40 Jahre PC-based Control
Als Beckhoff vor vier Jahrzehnten den Industrierechner zur zentralen Steuerungsinstanz erhob, brach der ostwestfälische Underdog mit den eisernen Gesetzen der proprietären Hardware-SPS. Mit einer Idee, die auch heute als global aufgestellter Automatisierer noch das Fundament für den Erfolg bildet: Die Leistungsfähigkeit des Moore’schen Gesetzes für den Maschinenbau nutzbar zu machen. Und so blicken wir zum 40. Jubiläum von PC-based Control auf eine Architektur, die nicht nur die Geschichte der Automatisierung geprägt hat, sondern auch deren Zukunft bestimmen wird.
Die Ausgangslage in den 1980er-Jahren war dominiert von der hardwarebasierten speicherprogrammierbaren Steuerung – der klassischen SPS. Sie galt als robust, war aber starr, teuer und in der Rechenleistung begrenzt. IT-Standards suchte man in der Fertigung vergebens. Genau hier setzte Beckhoff mit einem Paradigmenwechsel an: Der Abstraktion der Steuerungsfunktion von der proprietären Gerätehardware hin zu einer softwarebasierten Lösung auf industriegerecht angepassten Standard-IT-Komponenten.
Der Startschuss
Der Startschuss fiel, als Beckhoff 1986 die erste PC-basierte Maschinensteuerung auslieferte, was der Zielapplikation – einer Doppelgehrungssäge – einen signifikanten Produktivitätsschub verschaffte. Der große Vorteil lag schon damals in der Durchgängigkeit. Doch der weitere Weg war kein Selbstläufer. In einem konservativen Marktumfeld musste Beckhoff zahlreiche Vorbehalte ausräumen. Ein essenzieller Schritt war hier die Entwicklung eigener Echtzeiterweiterungen, um deterministisches Verhalten zu garantieren. Ein ebenso wichtiger Faktor lag in der Nutzung von Standard-IT-Prozessoren, z. B. von Intel®. Während klassische SPSen oft Jahre hinter der aktuellen Halbleiterentwicklung zurückblieben, konnte der Industrie-PC davon unmittelbar profitieren.
Um die Rechenpower auf die Feldebene zu bringen, bedurfte es leistungsfähiger I/O-Systeme. Beckhoff flankierte seine IPC-Entwicklung mit den heute längst als Standardbaustein der Automatisierung weltweit etablierten Feldbusklemmen und eigenentwickelten Kommunikationsstandards: erst Lightbus (1992), seit 2003 EtherCAT. Damit ließ sich die Rechenleistung der IPCs verzögerungsfrei an die Antriebe und Sensoren übermitteln. Auf der Softwareseite prägte und prägt TwinCAT – das in diesem Jahr 30. Jubiläum feiert – das Portfolio von Beckhoff. Seit der Einführung 1996 hat sich das Tool zu einer umfassenden Plattform entwickelt, die alle Automatisierungsfunktionen integriert.
Der Status Quo
Aus heutiger Sicht ist das Erfolgsrezept von PC-based Control denkbar einfach: „Ein leistungsfähiger Industrie-PC, eine ebenso leistungsfähige Feldbusanschaltung, daran angeschlossen die 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. Diese Architektur erlaubt es, sämtliche Maschinenfunktionen – von der einfachen Logik 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.
Kein Wunder, dass 40 Jahre nach den Pionierleistungen von Beckhoff nahezu der gesamte Automatisierungsmarkt auf den Zug der PC-basierten oder PC-nahen Architektur aufgesprungen ist. Die proprietäre Black Box hat ausgedient, die Branche setzt auf die Zukunftsfähigkeit von offenen Systemen. Schließlich lassen sich aktuelle Technologien wie Data Analytics, Cloud Connectivity und vor allem KI auf einer PC-Plattform nativ integrieren.
In der kommenden Ausgabe des Kundenmagazins PC Control tauchen wir im Rahmen unserer Jubiläumsberichterstattung tiefer in die Historie, die technischen Details, die Anwendungsvielfalt und die Köpfe hinter PC-based Control ein, die diese 40-jährige Erfolgsgeschichte ermöglicht haben.