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Automatisierungsplattform

Das vielleicht durchgängigste Antriebssystem der Welt

| Autor/ Redakteur: Frank Kaufmann / Karin Pfeiffer

Kompakt, skalierbar, offen: Mit Ctrlx Automation stellt Bosch Rexroth auf der Messe SPS eine neu gedachte Automatisierungsplattform vor. Ein Herzstück ist die neue Antriebsgeneration Ctrlx Drive. Sie soll Maßstäbe in puncto Kompaktheit setzen und so bis zu 50 % an Bauraum im Schaltschrank einsparen.

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Nicht nur Hardware und Software: Bosch Rexroth hat die neue Plattform für die Automation auch durchgängig für neue Geschäftsmodelle entwickelt.
Nicht nur Hardware und Software: Bosch Rexroth hat die neue Plattform für die Automation auch durchgängig für neue Geschäftsmodelle entwickelt.
(Bild: Bosch Rexroth AG)

Völlig neue Freiheitsgrade für eine moderne Automatisierung? Diese flexiblen Spielräume wird Ctrlx Automation als Automatisierungsplattform durch seine Skalierbarkeit in Leistung und Funktion sowie durch die Offenheit für alle gängigen Kommunikationsprotokolle eröffnen. Bosch Rexroth hebt mit Ctrlx Automation die klassischen Grenzen zwischen Maschinensteuerung, IT und dem Internet der Dinge auf und ermöglicht die flexible Gestaltung von zentralen und dezentralen Automatisierungs-Topologien. Ein Herzstück ist die neue Antriebsgeneration Ctrlx Drive.

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Intelligente Antriebstechnik hat sich als die dominierende Komponente für dezentrale Automatisierungsarchitekturen in nahezu allen Maschinenbaubranchen durchgesetzt und wird in Zeiten von Industrie 4.0 sogar noch an Bedeutung gewinnen. Mit intelligenten Antrieben modularisieren Maschinenhersteller ihre Konzepte und verlagern mechanische Funktionen wie die Synchronisation von Bewegungen in die Software.

Endanwender beschäftigen sich derzeit intensiv mit der Fabrik der Zukunft, in der sie Maschinen und Module mit geringst möglichem Aufwand neu gruppieren können, um immer kleinere Losgrößen wirtschaftlich abzudecken. Eine wesentliche Voraussetzung dafür sind kompaktere und leichte Lösungen mit kleineren oder gar keinen Schaltschränken. Hier setzt Bosch Rexroth mit der neuen Antriebsgeneration an.

3-Achs-System auf 100 mm Breite

Mit Ctrlx Drive hat Bosch Rexroth das derzeit weltweit wohl durchgängigste und kompakteste modulare Antriebssystem entwickelt. Es deckt sowohl einfache Einzelachs-Applikationen als auch komplexe Mehrachs-Maschinensysteme ab. Im Vergleich zur Vorgängergeneration benötigen die Antriebe lediglich 50 % des Bauraums. In konkreten Zahlen: Ein 3-Achs-Handling-System realisieren Anwender auf 100 mm Breite im Schaltschrank. Über die Multi-Ethernet-Schnittstelle unterstützt Ctrlx Drive zusätzlich zu EtherCAT die gängigen Echtzeit-Protokolle.

Das Antriebsportfolio besteht aus Umrichtern bis 260 kW, Ein- und Doppelachswechselrichtern, DC/DC-Wandlern sowie ein- und rückspeisenden Versorgern. Anwender können sämtliche Systemkomponenten frei miteinander kombinieren. In der Leistung deckt das Spektrum Spitzenströme von 6 A bis 375 A ab. Die Option Ctrlx Driveplus umfasst zusätzliche Hard- und Software-Funktionen wie Zusatzkarten für weitere Geber, E/A-Erweiterungen oder eigene Funktionen in Echtzeit. Für die Regler hat Bosch Rexroth ein robustes EMC-Design entwickelt. So verbessert der neue Leistungsstecker mit integriertem Erdungskonzept die Störfestigkeit und sichert so die Verfügbarkeit der Anlagen. Die integrierte DC-Bus-Verbindung eliminiert die bislang üblichen Zubehör-Sets.

Integrierte Steuerung ohne extra Bauraum

Noch mehr Bauraum sparen Anwender durch die Integration der neuen Steuerungshardware Ctrlx Core in den Antrieb. Sie beansprucht keinerlei zusätzlichen Bauraum und ermöglicht noch kompaktere Lösungen. Ctrlx Core hebt die bisherige Trennung zwischen den Plattformen IPC, Embedded und antriebsbasierter Steuerung auf. Die High-Performance-CPU kann durchgängig auf der Hut­schiene, in Industrie-PCs oder direkt in Antriebe integriert werden. Sie eröffnet auch im Antrieb nahezu unbegrenzte Möglichkeiten, nicht nur für die SPS-, Motion- und CNC-Automatisierung, sondern auch für das weite Feld von IIoT.

Buchtipp

Das Buch Antriebspraxis enthält die Gesamtschau der eingesetzten Antriebe mit fester oder variabler Drehzahl, die energiesparend und vernetzt arbeiten. Es erklärt sowohl die Arbeitsweise der Komponenten als auch ihr Zusammenwirken im Antriebssystem bis hin zur Vernetzung in betrieblichen und globalen Netzen.

So können Anwender etwa den Industrial VPN-Router mit Firewall künftig durch eine Ctrlx Core integrierte Lösung substituieren und auf diese Weise weitere Komponenten und Bauraum einsparen.

Neben den SPS-Sprachen nach IEC 61131 unterstützt die Steuerung die Programmierung von Echtzeit- und Nicht-Echtzeit-Apps in zahlreichen Hochsprachen. Diese Dienstprogramme können Maschinenhersteller selbst erstellen oder zukaufen und frei miteinander kombinieren.

Kompakte Motoren mit Einkabeltechnik

Auf die Antriebe abgestimmt bietet Bosch Rexroth unterschiedliche Servomotoren. MS2N Motoren verfügen über eine 30 % höhere Leistungsdichte und sparen so Bauraum ein. Über eine höhere Dynamik steigern sie die Produktivität. Dies gilt auch für ATEX Motoren in SIL3 PLe. Darüber hinaus stellt der integrierte Motordatenspeicher Plug-and-Run-Funktionen für mechatronische Systeme bereit. Die innovative Einkabeltechnik bis 75 m Länge reduziert den Verkabelungsaufwand noch einmal deutlich.

Ein digitaler Zwilling des thermischen Motor-Modells sorgt für Sicherheit bei Planung, Auslegung und Betrieb der Motoren. Ein neues Drehmomentmodell erlaubt es zudem, jeden Motor als Datenquelle für intelligente Maschinen oder Industrie-4.0-Anwendungen zu nutzen.

Verbesserungen bringt die neue Antriebsgeneration bei den beiden Standardthemen Sicherheit und Energieeffizienz. Mit einer Reaktionszeit von rund 4 ms bietet Ctrlx Drive eine der schnellsten Safe-Motion-Lösungen am Markt. Bei MS2N Motoren ersetzt der integrierte Safe-Motion-Geber sonst notwendige Sicherheitskomponenten. Je modularer Maschinen aufgebaut sind, desto mehr Aufwand sparen Maschinenhersteller durch dezentrale Sicher­heitskonzepte. Das gilt auch für die Kompaktheit. So können Hersteller durch die schnelle Reaktionszeit der Antriebstechnik beispielsweise Lichtgitter näher an die Gefahrenzone bringen.

Die Energiemanagement-Funktionen bieten einen Energieaustausch im Zwischenkreis und zentrale Netzanschaltkomponenten.

Der patentierte Smart Energy Mode reduziert die Spitzenleistungen der Antriebe um bis zu 70 %.

Die Umrichter dienen gleichzeitig als Versorger und Wechselrichter. Zusätzlich gibt es klassische einspeisende und rückspeisende Versorger. Der durchgängige DC-Bus optimiert den Leistungsbedarf und senkt die Verlustleistungen.

Qualität der Versorgungsspannung

Das geringe Gewicht der Motoren wirkt sich zusätzlich positiv auf die Energieeffizienz aus: Da weniger Masse beschleunigt und abgebremst werden muss, sinkt der Energieverbrauch.

Eine der wichtigsten Umgebungsbedingungen für den reibungslosen Betrieb elektrischer Systeme ist eine ausreichende Qualität der Versorgungsspannung. Störungen und Einflüsse durch Umrichter gefährden die Betriebssicherheit von Geräten und Systemen. Ctrlx Drive bietet durch seine intelligenten Versorger mit sinusförmiger Netzrückspeisung geringste Oberwellen und verbessert somit die Betriebssicherheit der Anlagen.

Bosch Rexroth bietet zusätzlich zu den Lösungen für den Schaltschrank die Antriebstechnik auch in einer dezentralen und somit schaltschranklosen Variante. Das spart bis zu 90 % des Verkabelungsaufwands. Maschinenhersteller können bei dieser Ausprägung komplett auf einen Schaltschrank verzichten. Sie erfüllen damit eine wichtige Anforderung der Endanwender.

Die neue Antriebsgeneration Ctrlx Drive nutzt die Fortschritte in der Elektronik für einen halbierten Bauraum bei höherer Performance. Durch Funktionsintegration entfallen zahlreiche bislang notwendige Komponenten. Das vereinfacht die Konstruktion und spart wiederum ebenfalls Bauraum.

Die Antriebe sind Teil der Automatisierungsplattform Ctrlx Automation, fügen sich aber durch ihre Offenheit auch in andere Steuerungsumgebungen ein. Die komplett integrierbare Steuerung Ctrlx Core eröffnet mit ihrer Software-Architektur also neue Freiheitsgrade für innovative Automatisierungslösungen.

SPS 2019: Halle 7, Stand 450

* Frank Kaufmann, Markt- und Produktmanagement Antriebssysteme, Bosch Rexroth AG

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