„Software ist für Maschinenhersteller ein kostbares geistiges Eigentum, denn hier manifestiert sich ihr Knowhow“, betont Steffen Winkler, Vertriebsleiter des Geschäftsbereichs Automation and Electrification Solutions bei Bosch Rexroth. Sie mache zudem bereits mehr als die Hälfte der Wertschöpfung aus. „Auf dieser Basis differenzieren sich Anbieter vom Wettbewerb und können kundenindividuelle Varianten anbieten.“ Sich dieser Marktanforderung stellend, präsentiert Rexroth auf der SPS in Nürnberg erstmals die neue Automatisierungsplattform ctrlX Automation. Sie kombiniert moderne IT-Technologien und Engineering-Methoden mit leistungsfähigen Steuerungs- und Antriebskomponenten.
Hardwarebasis und Softwareumgebung
Das Hardware-Fundament des Systems bildet eine neue Generation von ARM-basierten 64Bit-Multicore-Prozessoren, die hohe Rechenleistung zur Verfügung stellen. Diese CPUs können innerhalb der neuen Plattform baugleich in Embedded- oder Industrie-PCs sowie direkt in den Antrieben eingesetzt werden. Zukünftige CPU-Upgrades sollen dabei keinerlei Softwareanpassungen erfordern. Zudem verspricht der Anbieter eine Servicefähigkeit für alle Komponenten von mindestens 25 Jahren. Auf Softwareseite orientiert sich die neue Plattform stark an den von Smartphones bekannten App-Konzepten. Das soll Maschinenbauern neue Freiheitsgrade erlauben – die benötigte Funktionalität wird passgenau über vorgefertigte oder selbst erstellte Apps zusammengestellt. Sie können in klassischen SPS- und CNC-Sprachen nach IEC61131, PLCopen oder G-Code programmiert werden. „Das reicht heute aber nicht mehr aus“, erklärt Winkler. „Viele Maschinenbauer wollen ihre Lösungen in den etablierten IT- und Internetsprachen umsetzen.“ In der Folge lassen sich für ctrlX auch Hochsprachen wie C/C++, Java, Go oder .NET Core sowie Skriptsprachen wie Python oder Blockly nutzen. Die neue Entwicklungsumgebung unterstützt sogar Online-Communities wie GitHub, auf denen Millionen an Nutzern Funktionen programmieren und bereitstellen. „Damit haben Maschinenhersteller Zugriff auf nahezu unbegrenzte Programmierkapazitäten und bereits geschriebene Features“, so Winkler. „Mit dieser Freiheit wollen wir unsere Kunden unabhängig vom Fachkräftemangel für SPS-Spezialisten und proprietäre Systemen machen.“ Jedem Softwareentwickler soll sich ein passender Zugang zum Engineering öffnen. Anwender können zudem das Echtzeit-Betriebssystem konfigurieren, ihre eigene Software implementieren und über Apps Funktionen erweitern. Das zentrale Architekturelement für die Kommunikation der Apps untereinander bildet dabei ein spezieller Data Layer. Er sorgt für den Austausch aller Daten – bei Bedarf in Echtzeit und über mehrere Steuerungen hinweg. Die Transparenz der Datenschicht, auf die autorisiert zugegriffen werden kann, soll auch den Schlüssel für zukünftiger Technologien wie KI darstellen.
Offenheit im Engineering
„Eine Voraussetzung, die künftig immer wichtiger wird, ist die Offenheit“, blickt Winkler voraus. „Innerhalb der Automation durch offene Standards genauso wie zum Internet der Dinge und übergeordneten IT-Systemen.“ Die flexible Anbindung an IT-Systeme, ob on Premise oder in der Cloud, werde zur zwingenden Voraussetzung für Maschinen und Anlagen aller Art. „Auch Endanwender brauchen diese Offenheit, um die Ideen von Industrie 4.0 umzusetzen.“ Deshalb stellt das ctrlX Automation vom Start weg mehr als 30 verbreitete Schnittstellen für den Datenaustausch mit höheren Ebenen zur Verfügung. Die Konfiguration und Inbetriebnahme der Automatisierungskomponenten erfolgt komplett webbasiert ohne Softwareinstallation. Die Programmierung, in der vom Anwender jeweils gewohnten Umgebung, erfolgt in Minuten nach dem Einschalten. Die Systemumgebung steht zudem auch komplett virtuell zur Verfügung, so dass die Programmierung auch ohne Hardware erfolgen kann. Die Systemeigenschaften können auch über eigene Prozessfunktionen, Apps oder Open Source Software erweitert werden. Laut Hersteller soll ctrlX Automation den Engineeringaufwand insgesamt um 30 bis 50 Prozent reduzieren. Über die Vorab-Konfiguration und Programmierung der Steuerung lässt sich zudem die Inbetriebnahmezeit beim Kunden verringern.
Sicherheit und Konnektivität
Aufgrund der IT-Funktionalität und der Remoteanbindung misst Rexroth beim neuen Automatisierungssystem der Sicherheit einen hohen Stellenwert bei. So ist das System nach Angaben des Herstellers nach einem Security-by-Design-Ansatz entwickelt worden und erfüllt IT-Sicherheitsstandards nach IEC62443. Eine konfigurierbare Benutzerverwaltung soll unautorisierten Zugriff auf Daten und Funktionen verhindern. Die System-Software ist auf hohen Schutz vor Viren und Trojanern ausgelegt. Eine integrierte Firewall ermöglicht die verschlüsselte Übertragung von Daten per VPN und sichert Remote-Services ab. Über ein Device-Portal können Anwender alle Steuerungskomponenten der Plattform digital aus der Ferne verwalten und Security-Updates sowie neue Funktionen installieren, ohne direkt vor Ort sein zu müssen. Weiterhin ist das neue System auf die hohen Konnektivitätsansprüche der smarten Produktion ausgerichtet. Was die Standardkommunikation zwischen den Komponenten angeht, setzt Rexroth erstmals auf Ethercat. Sercos wird nur noch über Slaves unterstützt. Natürlich stehen im Rahmen passender I/O-Module auch Anschlussmöglichkeiten zu den anderen etablierten Industrieprotokollen wie Profinet oder Ethernet/IP zur Verfügung. Zudem sollen mehr als 30 direkt integrierte Schnittstellen eine durchgängige Vernetzung von der Feldebene bis in die Cloud ermöglichen, dazu gehören z.B. OPC UA und MQTT. Durch die Vorbereitung auf zukünftige Kommunikationsstandards wie TSN und 5G, soll ctrlX zudem eine hohe Zukunftssicherheit bieten.
