Beckhoff Embedded-PC CX

Modulare Hutschienen-Industrie-PCs

Mit den Embedded-PCs der Serie CX kombiniert Beckhoff PC-Technik mit der modularen I/O-Ebene auf der Hutschiene im Schaltschrank. Die Geräteserie CX vereint die Welten Industrie-PC und Hardware-SPS und ist für Steuerungsaufgaben im mittleren Leistungsbereich geeignet. Das modulare System der CX-Serie lässt sich, je nach Aufgabenstellung, zusammenstecken: Durch Hinzufügen oder Entfall von Baugruppen und Interfaces werden auf der Hutschiene im Schaltschrank oder Klemmenkasten nur die Komponenten verbaut, die das System benötigt.

Die CX-Familie gestaltet die Beckhoff-Steuerungstechnik sowohl preislich als auch leistungsmäßig durchgängig: Aufgabenstellungen, die die Eigenschaften und Rechenleistungen von Industrie-PCs erfordern, andererseits aber deren preisliches Einstiegsniveau nicht zulassen, sind das Zielgebiet dieser Produktreihe.

 

Skalierbare Leistungsklassen

Die CX-Familie umfasst mehrere CPU-Grundmodule mit unterschiedlichen Prozessoren zur optimalen Anpassung an die jeweilige Steuerungsaufgabe. Die folgende Liste gibt einen Überblick, sortiert nach CPU-Typ und nach fallender Rechenleistung innerhalb der Gruppe:

Geräte mit x86-CPU:

CX2040: Multi-Core-CX mit Intel®-Core™-i7-CPU, 2,1 GHz Taktfrequenz, quad-core

CX2030: Multi-Core-CX mit Intel®-Core™-i7-CPU, 1,5 GHz Taktfrequenz, dual-core

CX2020: Hochleistungs-CX mit Intel®-Celeron®-CPU, 1,4 GHz Taktfrequenz

CX1030: Hochleistungs-CX mit Intel®-Pentium®-M-CPU, 1,8 GHz Taktfrequenz

CX1020: Hochleistungs-CX mit Intel®-Celeron®-M-ULV-CPU, 1 GHz Taktfrequenz

CX5020: Kompakter CX mit Intel®-Atom™-CPU, 1,6 GHz Taktfrequenz

CX5010: Kompakter CX mit Intel®-Atom™-CPU, 1,1 GHz Taktfrequenz

CX1010: Basis-CX mit Pentium®-MMX-kompatibler CPU, 500 MHz Taktfrequenz

Geräte mit ARM-CPU:

CX9020: Ethernet-Controller mit ARM-Cortex™-A8-CPU, 1 GHz Taktfrequenz

CX9010: Ethernet-Controller mit Intel®-IXP420-XScale®-Technologie, 533 MHz Taktfrequenz

CX9000: Ethernet-Controller mit Intel®-IXP420-XScale®-Technologie, 266 MHz Taktfrequenz

CX8000: Basis-CX mit ARM9-CPU, 400 MHz Taktfrequenz, und integrierter Feldbusschnittstelle

Die CX-Typen unterscheiden sich, neben der CPU, in den verfügbaren Systemschnittstellen und Netzteilvarianten. Die Embedded-PCs unterstützen über die entsprechenden I/O-Schnittstellen die Beckhoff Busklemmen und auch die EtherCAT-Klemmen als I/O-System.

Die Auswahl der geeigneten CX-Steuerung geschieht anhand der voraussichtlichen Komplexität und dem Umfang des Automatisierungsprogramms. Dabei ist nicht einzig die reine Taktfrequenz der CPU ausschlaggebend, sondern eine Kombination aus vielen Kriterien. Neben der Taktfrequenz sind es hauptsächlich noch die CPU-Architektur, die Cache-Größen, Typ und Größe des Arbeitsspeichers, Grafikcontroller etc. Ein Wechsel von einer CX-CPU zu einer anderen mit höherer Leistung ist jedoch auch noch sehr spät im Projektablauf möglich und kann meist ohne jede Programmänderung erfolgen.

 

Die Komponenten

Die einzelnen Systemkomponenten der CX-Serie sind aneinander reihbare Module mit 19 mm oder 22 mm Rastermaß. Bei der CX20x0- und CX10x0-Reihe besteht die Basiseinheit aus dem CPU- und einem separaten Netzteilmodul. Die Geräte CX8000, CX9000, CX9010, CX9020, CX5010 und CX5020 kombinieren die CPU und das Netzteil in einem Gerät. Je nach CX-Typ können die Steuerungen durch weitere Systemschnittstellen erweitert werden. Ergänzt wird die Palette der optionalen Module durch Feldbusanschaltungen für PROFIBUS, CANopen, DeviceNet, SERCOS interface und Lightbus sowohl in Master- als auch in Slaveausführung.

Im Gegensatz zu den anderen CX-Gerätefamilien haben die Serien CX8000, CX9020 und CX5000 eine feste, nicht erweiterbare Anzahl an Systemschnittstellen. Der Schwerpunkt der CX8000-Serie liegt in der Verwendung als programmierbarer Feldbusslave, während sowohl der CX9020 als auch der CX5000 eine Feldbusmaster- oder Slaveschnittstelle als Bestelloption im Multioptionsinterface bereithält.

Das Multioptionsinterface als gemeinsames Merkmal aller CX-Geräte der zweiten Generation (CX9020, CX5010, CX5020, CX2020, CX2030 und CX2040) ist eine Schnittstelle, die ab Werk mit vielfältigen Signalformen bestückt werden kann. Kennzeichnend für diese Geräte ist auch ein weiteres wichtiges Merkmal: Die automatische K-Bus/E-Bus-Erkennung ermöglicht den Einsatz beider I/O-Klemmentypen ohne Zusatzaufwand.

Die Anbindung von EtherCAT bietet vielfältige Erweiterungsmöglichkeiten. Weitere Master/Slave-Feldbusanschlüsse oder Kommunikationsschnittstellen sowie alle über EtherCAT erreichbaren Signalformen können unmittelbar als EtherCAT-Klemmen angereiht werden.

 

Die Software

In Kombination mit der Automatisierungssoftware TwinCAT 2 oder TwinCAT 3 wird der Embedded-PC CX zu einer leistungsfähigen IEC 61131-3-SPS. Zusätzlich können auch Motion-Control-Aufgaben ausgeführt werden. Je nach erforderlicher Abtastzeit ist die Ansteuerung mehrerer Servoachsen möglich, wobei mit CX1010, CX5010, CX5020, CX1020, CX1030 und CX20x0 auch Sonderfunktionen, wie „Fliegende Säge“, „Elektronisches Getriebe“ und „Kurvenscheibe“ realisierbar sind. Der CX wird damit zu einer Steuerung, die sowohl SPS-, Motion-Control- als auch Visualisierungsaufgaben mit einer Hardware abdeckt. Unter Windows CE können, dank der betriebssystemeigenen Echtzeitfähigkeit, auch in Hochsprachen geschriebene Anwendertasks parallel zu TwinCAT in Echtzeit abgearbeitet werden.

 

Breites Anwendungsspektrum

Aufgrund der Bauform und der Eigenschaften einer industriellen PC-Steuerung eröffnen die Embedded-PCs ein breites Anwendungsfeld. Bisherige Anwendungen umfassen Applikationen aus den Bereichen Maschinenbau (Sägeautomaten, Montageautomaten, Papierschneidemaschinen, Schraubersteuerung, Verpackungsmaschinen, Blechverarbeitung, Handhabungsgeräte), Prozesstechnik (Wasseraufbereitung, Energieerzeugung, Verbrauchserfassung), Gebäudetechnik (Raumsteuerung, Zugangskontrolle) und viele mehr.