kombination aus Offenheit, Skalierbarkeit und Innovationskraft bildet seit 40 Jahren die Grundlage für den internationalen Erfolg von Beckhoff.
Eine Architektur für alle Anwendungen
Die Halbleiterindustrie stellt höchste Anforderungen an Präzision, Echtzeitfähigkeit, Zuverlässigkeit und Flexibilität. Prozesse im Nanometerbereich fordern exakt synchronisierte Bewegungen, die schnelle Verarbeitung großer Mengen an Sensordaten sowie eine nahtlose Integration von Motion-Control, Bildverarbeitung, Temperatur- und Vakuumregelung.
PC-based Control kombiniert hierbei die Steuerung, Regelung, Visualisierung und Kommunikation auf einer offenen Industrie-PC-Plattform, wobei EtherCAT bei der deterministischen und extrem schnellen Datenübertragung unterstützt.
Aufgrund der Modularität und Skalierbarkeit der PC-basierten Steuerungstechnik können alle Anwendungsfälle – vom Laborsystem bis zur Großanlage – über eine identische Architektur abgebildet werden. Durch die flexible Anpassbarkeit der Steuerung kann auch auf zukünftige Anforderungen effizient und schnell reagiert werden. Dies hat die Halbleiterindustrie bereits seit Jahren erkannt.
In Kombination mit unserer Software TwinCAT werden Spezialfunktionen wie Vision, Sicherheitssteuerung und KI-basierte Prozessanalyse bereits heute integriert. Dank der Langzeitverfügbarkeit unserer Komponenten, aber auch wegen deren kompakter Bauweise eignet sich PC-based Control von Beckhoff ideal für die Anwendung in der Halbleiterindustrie.
Mehr Flexibilität und mehr Schutz
In der Intralogistik haben viele der weltweit größten Endkunden, darunter Walmart, Amazon, UPS und FedEx, ihren Hauptsitz in den USA. Während Europa PC-based Control schon früher einsetzte, bevorzugte die US-Intralogistikbranche in der Vergangenheit proprietäre SPS-Lösungen. Dieser Trend ändert sich nun rasant.
Ein wesentlicher Treiber dafür ist die Resilienz der Lieferkette. Die globale Lieferkettenkrise hat die Schwächen geschlossener SPS-Plattformen offengelegt. Wenn Komponenten nicht verfügbar waren, gerieten Projekte ins Stocken und kritische Lagerabläufe wurden gestört. Offene, PC-basierte Steuerungsplattformen bieten mehr Flexibilität und mehr Schutz für die Lieferkette.
Der zweite große Wandel ist die KI. Im Gegensatz zu früheren Technologietrends, denen es an unmittelbarer praktischer Anwendbarkeit mangelte, liefert KI bereits messbare Vorteile bei der Optimierung von Lagern und der Auftragsabwicklung. Unternehmen erkennen mittlerweile, dass KI-gesteuerte Prognosen, vorausschauende Wartung und operative Intelligenz zu entscheidenden Wettbewerbsvorteilen werden.
Die Märkte für E-Commerce und Paketdienste sind stark umkämpft. Der Druck hinsichtlich schnellerer Lieferungen, Zuverlässigkeit, geringerer Kosten, einfacherer Retouren und reduzierter Produktschäden steigt kontinuierlich – bei immer geringeren Gewinnmargen. Um dem zu begegnen, investieren Unternehmen massiv in Automatisierung und KI. Dabei erkennen sie zunehmend, dass herkömmliche proprietäre SPS-Systeme weder vor zukünftigen Unterbrechungen der Lieferkette schützen noch eine vollständige KI-Integration ermöglichen. Offene, PC-basierte Steuerungsplattformen haben sich als Grundlage für intelligente, anpassungsfähige und hochgradig optimierte Lagerabläufe etabliert.
Die 10 größten Vorteile von PC-based Control
Der Maschinenbau vollzieht mit der Umsetzung der industriellen Digitalisierung einen fundamentalen Wandel – eine passende Grundlage dafür bietet PC-based Control.
Indem sämtliche Automatisierungsfunktionen als Software-Module nahtlos integriert bereitstehen und auf industriegerechte IT-Hardware verlagert werden, entsteht ein neues Level an Flexibilität und Performance.
Die folgenden Argumente zeigen anschaulich, warum die Zukunft der Automatisierung auf einer durchgängigen, PC-basierten Steuerungsplattform stattfindet.
Unsere Produkte und Technologien für Ihre Branche
Mit PC-based Control bietet Beckhoff für alle Bereiche der Automatisierung eine universelle und branchenunabhängige Steuerungslösung an. Auf unseren Branchenseiten präsentieren wir Ihnen die Vorteile der PC- und EtherCAT-basierten Steuerungstechnik, zugeschnitten auf Ihre Branche, liefern Ihnen weitere Informationen rund um typische Einsatzgebiete und Eigenschaften unserer Produkte und geben Ihnen einen Überblick über unsere Referenzberichte.
Kundenmagazin PC Control – The New Automation Technology Magazine
PC Control ist das internationale Kundenmagazin von Beckhoff Automation, das viermal im Jahr erscheint und um zusätzliche Special-Ausgaben ergänzt wird. Behandelt wird das gesamte Themenspektrum der New Automation Technology, insbesondere mit Experten-Interviews und Fachartikeln zu neuen Produkten und Technologien sowie mit spannenden Beschreibungen weltweiter Kundenapplikationen.