40 Jahre PC-based Control

Von der technologischen Revolution zum weltweiten Standard

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.

Trennung von SPS und Hardware

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.

Kommunikation in High-Speed

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.

Mehr Skalierbarkeit, weniger Schnittstellen

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.

Basis für Physical AI

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.

www.beckhoff.com