Anlässlich der Preview-Veranstaltung zur HANNOVER MESSE 2023 präsentierte der Automatisierungsspezialist Beckhoff sein MX-System, eine flexible, bauraumoptimierte und intelligente Systemlösung, die den konventionellen Schaltschrank komplett ersetzen kann und somit völlig neue Wege bei der Anlagenautomatisierung eröffnen soll. Als modularer, bei Bedarf auch dezentral an der Maschine verteilbarer Schaltschrankersatz spart das MX-System laut Beckhoff Engineering-, Montage und Installations- sowie Wartungsaufwand. Dies soll hocheffiziente Abläufe für Hersteller und Betreiber von Maschinen und Anlagen ermöglichen, beginnend bei der Planung über Aufbau und Installation des MX-Systems bis hin zur Instandhaltung einer mit dem MX-System ausgestatteten Maschine.

Standardisierung der Schnittstellen

Die Grundidee des MX-Systems ist es, die elektrischen und mechanischen Schnittstellen für alle elektronischen und elektromechanischen Bauteile zu standardisieren. Das Ergebnis der Umsetzung dieser Idee sind zwei Schnittstellen: Die Datenschnittstelle integriert jede Funktionseinheit in ein EtherCAT-Netzwerk und versorgt sie zugleich mit einer Gleichstrom-Spannung von 24 Volt, im Bedarfsfall auch mit 48 Volt. Die zweite Schnittstelle wurde als Standard für den Niederspannungsbereich festgelegt. Über diese wird die Netzspannung von bis zu 530 Volt Wechselstrom sowie eine Gleichstrom-Spannung von maximal 848 Volt für den Antriebsverbund verteilt.

Backplane und Baseplate statt Schaltschrank

Durch diese Standardisierung lässt sich die gesamte Funktionalität des Schaltschranks als Backplane-System abbilden. Analog zu den Schnittstellen gibt es zwei verschiedene Backplanes, welche die beschriebenen Schnittstellen in Form von Steckverbindern als wesentliche Merkmale aufweisen. Verbaut werden die Backplanes in einem robusten Aluminiumgehäuse. Die Kombination aus Backplane und Gehäuse wird als Baseplate bezeichnet. Hinzu kommt ein vollumfängliches Spektrum an Funktionsmodulen aus den Bereichen IPC, Buskoppler, I/O, Motion, Relais und System. Diese werden einfach auf die Baseplate gesteckt und verschraubt. Der Verbund aus Baseplate und Funktionsmodulen ergibt eine bauraumoptimierte IP67-geschützte Einheit, welche direkt an der Maschine montiert werden kann.

Vorteile für das Engineering

Die Systematik aus Baseplate und Funktionsmodulen ergibt einen Baukasten, mit dem sich unterschiedlichste Automatisierungsaufgaben lösen lassen. Von besonderem Vorteil ist dabei, dass die Funktionsmodule des MX-Systems einzelne Funktionen wie zum Beispiel den Leitungsschutz für abgehende Leitungen integrieren. Dies erleichtert die Projektierung und reduziert die Anzahl der Bauteile deutlich. Sichtbar werden diese Vorteile durch die um bis zu 80 Prozent reduzierte Seitenzahl der Schaltpläne und Stücklisten. Bereits in der Engineering-Phase erweist sich der geringe Bauraumbedarf des MX-Systems als weiterer Vorteil. Dies erleichtert die Abstimmung zwischen den Abteilungen, da in der Regel keine speziellen Einbauräume und Halter für das MX-System konstruiert werden müssen. Ein weiterer wichtiger Aspekt: Das MX-System entspricht den Anforderungen der relevanten Schaltschranknormen und ist im Gegensatz zum konventionellen Schaltschrank zugleich IEC-, ULsowie CSA-konform. Es stellt somit eine weltweit einheitliche Lösung dar.

Vorteile für den Aufbau der Automatisierung

Das Prinzip, Funktionsmodule auf eine Baseplate zu stecken und mit Schrauben zu befestigen, soll nicht nur den Schaltschrankbau revolutionieren, sondern ihn in seiner heute bekannten Form vollständig ersetzen. Die mechanische Bearbeitung des Schaltschranks und seiner Montageplatte entfällt ebenso wie die aufwendige manuelle Verdrahtung. Bemerkbar macht sich dies direkt in der für den Aufbau des MX-Systems erforderlichen Zeit. Inklusive der notwendigen Tests und Prüfungen lässt sich ein MX-System dadurch innerhalb von nur einer Stunde aufbauen. Bei einem vergleichbaren Schaltschrank beträgt die Aufbaudauer mindestens 24 Stunden. Dadurch begegnet das MX-System auch dem Fachkräftemangel, da einzelne Mitarbeiter deutlich kürzer an eine Aufgabe gebunden sind. Hinzu kommt, dass es nicht mehr zu Verdrahtungsfehlern kommt. Aus logistischer Sicht ergeben sich für den Schaltschrankbau ebenfalls Vorteile, da durch den vollständigen Entfall der mechanischen Bearbeitung die Montage wesentlich weniger Fläche benötigt. Auf Prozesse wie zum Beispiel einen externen Schaltschrankbau kann vollständig verzichtet werden.

Vorteile in der Maschineninstallation

Das MX-System lässt sich, im Gegensatz zu herkömmlichen Lösungen, aufgrund seiner erheblichen Kompaktheit optisch und funktional in den Maschinenbauraum integrieren. Dadurch verkleinert sich der Maschinen-Footprint um ein Vielfaches. Durch die Möglichkeit, MX-Systeme kaskadiert aufzubauen, können modulare Maschinenkonzepte sehr einfach realisiert werden. Zudem ergeben sich deutlich kürzere Kabelwege bis zur Sensor- bzw. Aktorebene. Der Einsatz von vorkonfektionierten Leitungen verkürzt die Installationszeit und bietet eine hohe Sicherheit vor Fehlern beim Leitungsanschluss. Aufgrund der einfachen Steckbarkeit muss der Anschluss nicht durch spezielle Elektrofachkräfte erfolgen.

Vorteile für den Maschinenanwender

Für den Maschinenanwender sollen sich auch deutliche Vorteile bei Service und Wartung ergeben: Das MX-System besteht aus durchgehend vernetzten EtherCAT-Komponenten, sodass zu jeder Zeit eine umfangreiche Systemdiagnose möglich ist. Jedes Funktionsmodul verfügt neben klassischen Status-LEDs über eine eindeutige Seriennummer in Form eines Datamatrix-Codes. Dieser kann per Smartphone-App gescannt werden, wodurch sich das Smartphone mit der Steuerung verbindet und Diagnosedaten zum entsprechenden Funktionsmodul ausgibt. Auch ein eventueller Modulaustausch gestaltet sich sehr einfach, da die Module hot-swap-fähig sind und dadurch im laufenden Betrieb ein- und ausgesteckt werden können. Ebenso wie dem Hersteller der Maschine soll auch dem Betreiber zugutekommen, dass der MX-System-Baukasten die vollständige Vielfalt der Automatisierungstechnik mit wesentlich weniger Produkten abdeckt und somit auch weniger Baugruppen als Ersatzteile bevorratet werden müssen. MX-System-Module sollen durch das einfache Grundprinzip zudem sehr gut auch über den Lebenszyklus der Maschine hinaus wiederverwendet werden können.

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