Beckhoff Embedded-PC CX | Embedded-PC-Serie CX1020, CX1030
Embedded-PC-Serie CX1020, CX1030

Embedded-PC-Serie CX1020, CX1030

Die Embedded-PCs CX1020 und CX1030 erweitern die CX-Produktfamilie um Varianten mit hoher CPU-Leistung und ermöglichen den direkten Anschluss der Busklemmen und der EtherCAT-Klemmen. Der CX1020 kann mit einer Intel®-Celeron®-M-CPU aufwarten, die mit 1 GHz getaktet ist. Es handelt sich um eine stromsparende Variante, die mit niedriger Core-Spannung ULV (Ultra Low Voltage) arbeitet und mit lediglich 7 W TDP (Thermal Design Power) eine niedrige thermische Verlustleistung hat. Das hat zur Folge, dass selbst in dem kleinen Formfaktor des CX1020-Embedded-PCs auf einen Lüfter verzichtet werden kann. Da als Boot- und Speichermedium Compact-Flash zum Einsatz kommt, sind keine rotierenden Medien in der Steuerung verbaut – ein wichtiger Aspekt zur Erhöhung der MTBF (Mean Time Between Failures) des Gesamtsystems.

Der CX1030 ist mit einem Intel® Pentium® M 1,8 GHz ausgestattet. Bis auf die CPU und die bei dieser Leistung notwendige Lüfterkassette unterscheidet sich der CX1030 weder hardware- noch softwaretechnisch vom CX1020. Der qualitativ hochwertige Lüfter, doppelt kugelgelagert, ist aufgrund der Kassette im Service-Fall sehr einfach, ohne Werkzeug und ohne Verkabelung, im Feld austauschbar. Der Lüfter ist drehzahlüberwacht und per Software abfragbar. Mit CX1030, EtherCAT und TwinCAT können sehr schnelle Steuerungsvorgänge im Sub-Millisekundenbereich (eXtreme Fast Control Technology) durchgeführt werden.

Die CPU-Grundmodule bringen als Grundausstattung zwei RJ45-Buchsen mit, hinter denen sich ein integrierter 3-Port-Switch befindet. Das bedeutet in der Praxis häufig die Einsparung eines separaten Switches, da eine Linientopologie bequem aufgebaut werden kann: zum Beispiel in der Gebäudeinstallation, wenn pro Etage mehrere Raumsteuerungen verteilt werden, die sonst untereinander in einer Sterntopologie vernetzt werden müssten.

 

Die Komponenten

Bei der CX-Serie sind die Module untereinander über den genormten PC/104-Bus (16 Bit) miteinander verbunden. Die einzelnen Systemkomponenten sind aneinander reihbare Module mit 19 mm (einfacher) oder 38 mm (doppelter) Breite. Die Basiseinheit besteht aus dem CPU-Modul CX1020/CX1030 und einem Netzteilmodul (CX1100-00xx).

Das CPU-Modul ist in mehreren Varianten erhältlich, z. B.:

Ergänzt wird die Palette der optionalen Module durch Feldbusanschaltungen für PROFIBUS, CANopen, DeviceNet, SERCOS interface und Lightbus sowohl in Master- als auch in Slaveausführung.

 

Netzteil mit integriertem I/O-Interface

Bei dem Netzteil kann aus drei bzw. vier verschiedenen Ausführungen gewählt werden:

Alle Netzteilvarianten verfügen über ein beleuchtetes, reflexarmes LC-Display in FSTN-Technologie mit zwei Zeilen à 16 Zeichen für die Anzeige von Statusmeldungen. Die Anwenderprogramme können das Display auch für die Anzeige applikationsspezifischer Texte nutzen. Weiterhin enthalten sind 8 kByte nichtvolatiler Speicher für remanente Daten.

 

EtherCAT als schnelles I/O-System

Die Embedded-PCs CX1020 und CX1030 wurden im Hinblick auf das optimierte Zusammenspiel mit EtherCAT entwickelt. Die zwei Ethernet-Schnittstellen des CPU-Moduls sind nicht primär für den EtherCAT-Betrieb gedacht. Der EtherCAT-Anschluss erfolgt über die EtherCAT-Verlängerungsklemme EK1110.

Beim Einsatz von EtherCAT ergeben sich mehrere Möglichkeiten, die klassischen Feldbussysteme an den CX1020/CX1030 anzuschließen: entweder als CX1500-Baugruppe direkt an der CPU oder als EtherCAT-Teilnehmer in Klemmenform. Beispielsweise gibt es den PROFIBUS-Master entweder als CX1500-M310 oder als EtherCAT-Klemme EL6731. Es gibt keine Funktionseinbußen zwischen den beiden Ausführungen; beide haben die gleichen Leistungsmerkmale – z. B. unterstützen beide PROFIBUS DP-V2. Praktisch kann der PROFIBUS-Master genau da an der Maschine angebracht werden, wo er benötigt wird. Es muss also nicht mehr unbedingt die Steckkarte im IPC oder die Mastersteuerung im Schaltschrank sein.

 

SPS, Motion Control, Interpolation und Visualisierung

Als IPC auf der Hutschiene hat der CX1020/CX1030, im Zusammenspiel mit der Beckhoff-TwinCAT-Software, die Funktionalität großer Industrie-PCs. Im Bereich SPS können bis zu vier virtuelle IEC 61131-3-CPUs, mit jeweils bis zu vier Tasks, programmiert werden; die kürzeste einstellbare Zykluszeit beträgt 50 µs. Alle IEC 61131-3-Sprachen sind nutzbar.

Ebenso stehen alle Funktionalitäten von TwinCAT für den Bereich Motion Control zur Verfügung: Es können theoretisch bis zu 256 Achsen angesteuert und neben einfachen Punkt-zu-Punkt-Bewegungen auch komplexere Mehrachsfunktionen, wie „Elektronisches Getriebe“, „Kurvenscheibe“ und „Fliegende Säge“, ausgeführt werden. Aufgrund der leistungsstärkeren CPU können der CX1020 und der CX1030 auch interpolierende 3-D-Bahnbewegungen ausführen und DIN-66025-Programme abarbeiten.

Neben den in Echtzeit ausgeführten Steuerungsaufgaben sorgt die Verwaltung im TwinCAT-Echtzeitkern dafür, dass genügend Zeit für die Benutzeroberfläche (HMI) bleibt, die über Softwareschnittstellen, wie ADS oder OPC, mit den Echtzeitanteilen kommuniziert.