Neues MX-System von Beckhoff

„Die deutlich modernere Alternative“

Schon auf der SPS 2021 wollte Beckhoff sein neues MX-System zeigen. Pandemiebedingt war der Baukasten für die schaltschranklose Automatisierung aber erstmals auf der Hannover Messe live zu sehen. Das SPS-MAGAZIN hat ihn sich genau angeschaut. Strategische Hintergründe und spannende Details verrät Daniel Siegenbrink, Produktmanager MX-System bei Beckhoff, im Interview.
Das modulare und robuste MX-System soll klassische Schaltschränke in vielen Fällen überflüssig machen. – Bild: Beckhoff Automation GmbH & Co. KG

Nicht weniger als eine Revolution im Schaltschrankbau hat Beckhoff mit seinem neuen MX-System angekündigt. Klassische Schaltschränke sollen künftig komplett entfallen – zugunsten einer dezentralen, modularen und robusten Lösung direkt an der Maschine. Als einheitlicher Automatisierungsbaukasten in Schutzart IP67 basiert das neue System auf einer Aluminium-Baseplate mit Modulsteckplätzen, deren Dimension sich exakt an die Anforderungen der jeweiligen Anwendung abstimmen lässt. Fixiert per Inbusschrauben, verbinden sich die Module automatisch mit der integrierten Leistungsversorgung und Ethercat-Kommunikation. Die Slots sind universell, so dass sich Automatisierungskomponenten individueller Reihung integrieren lassen. Auch für alle anderen Funktionen eines Schaltschranks stehen entsprechende Module zur Verfügung.

Laut Hersteller bietet der neue Ansatz schon im Engineering Vorteile. Da nur definiert werden muss, welche Module auf die Baseplate kommen, ist keine Planung für die Verdrahtung nötig. Das gleiche gilt auch für die spätere Installation, die sich laut Beckhoff ohne Fachkenntnisse aus dem Schaltschrankbau umsetzen lässt. Durch integrierte Diagnosefunktionen reduziert sich die Komplexität für den Endanwender. Letztlich soll sich auch der Service im Betrieb bzw. die Wartung vereinfachen.

Herr Siegenbrink, wie kam es eigentlich zum neuen MX-System?

Daniel Siegenbrink: Die Idee für ein schaltschrankloses Automatisierungssystem gibt es bei Beckhoff schon sehr lange. Bereits seit Ender der 1990er haben wir dezentrale Feldbusboxen. In der Regel setzen Kunden diese Boxen heute in der Ethercat-Variante ein, um direkt I/O in der Feldebene einlesen zu können, aber eher weniger um die notwendige Infrastruktur auch in die Feldebene zu verlagern. Deswegen haben wir uns überlegt, wie sich dieses Angebot ausbauen lässt. Gleichzeitig wurde auch immer wieder von Kundenseite ein entsprechender Wunsch an uns herangetragen. Denn für viele Anwender bildet der klassische Schaltschrank einen Störfaktor – allein aufgrund des hohen Platzbedarfs. Die Idee für ein schaltschrankloses System geistert also schon seit Jahren durch das Unternehmen.

Und seit wann arbeitet Beckhoff daran?

Siegenbrink: Bis 2017 war das MX-System bzw. der Ansatz einer schaltschranklosen Automatisierung nur eine Idee. Dann wurde es zu einem konkreten Projekt und alles ging ziemlich schnell: Ende 2018 hatten wir das grundlegende Prinzip soweit ausgearbeitet und zum Patent angemeldet und das System seitdem Stück für Stück weiter ausgestaltet.

Das MX-System erweitert die Königsfrage ‚Dezentral oder Zentral‘ um eine dritte Möglichkeit: Automatisierung auf engem Raum, aber ohne Schaltschrank.

Siegenbrink: So kann man es sagen. Dabei setzt das MX-System genauso wie klassische Schaltschranklösungen auf die Standardisierung der Schnittstellen – egal ob Energieversorgung, Konnektivität oder Kommunikation. Darüber hinaus haben wir den Formfaktor der Baseplate und der Module komplett standardisiert. Mit Blick auf das Kompetenzspektrum von Beckhoff, bilden die MX-Automatisierungs- und -Antriebskomponenten im Grunde nur eine zusätzliche Geräteausprägung. In seiner Gesamtheit reicht das neue System darüber aber deutlich hinaus.

Deckt das MX-System auch die elektrotechnischen Komponenten im Schaltschrank ab?

Siegenbrink: Ja, auch dieser Bereich ist vollständig integriert: von Motorstartern und Leistungsschaltern über Relais und die Sicherungstechnik bis hin zu Stromversorgung und Energieverteilung. Das alles inklusive elektronischer Überwachung und für den Anwender einfach zu handhaben.

Kommt das komplette Knowhow auch an dieser Stelle von Beckhoff selbst?

Siegenbrink: Ja. Durch den hauseigenen Schaltschrankbau haben wir die nötige Kompetenz dafür längst im Haus. Wichtig ist aber, dass wir beim MX-System vom Entwicklungsbeginn an ausgesprochen eng mit den Normierungsgremien zusammengearbeitet haben – sowohl mit dem VDE, als auch mit UL. Denn eine Akzeptanz auf Normierungsseite ist ja letztendlich auch die Voraussetzung für die Akzeptanz auf Kundenseite.

Weil das Stichwort UL gerade gefallen ist: Gibt es bestimmte Regionen, für die das MX-System besonders interessant ist?

Siegenbrink: Das größte Marktpotenzial sehen wir – zumindest im ersten Schritt – in Europa und den USA. In vielen asiatischen Ländern sind die Lohnkosten heute noch so niedrig, dass der klassische Schaltschrank als günstigere Alternative wohl noch einige Zeit bevorzugt wird. In Europa hingegen – das hat der Kostenvergleich im Rahmen unserer Pilotprojekte eindeutig gezeigt – kann es das MX-System preislich locker mit dem klassischen Schaltschrankbau aufnehmen. Und um wieder auf UL zurückzukommen: Diese Zertifizierung ist für den europäischen Maschinenbau ja eine zentrale Voraussetzung, um in die USA und andere Länder zu exportieren. Bisher waren oft zwei Schaltschrankvarianten nötig: eine für Europa, die zweite gemäß UL für den Export. Das lässt sich künftig vermeiden, denn mit dem MX-System ist man in allen Märkten auf der sicheren Seite.

Wie stellt sich der Kostenvergleich zum klassischen Schaltschrank dar?

Siegenbrink: Die Kosten für einen modernen Schaltschrank setzen sich in der Regel wie folgt zusammen: Rund 60 Prozent machen die verbauten Komponenten aus, 20 Prozent entfallen auf das Schranksystem selbst und weitere 20 Prozent bilden die Lohnkosten für Bestückung und Verdrahtung. Wie gesagt kann das MX-System mit den gesamten 100 Prozent gut mithalten. In vielen Fällen liegen die Kosten sogar deutlich darunter. Ab und zu auch etwas darüber. Das hängt von den verschiedenen Faktoren in der jeweiligen Anwendung ab. Würde z.B. ein Klimatisierungssystem im klassischen Schaltschrank verbaut, ist das MX-System fast immer die günstigere Alternative.

Das neue Beckhoff-System ist also nicht kategorisch preiswerter ausgerichtet?

Siegenbrink: Beim Initialinvest nicht. Sehr wohl aber mit Blick über die gesamte Lebensdauer der Applikation. Denn es handelt sich ja um eine modulare Lösung, die durchgängig bis in den letzten Winkel Bus-vernetzt ist. Mit Ethercat lassen sich alle Bausteine des MX-Systems durchgängig auslesen und überwachen – selbst die Sicherungen. Damit stehen viel mehr und genauere Daten zur Verfügung, etwa für Wartung und Service. Auch Änderungen bzw. Anpassungen lassen sich bei MX um einiges einfacher umsetzen. Dadurch, dass das System Hotswap-fähig ist, wird Austausch von Modulen unkompliziert, schnell sowie im laufenden Betrieb erledigt. Würde man unter solchen Aspekten nochmals einen funktionalen 1-zu-1-Vergleich ansetzen, wäre der klassische Schaltschrank deutlich teurer.

Sie hatten eben schon kurz die Klimatisierung thematisiert. Kann Wärme beim MX-System zum Problem werden?

Siegenbrink: Nein. Denn wir haben uns bei der Entwicklung ausführlich damit beschäftigt. Das Fundament des Wärmemanagements beim MX-System beruht darauf, so wenig Verlustleistung wie möglich zu erzeugen. Parallel sorgt das smarte Design der MX-Baseplate dafür, dass die Luft in den Komponenten stets zirkuliert und sich keine Hotspots bilden. Zudem ist die Elektronik der jeweiligen Antriebsmodule über die Kühlrippen direkt nach außen angebunden. Die, bedingt durch den Einsatz von verlustleistungsreduzierten Leistungshalbleitern, schon geringe Verlustleistung lässt sich also gut ableiten. In wenigen Fällen, z.B. bei besonders hohen Leistungen kann eine Lüfterkassette die Wärmeableitung zusätzlich unterstützen. Das ist aber die absolute Ausnahme.

Zur digitalen SPS-Messe hat Beckhoff das MX-System vorgestellt. Auf der Hannover Messe war es erstmals live zu sehen. Wo stehen Sie mittlerweile auf der Roadmap?

Siegenbrink: Die Funktion und Zertifizierung des Systems sind so weit, dass wir ab Herbst Testsysteme ausliefern. Ziel ist es, 2023 in Serie zu gehen. Und momentan sieht alles danach aus, dass wir diesen Zeitplan halten können. Komplett abgeschlossen ist das Portfolio des MX-Systems aber noch nicht ganz.

Was fehlt noch?

Siegenbrink: Bisher haben wir die Baugrößen fokussiert, die ein bzw. zwei Steckplätze auf der Baseplate benötigen. Es wird aber auch noch eine dritte Baugröße geben, weil sehr große Antriebsleistungen eben mehr Volumen einnehmen. Diese Variante lässt sich dann aber auch konsequent mit den beiden anderen Baugrößen kombinieren.

Was passiert, wenn der Anwender ein Gerät integrieren will, das Beckhoff nicht anbietet?

Siegenbrink: Für solch spezielle Baugruppen haben wir die sogenannte Extension Box entwickelt. Die Baseplate wird sozusagen verlängert und um ein Gehäuse erweitert, in dem der Kunde die gewünschten Komponenten auf klassische Weise anschließen kann. Er kann ohne Systembruch individuell auf die Anwendung eingehen. Zudem wird es auch I/O-Module für den klassischen Anschluss über mehradrige Leitungen geben. Das MX-System bietet also ausreichend Flexibilität und wird kontinuierlich weiterentwickelt.

Wird es mittelfristig Systempartner für das MX-System geben?

Siegenbrink: Das ist nicht vorgesehen. Mit dem MX-System erhält der Anwender alles aus einer Hand und eine entsprechend zuverlässige Automatisierungslösung mit abgestimmten Schnittstellen und Komponenten. Alle anderen Systeme lassen sich über entsprechende Gateways oder direkt als Ethercat-Device anbinden. Der MX-System Baukasten bietet auch dafür alle Möglichkeiten.

Wie sieht es mit der Anbindung der Feldbusstandards abseits von Ethercat aus?

Siegenbrink: An dieser Stelle gehen wir vor wie gehabt: Es gibt Master/Slave-Schnittstellen zu den anderen etablierten Industrial-Ethernet-Protokollen. Ob auch ausreichend Nachfrage für klassische Feldbusse wie Profibus oder Can gibt, müssen wir sehen. Im Zweifel haben wir die nötige Technologie ja schon im Haus und können sie schnell ins MX-System integrieren. Bisher hält sich das Interesse allerdings in Grenzen.

Liegt das daran, dass Anwender mit dem MX-System mehrheitlich auf die nächste Maschinengeneration abzielen?

Siegenbrink: Vermutlich. Das MX-System bietet sich im Zweifel selbst für Retrofit-Projekte an. Doch die Automatisierungstechnik hat sich über die letzten Jahre bzw. Jahrzehnte stark verändert. Mit Blick nach vorne bietet das MX-System also deutlich mehr Potenzial.

Wird das System dann übergreifend den klassischen Schaltschrank ablösen?

Siegenbrink: Mit Blick auf die Leistung ist das MX-System noch begrenzt. Es lässt sich also nicht jeder Schaltschrank ersetzen. Ich kann mir aber gut vorstellen, dass in den nächsten zwanzig Jahren ein Großteil der klassischen Schaltschränke unter 100A vom MX-System oder ähnlichen Systemen abgelöst wird – gerade wenn die Standardisierung in der Automation weiter fortschreitet. Letztlich muss das MX-System den Schaltschrank aber auch nicht komplett ersetzen. In einigen Szenarios bildet das System eine sehr gute Ergänzung des klassischen Schaltschranks.

Gibt es Anwendungsbereiche bzw. Branchen im Maschinenbau, in denen das MX-System seine Vorteile besonders gut ausspielen kann?

Siegenbrink: Das MX-System kann überall dort zum Einsatz kommen, wo Aktoren und Sensoren über eine Steuerung logisch miteinander verknüpft werden. Schon heute werden Beckhoff-Komponenten in sehr unterschiedlichen Branchen eingesetzt. Diesen Kunden machen wir die Auswahl ein bisschen schwerer, weil sie sich jetzt auch noch aus dem neuen Baukasten bedienen können. Besondere Vorteile für das MX-System ergeben sich speziell im Maschinenbau überall dort, wo der große Schaltschrankblock ein Störfaktor ist, der die Modularisierung der Maschine erschwert. Das ist häufig im Bereich Verpackungsmaschinen, im Handling oder der Intralogistik der Fall. Neben dem Faktor geringer Platzbedarf bietet das MX-System viele weitere Vorteile. Es wird spannend, zu sehen, wie unsere Kunden diese gewichten.

Ihre finale Einschätzung, Herr Siegenbrink: Hat das MX-System das Zeug für einen Paradigmenwechsel im Maschinenbau?

Siegenbrink: Durchaus. Denn der Schaltschrank ist quasi der einzige Teil der Anlage, der in den letzten Jahrzehnten nicht grundlegend überarbeitet und auf Effizienz getrimmt wurde. Salopp gesagt sehen die Schaltschränke immer noch so aus, wie zu meinem Berufsstart in den 1990ern. Natürlich haben sich die Komponenten verändert, aber der Aufbau und die handwerkliche Herangehensweise sind immer noch die gleichen. Und auch die Abmessungen des Schranks haben sich nicht wirklich reduziert. Da bieten wir mit dem MX-System die deutlich modernere Alternative.

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