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 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.
Der Paradigmenwechsel bei PC-based Control beruht darauf, dass Automatisierungsfunktionen nicht mehr auf dedizierter Hardware ablaufen. Stattdessen kann PC-basierte Hardware mit der Software TwinCAT sämtliche Aufgaben übernehmen. Steuerungslogik, Motion Control und alle weiteren Funktionen werden als reine Software-Module abgebildet. Das spart Hardwarekosten, reduziert den Platzbedarf im Schaltschrank drastisch und erhöht die Flexibilität bei zukünftigen Anlagenanpassungen enorm.
Ein Kernstück von PC-based Control ist die Fähigkeit, Standard-Betriebssysteme wie Windows echtzeitfähig zu machen. Das TwinCAT-Echtzeitsystem klinkt sich auf Kernel-Ebene ein und garantiert deterministische Zykluszeiten bis in den niedrigen Mikrosekundenbereich. Dadurch wird PC-Hardware für zeitkritische Aufgaben nutzbar, wobei der Jitter minimiert wird und selbst besonders anspruchsvolle Regelkreise präzise und zuverlässig laufen.
Anstatt für jede Disziplin einen separaten Controller einzusetzen, vereint PC-based Control alle Automatisierungsfunktionen auf einem einzigen Rechner: SPS, Motion Control, Kommunikation, Messtechnik, Vision und Robotik teilen sich dieselbe Hardware und Datenbasis. Das eliminiert Kommunikationsengpässe und Totzeiten zwischen Systemen, vereinfacht die Fehlersuche und senkt Hardware-, Engineering- und Wartungskosten maßgeblich. Auch die bisher getrennten Welten von Steuerungstechnik und Safety lassen sich mit PC-based Control nahtlos integrieren.
Mit der Einführung von TwinCAT 3 wurde die Automatisierungs-Software nahtlos in Microsoft Visual Studio integriert. Daraus resultiert eine einheitliche Entwicklungsumgebung für Automatisierer und IT-Entwickler. Anwender profitieren von professionellen Software-Engineering-Tools, moderner Quellcodeverwaltung, automatisiertem Testing und durchgängigem Debugging. Die strikte Trennung zwischen der klassischen IT-Welt und der Automatisierungsebene verschwindet damit.
Limitierungen der traditionellen SPS-Programmierung werden mit TwinCAT aufgehoben. Klassische IEC-61131-3-Sprachen (z. B. Strukturierter Text) werden nach wie vor voll unterstützt, lassen sich aber nahtlos mit Hochsprachen wie C und C++ kombinieren. Zudem können komplexe Modelle, die in MATLAB® oder Simulink® entwickelt wurden, direkt kompiliert und in harter Echtzeit ausgeführt werden. Das erlaubt den Einsatz der jeweils passenden Programmiersprache für jede spezifische Automatisierungsaufgabe.
Moderne Industrie-PCs verfügen über leistungsstarke Mehrkernprozessoren. TwinCAT unterstützt dies konsequent und kann z. B. über die Multithread-Fähigkeit eine Anwendung auf mehrere Kerne verteilen. Mit TwinCAT Core Boost lässt sich zusätzlich die Rechenperformance einzelner Echtzeit- oder User-Mode-Kerne um bis zu 50 % steigern, um die maximale Leistungsfähigkeit aus dem System herauszuholen und es optimal an die jeweiligen Anforderungen anzupassen.
Um die enorme Rechenleistung moderner Industrie-PCs in die Maschine zu bringen, wird ein extrem schneller Datenbus benötigt. Genau dafür hat Beckhoff EtherCAT entwickelt – ein offengelegter, standardisierter und inzwischen weltweit verbreiteter Industrial-Ethernet-Feldbus. EtherCAT verarbeitet Daten „on the fly“ und ermöglicht Zykluszeiten von unter 100 Mikrosekunden sowie die hochpräzise Synchronisierung durch Distributed Clocks. Zudem ist eine hochflexible Netzwerktopologie möglich.
Durch die gemeinsame PC-Architektur ist die Anbindung an übergeordnete IT-Systeme von Haus aus integriert. Ohne den Umweg über komplexe Gateways kann die PC-basierte Steuerung direkt mit Datenbanken kommunizieren oder Daten in Cloud-Plattformen senden. Standardisierte Protokolle wie OPC UA, MQTT, AMQP oder REST-APIs stehen nativ zur Verfügung. Das macht PC-based Control nicht zuletzt auch zur passenden und sicheren Basis für industrielle KI-Lösungen, Edge-Computing und Predictive-Maintenance-Konzepte.
PC-based Control bietet eine einfache und hohe Skalierbarkeit. Das Portfolio umfasst vielfältige Formfaktoren vom Embedded-PC über zahlreiche Schaltschrank-Industrie-PCs und Panel-PCs bis hin zu den IPC-Modulen des MX-Systems für die schaltschranklose Automatisierung und zum Schaltschrank-Industrie-Server mit bis zu 32 CPU-Kernen – allesamt natürlich industrietauglich und langzeitverfügbar. Noch feingranularer und genauer lässt sich das Hardware-Spektrum durch die zahlreichen zur Auswahl stehenden Prozessoren an die jeweilige Applikation anpassen.
Bei PC-based Control setzt Beckhoff auf offene IT-Standards. Automatisierer profitieren somit direkt von den rasanten Leistungssteigerungen, die der globale Markt für PC-Technik seit vier Jahrzehnten hervorbringt. Zudem unterstützt das System modulare Anlagenkonzepte, bei denen Maschinenteile als flexible Module agieren. Durch die Offenheit gegenüber zahlreichen Feldbussen lassen sich auch Drittgeräte problemlos integrieren.
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.
Basis zukunftsorientierter Antriebslösungen
PC-based Control macht die elektrische Antriebstechnik erst richtig leistungsfähig. Vor 40 Jahren war die Synchronisation von mehreren Achsen umständlich und komplex. Entsprechend wurden nur vereinzelt geregelte Antriebe in Maschinen verbaut.
Mit PC-based Control ist die logische Ansteuerung von Servomotoren in Echtzeit hingegen kein Problem – selbst dann, wenn sehr viele Servomotoren in Maschinen integriert sind. Da elektrische Antriebe so einfach zu konfigurieren und integrieren sind, wächst deren Anzahl in Maschinen kontinuierlich. Besonders hervorzuheben ist z. B. eine Beckhoff Applikation in der Show- und Bühnentechnik, bei der 1.216 Servomotoren synchron angesteuert werden und eine kinetische Skulptur erzeugen.
Gleichzeitig werden Antriebe heute immer intelligenter. Über EtherCAT fließen die Zustandsdaten der Aktoren zur zentralen Steuerungseinheit. Deren Auswertung wird mithilfe von PC-basierter Steuerungstechnik kundenspezifisch nutzbar: Anwender können unkompliziert den Maschinenzustand abbilden oder auch Leistungs- und Verbrauchsdaten ermitteln und zentral verwalten. PC-based Control bildet demnach die Basis jeglicher zukunftsorientierten Antriebslösung.
Vollständige Transparenz im gesamten Prozess
Unsere Kunden in der Kunststoffbranche stellen besondere Ansprüche an die Automatisierungstechnik. Anwendungen wie Spritzgießen, Extrusion, Blasformen oder Thermoformen erfordern eine präzise und deterministische Regelung von Temperatur, Druck, Geschwindigkeit und Position. Schon kleinste Abweichungen wirken sich unmittelbar auf den Prozess und damit auf die Bauteilqualität aus.
Gleichzeitig wächst der Bedarf an modularen Maschinenkonzepten, die unter anderem die Integration von Bildverarbeitung, Machine Learning und generativer KI ermöglichen. Ebenso entscheidend sind standardisierte Schnittstellen wie OPC UA und Euromap zur nahtlosen Vernetzung kompletter Produktionszellen.
Genau für diese Anforderungen bietet PC-based Control die ideale Lösung. Das offene Steuerungskonzept kombiniert leistungsfähige, skalierbare Industrie-PCs mit TwinCAT und EtherCAT – für maximale Performance und Flexibilität. Alle Funktionen wie SPS, Motion Control, Safety, HMI, Vision und weitere Tools lassen sich auf einer Plattform vereinen. Das reduziert die Systemkomplexität deutlich und sorgt für vollständige Transparenz im gesamten Prozess.
Mit PC-based Control schaffen Kunststoffmaschinenhersteller die technologische Grundlage für innovative, energieeffiziente und zukunftssichere Maschinen.
Hier zählen Determinismus und Synchronität
Mess- und Prüftechnik gehört seit jeher zu den anspruchsvollsten Disziplinen der Automatisierung. Wo früher mit analogen Messschreibern, einzelnen Spezialgeräten und aufwendigen Punkt-zu-Punkt-Verkabelungen gearbeitet wurde, sind heute hochvernetzte Echtzeitsysteme gefragt. Moderne Prüfstände müssen Tausende Kanäle synchron erfassen, hochdynamische Antriebe regeln, Safety integrieren und Messdaten in Echtzeit analysieren.
Die Bandbreite der Anwendungen ist gewaltig: Vom Testen hochintegrierter Elektroniken bis zum Großkomponenten-Prüfstand entwickeln und betreiben unsere Kunden hochmoderne Mess- und Prüfsysteme. Der PC-basierte Steuerungsansatz und ein software- und systemorientiertes Engineering gehen mit der Integration von Machine Learning und komplexen Reglern dabei weit über klassische Automatisierungsaufgaben hinaus.
Gerade in der Mess- und Prüftechnik zählen Determinismus und Synchronität. Mit EtherCAT, Distributed Clocks und Oversampling lassen sich Messdaten hochpräzise in Echtzeit erfassen – ideal für Schwingungsanalyse, Leistungsmessung oder Batterieprüfung. Für Anwender in diesem Bereich bedeutet PC-based Control: weniger Insellösungen, höhere Performance und eine Plattform, die Automation und Messtechnik nahtlos zusammenführt – vom Sensor bis zur KI-gestützten Analyse.
Kreative Ideen ohne technische Grenzen
Die Entertainment-Industrie stellt besondere Anforderungen an die Automatisierung, da hier nicht nur technische Funktionalität, sondern vor allem das perfekte Zusammenspiel aus Kreativität, Sicherheit, Flexibilität und Verfügbarkeit entscheidend ist. Ob Themenpark, Bühnenshow, Konzert, Medieninstallation oder immersive Erlebniswelt – Licht-, Audio-, Video-, Bühnen- und Bewegungstechnik müssen in Echtzeit miteinander kommunizieren und exakt synchronisiert werden. Gleichzeitig ändern sich kreative Anforderungen häufig sehr kurzfristig. Steuerungssysteme müssen daher offen, modular und flexibel erweiterbar sein, ohne dabei Kompromisse einzugehen.
PC-based Control von Beckhoff verbindet klassische Automatisierung mit moderner IT und passt daher ausgezeichnet für die Branche. Die offene und softwarebasierte Architektur ermöglicht die Integration nahezu aller relevanten Schnittstellen und Protokolle der Entertainment-Branche – darunter DMX, Art-Net, sACN, QSC, Riedel, SMPTE-Timecode, PSN und viele weitere. Dadurch lassen sich ganz unterschiedliche Systeme und Gewerke auf einer Plattform zusammenführen und zentral steuern.
Für Anwender besonders wichtig sind dabei die hohe Performance, Skalierbarkeit und Offenheit. Mit unseren leistungsfähigen Industrie-PCs, TwinCAT und EtherCAT werden komplexe Showabläufe hochpräzise und deterministisch umgesetzt. Durch die Modularität von PC-based Control ist eine flexible Anpassung und Erweiterung von Anlagen jederzeit möglich – selbst während des laufenden Betriebs. Für Betreiber von Entertainment-Anlagen bedeutet das Investitionssicherheit, maximale Verfügbarkeit und die Möglichkeit, kreative Ideen ohne technische Grenzen umzusetzen – getreu unserem Motto: Create ultimate guest experiences!
Konkreter Beitrag zu nachhaltiger Gebäudeautomation
PC-based Control von Beckhoff feiert 40. Jubiläum. In der Gebäudeautomation wurden die ersten großen Projekte im Jahr 2000 mit dieser Technologie realisiert. Dazu zählen z. B. das deutsche Microsoft-Headquarter in Unterschleißheim bei München oder das Eurotheum, ein ehemaliger Standort der Europäischen Zentralbank in Frankfurt. In beiden Projekten wurden IPCs von Beckhoff verbaut.
Bei Microsoft kamen damals die Schaltschrank-Industrie-PCs C6140 als Gebäuderechner zum Einsatz. Nach mehr als 20 Jahren wurden die Rechner gegen neue Kompakt-Industrie-PCs C69xx ausgetauscht. Die I/O-Ebene blieb dabei unverändert. Mit minimalem Software-Aufwand standen alle modernen Funktionen zur Verfügung. Dieses Beispiel zeigt eindrucksvoll den Investitionsschutz von PC-based Control: Über 20 Jahre Betrieb mit Erhalt der I/O-Ebene und reibungsloser Modernisierung der Rechnerebene – ein konkreter Beitrag zu nachhaltiger Gebäudeautomation. Statt auf proprietäre Black-Box-Lösungen zu setzen, basiert PC-based Control konsequent auf offenen Standards – von BACnet, Modbus und KNX bis hin zu OPC UA und MQTT – und gibt Betreibern damit die volle Hoheit über ihre Anlage zurück.
Aufgrund der Nutzung etablierter Betriebssysteme kann parallel zu TwinCAT auch Software von Drittanbietern für verschiedenste Anwendungen performant ausgeführt werden. Genauso ist eine unkomplizierte Integration in IT-Netzwerke und Sicherheitsstrukturen möglich. Genau diese Offenheit macht PC-based Control zur idealen Basis für die IT/OT-Konvergenz in modernen Gebäuden, in denen Automation, Datenanalyse und IT-Sicherheit immer enger zusammenwachsen.
Hohe Rechenleistung für präzise Bewegungssteuerung
Die Werkzeugmaschinenbranche stellt höchste Anforderungen an die Automatisierungstechnik: Präzision im µm-Bereich, kurze Zykluszeiten sowie hohe Dynamik und Flexibilität sind ebenso entscheidend wie die Integration vielfältiger Automatisierungsfunktionen – von CNC und Robotik über Messtechnik bis hin zu Bildverarbeitung und Prozessüberwachung. Zudem müssen Steuerungssysteme für diese Branche zuverlässig, langlebig und offen für Vernetzung sein.
PC-based Control von Beckhoff erfüllt diese Anforderungen optimal, da es auf leistungsfähiger Industrie-PC-Hardware, der ultraschnellen EtherCAT-Kommunikation und der modularen Softwareplattform TwinCAT basiert. Auf einer einzigen Steuerung lassen sich CNC, SPS, Motion Control, Safety, Messtechnik und Bildverarbeitung integrieren, was Hardware reduziert und Wartung vereinfacht. Die Offenheit des Systems ermöglicht die Nutzung standardisierter Schnittstellen wie OPC UA oder MQTT sowie die einfache Anpassung an unterschiedliche Maschinengrößen und -typen.
Anwender profitieren von hoher Rechenleistung für präzise Bewegungssteuerung, deterministischer Kommunikation für exakte Synchronisation und der Möglichkeit, moderne Funktionen wie Condition Monitoring oder Machine Learning direkt einzubinden. Damit bietet PC-based Control eine zukunftssichere, skalierbare und robuste Lösung, die die Produktivität und Wettbewerbsfähigkeit von Werkzeugmaschinenherstellern nachhaltig steigert.
Vision als integraler Bestandteil der Maschinensteuerung
An TwinCAT Vision zeigt sich die 40-jährige Erfolgsgeschichte von PC-based Control besonders deutlich: Hier kommen die Stärken einer durchgängig softwarebasierten Automatisierungsplattform auf Standard-Industrie-PCs voll zum Tragen. Statt die Bildverarbeitung als externe Black Box anzubinden, ist sie integraler Bestandteil der Maschinensteuerung und nahtlos in eine gemeinsame Engineering- und Runtime-Umgebung für SPS, Motion und Robotik integriert. Dadurch werden Schnittstellen reduziert, Systembrüche vermieden sowie Inbetriebnahme, Diagnose und Service über den gesamten Maschinenlebenszyklus vereinfacht.
Ein entscheidender Vorteil von PC-based Control liegt in der deterministischen Echtzeitfähigkeit und der präzisen Synchronisation von Bildaufnahme, Analyse und Maschinenprozess – eine wesentliche Voraussetzung für anspruchsvolle Anwendungen mit hohen Qualitätsanforderungen und kurzen Zykluszeiten. Hinzu kommen die hohe Innovationsdynamik und Skalierbarkeit moderner Industrie-PCs: Vom kompakten Embedded-PC bis zum leistungsstarken Multicore-Industrie-PC lässt sich die Rechenleistung passgenau auf die jeweilige Anwendung abstimmen – von einfachen Prüfaufgaben über anspruchsvolle Vision-Applikationen bis hin zu KI-basierten Anwendungen.
TwinCAT Vision ist damit ein sehr gutes Beispiel dafür, was PC-based Control seit 40 Jahren auszeichnet: Offenheit, Integrationsfähigkeit, hohe Performance und die Möglichkeit, Innovationen schnell in die Praxis zu bringen.
Revolution in der Fabrikhalle: 40 Jahre PC-based Control
Vor vier Jahrzehnten glich es einer industriellen Revolution: Als Hans Beckhoff in den frühen 1980er Jahren die Vision der PC-basierten Steuerungstechnik vorantrieb, stieß er bei vielen klassischen Maschinenbauern auf ungläubiges Kopfschütteln. Ein Büro-PC in der rauen, schmutzigen Fabrikhalle? Damals schien das undenkbar. Heute, 40 Jahre später, bildet PC-based Control das passende Fundament der Industrie 4.0 und der Smart Factory.
Um die Tragweite dieses Jubiläums zu verstehen, muss man sich in die Automatisierungswelt der 1980er Jahre zurückversetzen. Es war die Ära der klassischen speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPS). Die Fabrikhallen wurden von proprietären Hardware-Systemen dominiert. Große Schaltschränke waren gefüllt mit teuren Black Boxes einzelner Hersteller. Die Systeme galten als robust, waren aber starr, kostspielig und in der Rechenleistung limitiert.
In dieser Umgebung vertrat das damals junge Unternehmen Beckhoff Automation aus dem ostwestfälischen Verl den Ansatz, dass sich gewöhnliche Standard-PCs als leistungsfähigere und wirtschaftlichere Hardwarelösung für sämtliche Automatisierungsprozesse eignen.
Die Philosophie dahinter war einfach: Warum sollte der Maschinenbau viel Geld in die Entwicklung eigener Mikrochips und teurer Spezial-Hardware stecken, wenn die globale Computerindustrie (allen voran Intel® und später AMD) diese Arbeit bereits mit vielfach höheren Budgets erledigte?
1986 wurde aus der Theorie Praxis: Beckhoff lieferte die erste PC-basierte Maschinensteuerung aus, die in einer Doppelgehrungssäge zum Einsatz kam und der Zielapplikation einen erheblichen Produktivitätsschub verschaffte. Der revolutionäre technologische Schritt bestand in der Abstraktion der SPS-Funktion: weg von der proprietären Hardware hin zu einer hochflexiblen, softwarebasierten Lösung.
Ein Meilenstein, der den Grundstein für die moderne Automatisierungswelt von Beckhoff legte. Doch der Weg dorthin war steinig. Die Vorbehalte der Industrie waren durchaus groß. Der PC galt damals als fehleranfällig. Das Schreckgespenst des Windows-Bluescreen beherrschte die Diskussionen. Die Antwort auf diese berechtigte Sorge führte zur eigentlichen Sensation der PC-basierten Automatisierung: der konsequenten Trennung von Hard- und Software.
Um den PC industrietauglich zu machen, musste er nicht nur in ein robustes Gehäuse gepackt werden, er musste vor allem Echtzeit-Eigenschaften erhalten. Eine Maschine verzeiht keine Latenzen. Die Befehle müssen in exakt definierten Mikrosekunden-Zyklen ausgeführt werden.
Mit der Einführung der Automatisierungssoftware TwinCAT (The Windows Control and Automation Technology) im Jahr 1996 gelang Beckhoff ein weiterer technologischer Durchbruch. TwinCAT machte Standard-Microsoft-Betriebssysteme echtzeitfähig. Die Software schuf eine Umgebung, in der die traditionelle Steuerungs-Hardware in reine Programmzeilen übersetzt wurde. Aus der Hardware-SPS wurde die Soft-SPS.
Plötzlich war es möglich, alle Kernfunktionen einer Maschine – Logik, Regelungstechnik, Achspositionierung und das Human-Machine-Interface (HMI) – auf einer einzigen PC-CPU zu vereinen. Der Flaschenhals komplexer Hardware-Verschaltungen verschwand.
Durch den Schwenk zur PC-basierten Steuerungstechnik profitierte der Maschinen- und Anlagenbau schlagartig von einer Regel, die bis dahin nur in der IT galt: das Moore’sche Gesetz. Die Rechenleistung von Standard-Prozessoren verdoppelte sich grob alle anderthalb bis zwei Jahre, wohingegen die Kosten sanken. Während traditionelle SPS-Systeme durch den Einsatz proprietärer Chips in ihrer Weiterentwicklung zunehmend limitiert waren, nutzte die PC-basierte Steuerung die hohe Innovationsgeschwindigkeit der weltweiten IT-Branche also in zweierlei Hinsicht.
Als in den 2010er Jahren Multicore-Prozessoren zum Standard wurden, eröffnete dies wiederum völlig neue Dimensionen. Mit TwinCAT 3 konnte man einzelnen Maschinenfunktionen dedizierte Prozessorkerne zuweisen. Ein Kern kümmerte sich beispielweise um das Betriebssystem und die Visualisierung, ein anderer in harter Echtzeit um die Maschinensteuerung, ein dritter um die komplexe Bahnberechnung für Roboterkinematiken. Die Leistungsgrenzen schienen erneut aufgehoben.
In den frühen 2000er-Jahren wurden herkömmliche Feldbusse zum Nadelöhr. Die PC-Prozessoren mussten im Leerlauf warten, bis die langsamen Netzwerke ihre Daten abgeliefert hatten.
Wieder löste Beckhoff das Problem mit einer eigenentwickelten Lösung, die heute als Standard auf der ganzen Welt eingesetzt wird. 2003 auf den Markt gebracht, revolutionierte Beckhoff die industrielle Kommunikation mit der Entwicklung von EtherCAT. Das ultraschnelle Echtzeit-Ethernet-System innovierte die Datenkommunikation durch die Kombination des schon 1989 mit Lightbus vorgestellten Prinzips der Datenverarbeitung im Durchlauf mit Ethernet. Anders als bei konventionellen Netzwerken, bei denen Datenpakete zeitaufwendig an jedem Knotenpunkt gestoppt, gelesen und neu verpackt werden mussten, verarbeitet EtherCAT die Daten on the fly: Jedes einzelne Datenpaket durchläuft alle Netzwerkteilnehmer einer Maschine, wobei jeder dieser Knoten fast verzögerungsfrei relevante Informationen herausnimmt oder ablegt.
EtherCAT machte die Kommunikation um ein Vielfaches schneller und traf den Nerv der Branche. Beckhoff entschied sich, die Technologie als offenen Standard freizugeben. Heute hat sich EtherCAT längst als offener, weltweiter Standard für die Echtzeit-Ethernet-Kommunikation etabliert, der von Tausenden Herstellern unterstützt wird und die Basis für dynamische Prozesse in der gesamten Automatisierungswelt bildet.
Die starke Rechenleistung der Industrie-PCs führte in den vergangenen Jahren zu einem Phänomen, das die Konstruktion von Maschinen für immer veränderte: Software begann, Mechanik zu ersetzen.
Früher wurden komplexe Bewegungen durch Zahnräder, mechanische Kurvenscheiben, Riemen und Wellen realisiert. Der Verschleiß war hoch, die Flexibilität bei Produktwechseln lag bei null. PC-based Control machte starre Maschinen flexibel. Prominente Beckhoff Beispiele dafür sind das lineare Transportsystem XTS (2012) sowie das Planarmotorsystem XPlanar (2018). Beim XPlanar schweben magnetische Mover frei beweglich über Kacheln und transportieren Produkte verschleißfrei über die Produktionswege – ohne Mechanik oder Führungsschienen. Mit dem linearen Transportsystem XTS bietet Beckhoff eine bewährte Antriebslösung, bei der sich magnetisch angetriebene Mover entlang einer Fahrstrecke aus vollintegrierten Motormodulen bewegen.
Heute, im Zeitalter der Digitalisierung, zahlt sich der visionäre Schritt der 1980er Jahre mehr denn je aus. Industrie 4.0, das Industrial Internet of Things (IIoT) und die Smart Factory erfordern die lückenlose Kommunikation zwischen der Produktionshalle (OT) und der Cloud-Infrastruktur (IT).
Der IPC von heute ist längst nicht mehr nur für die Maschinensteuerung zuständig. Moderne Systeme integrieren anspruchsvolle Motion Control, Highend-Messtechnik, hochauflösende Bildverarbeitungssysteme und Safety auf derselben Plattform. Selbst künstliche Intelligenz und Machine Learning sind keine Zukunftsmusik. KI-Algorithmen laufen heute in Echtzeit direkt auf der Maschinensteuerung, erkennen Anomalien im Produktionsprozess, optimieren den Energieverbrauch oder prüfen via Kamera die Qualität der gefertigten Werkstücke.
Aus dem unförmigen PC-Tower der 80er Jahre ist inzwischen eine breite und fein skalierbare Familie von Industrie-Rechnern geworden – von Embedded-PCs und Ultra-Kompakt-Industrie-PCs bis hin zu Schaltschrank-Industrie-Servern. Und die kontinuierliche Integration neuer, industriegerechter Prozessoren aus der IT-Welt sorgt nach wie vor für Leistungssprünge.
40 Jahre PC-based Control von Beckhoff stehen damit nicht nur für einen wesentlichen technologischen Fortschritt, sondern auch für einen Wandel im Maschinenbau. Hans Beckhoffs Überzeugung, dass sich der Standard-PC gegen proprietäre Hardware durchsetzen würde, galt einst als mutig. Diese Technologie, die vor 40 Jahren in Ostwestfalen ihren Ursprung nahm, hat sich im modernen Maschinenbau weltweit etabliert, wird immer mehr zum Standard und bleibt auch in Zukunft Innovationstreiber.
1986: PC-based Control
- Beckhoff liefert die erste PC-basierte Maschinensteuerung aus. Ein modifizierter Standard-PC übernimmt die Steuerung – ein radikaler, anfangs oft belächelter Bruch mit der traditionellen, hardwaregebundenen SPS-Welt.
1989: Lightbus
- Der PC ist schnell, aber die Datenübertragung zur Maschine ist zu langsam. Beckhoff entwickelt daher den Lichtbus, einen Feldbus auf Lichtwellenleiter-Basis und mit Datenverabeitung im Durchlauf, um die PC-Rechenleistung mit hoher Geschwindigkeit an die I/Os der Maschine zu bringen.
1995: Busklemme
- Beckhoff stellt das modulare Busklemmen-System vor. Die Idee: Das etablierte Reihenklemmenprinzip wurde erstmals mit der Feldbustechnologie kombiniert und so ein modulares und offenes I/O-System für platzsparende, individuelle und hochflexible Konfigurationen geschaffen.
1996: TwinCAT
- Ein weiterer Durchbruch: die Markteinführung der Automatisierungssoftware TwinCAT (The Windows Control and Automation Technology). Beckhoff macht das Standard-Betriebssystem Microsoft Windows echtzeitfähig für den harten Industrieeinsatz.
2003: EtherCAT
- EtherCAT kombiniert die Datenverarbeitung "on the fly" mit der Ethernet-Technologie und löst den bisherigen Kommunikations-Flaschenhals der Industrie. EtherCAT etabliert sich in den Folgejahren als offener, weltweiter Standard für die Echtzeit-Ethernet-Kommunikation.
2012: XTS
- Einführung des linearen Transportsystems XTS, bei der sich magnetisch angetriebene Mover entlang einer Fahrstrecke aus vollintegrierten Motormodulen bewegen.
2018: XPlanar
- Das Planarmotorantriebssystem XPlanar ermöglicht den schwebenden, individuellen und verschleißfreien Produkttransport. Die frei beweglichen XPlanar-Mover können sich über den XPlanar-Kacheln beliebig in zwei Dimensionen und mit bis zu sechs Freiheitsgraden bewegen.
2021: MX-System
- Beckhoff präsentiert das MX-System. Die komplette PC-basierte Steuerungstechnik wird so kompakt und robust in Funktionsmodule übertragen, dass sie ohne Schaltschrank direkt als steckbares System an der Maschine montiert werden kann.
Heute: Künstliche Intelligenz und Vision
Der IPC vereint alle Automatisierungsfunktionen auf einer CPU:
- klassische Steuerung
- Motion Control
- CNC
- Messtechnik
- Robotik
- Bildverarbeitung (TwinCAT Vision)
- künstliche Intelligenz (TwinCAT Machine Learning).
Der PC hat sich zum zentralen, unverzichtbaren Steuerzentrum der Smart Factory entwickelt.
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.