Die Bedienung einer automatisierten Anlage oder eines Systems muss so einfach und komfortabel wie möglich sein. An den Schnittstellen eines Systems zeigt sich, wie effizient damit gearbeitet werden kann. Das trifft sowohl für mechanische Schnittstellen zu als auch für die Kommunikation von Mensch zur Maschine. Der Einsatz von Micro Clients als HMI (Human Machine Interface) auf dem die Visualisierung sowie die Befehlseingabe erfolgt, erlaubt eine wartungsarme und zugleich hochgradig skalierbare Nutzung dieser Systeme.
Durch die Fortschritte in der Schnitt-stellentechnologie, die Notwendigkeiten eines effizienten Betriebs und der Überwachung und Steuerung wichtiger Produktionsparameter hat der Einsatz von HMI-Lösungen stark zugenommen. Durch die Touchscreentechnologie lassen sich Schnittstellen für große und komplexe Anlagen vereinfachen, da auf Tastatur, Maus und andere Peripheriegeräte verzichtet werden kann.
(Bild1): Baumann-Fertigungszelle mit Anzeige- und Bedienterminal M@C64
Diese Bedienerschnittstellen entsprechen in der Regel den Anforderungen industrieller Umgebungen, das heißt, sie sind unempfindlich gegen Schmutz, Fett, Erschütterungen und elektromagnetische Interferenzen. Außerdem verfügen moderne Schnittstellenlösungen über ein breites Funktionsspektrum und tragen zur Erhöhung der Flexibilität von Fertigungssystemen bei. Deren schnelle und unkomplizierte Konfiguration und Anpassung an neue Aufgaben gewinnt immer mehr an Bedeutung.
Für die Baumann GmbH in Amberg war dies mit ein Grund, die Mensch-Maschine-Schnittstellen an seinen Fertigungszellen (Bild 1) neu zu gestalten.
(Bild2): Das Bedienterminal mit Micro Client-Funktionalität hat ein 6,4“ TFT-Display mit resistivem Touchscreen
Mit über 170 Mitarbeitern bietet Baumann vor allem Montagelösungen für die Automobil- und Elektronikbranche an. Der international tätige Robotersystemintegrator projektiert und liefert schlüsselfertige Montagelinien. Dabei greifen die Fachleute bei Baumann auf einen selbst entwickelten Baukasten an Standardkomponenten zurück, mit dem die individuellen Anforderungen der Kunden realisiert werden können. Grundlage hierfür ist die standardisierte Baumann ro|box-Montagezelle mit definierten mechanischen und elektronischen Schnittstellen und einer umfangreichen Bibliothek an Softwaremodulen zur Ablaufprogrammierung. Die Roboterzellen werden für die jeweilige Applikation mit notwendigen Prozessorkomponenten ausgestattet. Dieses Konzept mit Standard-Fertigungszellen erleichtert beim Kunden auch die Anpassungen bei einem Produktwechsel. Beispielhafte Lösungen von Baumann finden sich in der Montage und Prüfung von Handys, Motorsteuergeräten und Servolenkungen.
Da jede Fertigungszelle bei Baumann mit einer Bedieneroberfläche ausgestattet ist, werden bei allen ro|box-Fertigungszellen nun die grafischen Anzeige- und Bedienterminals M@C64 (Bild 2) von Kontron eingesetzt. Sie lösen die klassische Kombination aus separatem Display und darunter angebrachter Tastatur mit Maus (Bild 3) ab. Das Bedienterminal mit Micro Client-Funktionalität hat ein 6,4“ TFT-Display mit resistivem Touchscreen und ist standardmäßig mit einer CAN- sowie einer Ethernet-Schnittstelle ausgerüstet und eignet sich besonders für CAN-basierte Netze mit Ethernet-Backbone.
(Bild3): Die klassische Kombination aus separatem Display und darunter
angebrachter Tastatur mit Maus benötigt erheblich mehr Platz
Weitere Feldbusschnittstellen sind optional erhältlich. Für Servicezwecke oder zum Anschluss von Peripheriegeräten stehen eine RS232-, eine USB-Schnittstelle und 1xLAN 10/100 zur Verfügung. Zur schnellen Visualisierung und Kommunikation verfügt das System über einen 300 MHz Geode GX1 Prozessor und einen Arbeitsspeicher von bis zu 256 MByte. Betriebssystem und Firmware sind auf einer CompactFlash Card untergebracht, auf der größere Datenmengen gespeichert werden können. Durch das 24 V-Gleichstrom-Netzteil eignet sich das Terminal besonders gut für industrielle bzw. maschineninterne Stromnetze. Optimale Schock-, Vibrations- und Temperaturfestigkeit sowie Resistenz gegenüber verschärften EMV-Bedingungen sind für die frontseitig IP65 geschützten Micro Clients selbstverständlich. Als Betriebssysteme stehen Windows CE.net, Windows XP Embedded sowie Embedded Linux zur Auswahl. Bei HMIs, die als Micro Clients ausgelegt sind, laufen alle Programme auf einem zentralen Web- oder Windows-Server, vor Ort erfolgt lediglich die Anzeige und Befehlseingabe. Die Vorteile dieser Micro Client Architektur bestehen in der zentralen Administration und Softwarepflege, höchster Datensicherheit, Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit durch Verzicht auf rotierende Massenspeicher und Lüfter.
(Bild4): M@C64 in kompakter Bauform mit 60 mm Einbautiefe
Ebenfalls von großer Bedeutung ist die Langzeitverfügbarkeit der eingesetzten Komponenten. Gerade im Maschinen- und Anlagenbau sind die Hersteller bestrebt, für ihre Produkte möglichst lange Produktlebenszyklen
zu realisieren. Dieses Thema wird daher im industriellen Bereich immer mehr zu einem wesentlichen Verkaufsargument. Viele Hersteller beschränken die Langzeitverfügbarkeit allerdings nur auf das eingebaute Chipset und die Grafikkarte. Doch das reicht nicht aus, um von der Langzeitverfügbarkeit eines Systems zu sprechen, denn es besteht aus wesentlich mehr Komponenten und Bauteilen, die die elektrischen Eigenschaften einer CPU beeinflussen. Unterstützt durch die hauseigene Entwicklung aller wesentlichen Komponenten bis hin zur Gehäusetechnologie mit entsprechendem Temperaturmanagement und notwendigen EMV-Maßnahmen garantiert Kontron eine Verfügbarkeit von mindestens fünf Jahren für Human Machine Interfaces.
Zwar nutzt Baumann das Bedienterminal M@C64 momentan nur als reines Visualisierungstool, doch in zukünftigen Anwendungen werden auch die zusätzlichen Funktionen des Micro Client zum Einsatz kommen. Eine denkbare Möglichkeit ist hier die Integration einer Soft-SPS für Automa-tisierungslösungen. Die Fertigungszellen werden bei Baumann über Ethernet an übergeordnete Systeme angebunden. Wesentliche Vorteile durch das neue Bedienterminal sind der geringere Platzbedarf an der Fertigungszelle im Vergleich zur bisherigen klassischen Bedienkonsole und eine nicht unerhebliche Kostenoptimierung.
Wichtig bei der Auswahl des Bedienterminals war die Gesamtgröße, die Einbautiefe, also eine kompakte Bauform (Bild 4), die notwendige Auflösung von 640 x 480 Standard-VGA und natürlich der Preis. Als Betriebssystem wurde Windows XP Embedded ausgewählt, da Linux trotz geringerer Kosten (Lizenzfreiheit) aus Baumann-Sicht noch keinen ausreichenden Support bietet. Betrachtet man die Kosten einer gesamten Automatisierungsanlage spielen die bei Microsoft üblichen Lizenzkosten für das Betriebssystem nur eine untergeordnete Rolle. Die Prozesssicherheit hat hier einen wesentlich höheren Stellenwert, da die Maschinen 24 Stunden am Tag zuverlässig laufen müssen. Seit ca. sechs Monaten sind die neuen Bedienterminals jetzt im Einsatz und arbeiten ausfallfrei und ohne Beanstandung.
www.baumann-automation.com
www.kontron.de
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