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Steckbare Systemlösung für die schaltschranklose Automatisierung: das MX-System

Das MX-System ermöglicht erstmals vollständig schaltschranklose Automatisierungslösungen im Maschinen- und Anlagenbau. Durch konsequentes Kombinieren, Anwenden und Weiterentwickeln der Kompetenzen von Beckhoff ist ein ganzheitliches, modulares und steckbares Baukastensystem entstanden. Der aus dem Baukasten entstehende Verbund aus MX-System-Baseplate und MX-System-Funktionsmodulen vereint alle Aufgaben und Eigenschaften eines Schaltschrankes: Energie-Einspeisung, -Absicherung und -Verteilung, Erzeugung und Absicherung von Hilfsspannungen, Ablaufsteuerung mit den Ein- und Ausgängen, Ansteuerung von Motoren und Aktuatoren und die Anschlussebene für die Feldgeräte. Die vollumfängliche Systemintegration aller Maschinenfunktionalitäten erfolgt über frei wählbare IPC-, Koppler-, I/O-, Drive-, Relais- und System-Module, die applikationsspezifisch konfiguriert und kombiniert werden können.

Die Zertifizierung aller Komponenten nach internationalen Standards ermöglicht die Vereinheitlichung der Steueranlagen auf dem gesamten Globus. Eine komplette Steuerungsanlage lässt sich werks- oder herstellerseitig konfigurieren und konfektionieren und ermöglicht somit Aufbau und Montage sowie Installation mit deutlich geringerem Wissens- und Zeitaufwand. Da erheblich weniger Komponenten als im klassischen Schaltschrankbau zur Realisierung der gleichen Anforderungen benötigt werden, wird das gesamte MX-System im Vergleich zu bisherigen Lösungen deutlich kompakter. Der Anlagen-Footprint wird reduziert, zudem erhöhen sich Anlagenverfügbarkeit und -flexibilität. In jeder Phase des Lebenszyklus einer Steuerungsanlage bietet das MX-System deutliche Vorteile gegenüber dem klassischen Schaltschrank.

Produkte

MBxxxx | Baseplates

MBxxxx | Baseplates

Skalierbare Baseplates bilden die Basis der schaltschranklosen Automatisierung.

MCxxxx | IPC-Module

MCxxxx | IPC-Module

Robuste Industrie-PCs als Steuerung aller Automatisierungsanwendungen.

MKxxxx | Koppler-Module

MKxxxx | Koppler-Module

Einbindung des MX-Systems in EtherCAT-, PROFINET- oder EtherNet/IP-Netzwerke.

MOxxxx | I/O-Module

MOxxxx | I/O-Module

Umfassende Auswahl an I/O-Modulen für alle Signale der Automatisierungswelt.

MDxxxx | Drive-Module

MDxxxx | Drive-Module

Kompakte Multiachssysteme für Antriebe aller Arten und Leistungsstufen.

MRxxxx | Relais-Module

MRxxxx | Relais-Module

Vielfältige Relais-Module zum sicheren Schalten großer Leistungen.

MSxxxx | System-Module

MSxxxx | System-Module

Einspeisung und Weiterleitung von Daten und Spannungen, Netzteile und Switche.

Das MX-System: schaltschranklose Automatisierung

Die Al/Zn-Metallgehäuse in IP67 sind durch Oberflächenbehandlungen öl- und reinigungsmittelbeständig.
Die Al/Zn-Metallgehäuse in IP67 sind durch Oberflächenbehandlungen öl- und reinigungsmittelbeständig.

Das MX-System bietet für jede Applikation eine passgenaue Lösung, die allen Ansprüchen gerecht wird und sich so für den Einsatz direkt an der Maschine oder Anlage, auch in anspruchsvollen Umgebungen, qualifiziert. Materialien und Verarbeitung aller MX-System-Bausteine sind auf größtmögliche Widerstandsfähigkeit ausgelegt. Die robusten, verchromten und lackierten Metallgehäuse sind öl- und reinigungsmittelbeständig und schützen vor äußeren Einflüssen. Die Elektronik ist geschützt vor EMV-Störungen. Die Dichtigkeit des Systems wird durch das Montieren der MX-System-Funktionsmodule auf der MX-System-Baseplate erreicht. Ein Doppeldichtungsprinzip in der Schnittstelle zwischen der MX-System-Baseplate und den MX-System-Funktionsmodulen sorgt für eine erhöhte Sicherheit gegen das Eindringen von Feuchtigkeit oder Staub.

Die Robustheit des MX-Systems vereinfacht das Handling entlang der gesamten Wertschöpfungskette: Maschinenbauer können ohne Mehraufwand eine IP67-zertifizierte Steuerungslösung anbieten, Anwender müssen das System weder im Betrieb noch bei der Reinigung gesondert schützen. Die durchgängig passive Kühlung vereinfacht ebenfalls Projektierung und Handhabung: Der Systembetrieb ist ohne eine zusätzliche Klimatisierung in Umgebungstemperaturen zwischen 0 °C und 50 °C möglich. Die Dissipationsleistung des Systemverbundes wird durch die interne gekapselte Belüftung maximiert und Hot-Spots werden effektiv verhindert. Eine zusätzliche interne Heizung ermöglicht den sicheren Start trotz Betauungsrisiko. Der Temperaturbereich kann durch eine aktive Kühlung der MX-System-Baseplate erweitert werden.

Standardisierte Daten- und Leistungsschnittstellen lösen die bislang im Schaltschrank notwendige interne Verdrahtung vollständig ab.
Standardisierte Daten- und Leistungsschnittstellen lösen die bislang im Schaltschrank notwendige interne Verdrahtung vollständig ab.

Kern jeder MX-System-Baseplate sind die Backplanes, welche die Leistungsspannungen über die Power-Backplane, sowie Steuerspannungen, Kommunikation und Diagnosefunktionalitäten (Housekeeping) über die Daten-Backplane zur Verfügung stellen. Die auf der Daten-Backplane für jeden Datensteckplatz integrierten EtherCAT-ASICs binden jeden Steckplatz an den EtherCAT-Bus an, ermöglichen eine Hot-Swap-Funktionalität der MX-System-Funktionsmodule und garantieren die Echtzeitfähigkeit des Systems. Schutzkleinspannungen von 24 V DC bzw. 48 V DC und ein maximaler Strom von 30 A werden ebenso über die Daten-Backplane an alle Datensteckverbinder geroutet. Ein Modul kann über einen Datensteckverbinder mit Strom von maximal 20 A versorgt werden.

Die Power-Backplane verteilt Leistungsspannungen von 400…480 V AC und 600 V DC bei einem maximalen Strom von 63 A unter allen Leistungssteckverbindern, wobei über einen Leistungssteckverbinder ein MX-System-Funktionsmodul mit bis zu 35 A versorgt werden kann.

Jedes Funktionsmodul des MX-Systems verwendet einen Datensteckplatz, wodurch es ein EtherCAT Device ist und darüber vollständig parametriert und diagnostiziert werden kann. Leistungsmodule verwenden zusätzlich einen Leistungssteckplatz. In Verbindung lösen Daten- und Leistungssteckplatz die bislang notwendige Verdrahtung der einzelnen Komponenten vollständig ab.

Die für das MX-System entwickelten Daten- und Leistungssteckverbinder sind so ausgelegt, dass ein IP20-Berührungsschutz auch dann vorliegt, wenn keine Module und keine Abdeckungen auf den Slots montiert wurden. Dies gilt ebenso für die Steckverbinder der Module.

Das Housekeeping erfasst Daten wie Temperatur, Schock, Vibration, Luftdruck und Luftfeuchtigkeit und ermöglicht unter anderem eine Taupunktüberwachung, um auch bei kritischeren Umweltbedingungen ein sicheres Einschalten zu ermöglichen. Sowohl Housekeeping-Daten als auch modulspezifische und applikationsspezifische Diagnosedaten und Kenngrößen können dem Maschinenanwender direkt auf dem Smartphone per Bluetooth zur Verfügung gestellt werden.

Einfache Montage in zwei Schritten: Modul gemäß Montageplan aufstecken. Modul festschrauben.
Einfache Montage in zwei Schritten: Modul gemäß Montageplan aufstecken. Modul festschrauben.

Aufstecken, festschrauben, fertig: Das kompakte MX-System setzt auch in der Handhabung neue Standards und reduziert Montagezeiten drastisch. Die Funktionsmodule werden einfach auf die standardisierten Steckverbindungen der MX-System-Baseplates aufgesteckt und anschließend mithilfe unverlierbarer, in den Modulen befindlicher Schrauben festgeschraubt. Das aufwändige Lesen eines Schaltplanes entfällt, die Verdrahtung der Module untereinander erfolgt durch das Stecksystem. Der Aufbau des MX-Systems kann durch nicht Elektrofachkräfte erfolgen. Verdrahtungsfehler sind durch das Baukastenprinzip ausgeschlossen – dies führt automatisch zu einer Qualitätssteigerung. Durch die geringere Anzahl an Bauteilen reduzieren sich die Anzahl der Montageschritte und die benötigte Montagefläche. Lager- und Produktionsflächen sowie Logistikprozesse können deutlich verschlankt werden.

MX-System als eigenständiges Automatisierungssystem
MX-System als eigenständiges Automatisierungssystem
MX-System in bestehende Architektur integriert
MX-System in bestehende Architektur integriert

Die Einsatzmöglichkeiten des MX-Systems sind sehr flexibel und jederzeit präzise an die Produktionserfordernisse jeder Applikation anpassbar. Das MX-System kann einerseits als Stand-alone-Lösung zur Automatisierung einer Maschine eingesetzt werden. Andererseits eröffnet es zahlreiche Kombinationsmöglichkeiten: So kann es in Verbindung mit weiteren MX-Systemen zu einer dezentralen, anwendungsoptimierten Automatisierungslösung verknüpft werden. In Kombination mit einem Schaltschrank kann ein MX-System als Energieverteiler eingesetzt werden. Ebenfalls möglich: die Kombination mit EtherCAT P-Produkten wie der EtherCAT P-Box oder dem integrierten Servoantrieb AMP8xxx.
Mithilfe der entsprechenden MSxxxx-Module lassen sich ohne Weiteres kaskadierte Systemaufbauten in unterschiedlichen Topologien abbilden. Verändern sich Produktionsanforderungen, können Betreiber und Maschinenbauer mit dem MX-System sofort flexibel reagieren und weitere MX-Module oder auch ganze Stationen nachträglich integrieren.

Vorteile über den gesamten Maschinenlebenszyklus mit dem MX-System

Mit dem MX-System ergeben sich durchgängig Vorteile über den kompletten Maschinenlebenszyklus hinweg – von der ersten Planung der Maschine bis hin zur Serienproduktion: alle Aufwände werden deutlich reduziert. Während sich der üblicherweise erforderliche Schaltplan von ca. 300 Seiten um 90 % auf nunmehr ca. 30 Seiten reduziert, kann die Montage des MX-Systems innerhalb einer Stunde durchgeführt werden – ein normaler Schaltschrank erfordert dafür ca. 24 Stunden. Deutlich reduziert wird auch der Personalaufwand bei der Installation: Statt ca. 5 Personen genügt hier eine fachfremde Person, zudem werden Kabellängen und Produktionsfläche verringert. Im laufenden Betrieb erhöht sich die Verfügbarkeit der Maschine: Die einfache und schnelle Diagnose verkürzt eine etwaige Fehlersuche, der Austausch einzelner Module erfolgt schnell und unkompliziert. Die um den Faktor 10 geringe Komponentenzahl des MX-Systems reduziert Lagerhaltung auf ein Minimum.

Das optimal aufeinander abgestimmte Produktportfolio ermöglicht es, die elektrische Ausrüstung von Maschinen und Anlagen nach dem Baukastenprinzip zu konzipieren. Da deutlich weniger Komponenten als im klassischen Schaltschrankbau zur Realisierung der gleichen Anforderungen benötigt werden, wird das gesamte MX-System kompakter. Dezentrale Steuerungskonzepte werden umsetzbar. Anwender erhalten eine Lösung für UL, CSA und IEC, bei der Funktionen wie Sicherheit, Diagnose und elektronische Sicherung direkt in die MX-System-Funktionsmodule integriert sind.

Im Gegensatz zum klassischen Schaltschrank sind weder Gehäuse noch händische Verdrahtung notwendig. Die standardisierten Schnittstellen des MX-Systems ermöglichen ein müheloses Plug-and-play-Prinzip, indem sich alle Funktionsmodule unkompliziert auf die MX-System-Baseplate stecken lassen. Die Montagezeit für einen klassischen Schaltschrank lässt sich mit dem MX-System drastisch reduzieren. Der Aufbau kann inhouse von Nicht-Elektrikern durchgeführt werden, ein externer Schrankaufbau und eine entsprechende Logistik entfallen. Fehler bei der Verkabelung des Schaltschranks sind ausgeschlossen.

Das kompakte MX-System lässt sich direkt in den Maschinenbauraum integrieren, verkleinert so den Maschinen-Footprint und verkürzt die Kabelwege bis zur Prozessebene. Anwender profitieren von der schnellen Plug-and-play-Installation aller Kabel dank ECP/ENP-Kabel und -Stecker und vermeiden Installationsfehler. Elektroinstallationen können von mechanischen Fachkräften im Rahmen der mechanischen Installation durchgeführt werden, Elektrofachkräfte sind bei der Montage nicht erforderlich. Der Platzbedarf für elektrische Komponenten und Kabel wird stark reduziert.

Die voll integrierten, nicht-intrusiven EtherCAT-Komponenten ermöglichen zu jeder Zeit eine umfangreiche Systemdiagnose. Diese kann von Nicht-Elektrofachkräften durchgeführt werden – es muss kein Schaltschrank geöffnet werden. Die Fehlerlokalisierung für Modul, Kabel oder Gerät wird vereinfacht. Das Baukastensystem und das einfache Plug-and-play-Prinzip ermöglichen zudem einen unkomplizierten und schnellen Austausch eines defekten Moduls im laufenden Betrieb, auch durch fachfremdes Personal. Dies bietet gerade für den Endanwender/Maschinenbetreiber einen enormen Zeitvorteil.

Eigenschaften des MX-Systems

Neben ultraschneller EtherCAT-Kommunikation und IP67-Schutz, verfügt jedes Modul über eine passive Kühlung sowie verchromte und passivierte Oberflächen mit Beständigkeit gegen Öl und Reinigungsmittel. Das Housekeeping erfasst Daten wie Temperatur, Schock, Vibration, Luftdruck und Luftfeuchtigkeit und ermöglicht unter anderem eine Taupunktüberwachung, um auch bei kritischeren Umweltbedingungen einen kontrollierten Betrieb zu gewährleisten. Sowohl Housekeeping-Daten als auch modul- und applikationsspezifische Diagnosedaten können direkt auf dem Smartphone per Bluetooth zur Verfügung gestellt werden.

EtherCAT
EtherCAT
IP67-Schutz
IP67-Schutz
Diagnose
Diagnose
passive Kühlung
passive Kühlung
beständig
beständig
verchromt
verchromt
Schock/Vibration
Schock/Vibration
Taupunkt
Taupunkt
0…50° C
0…50° C