Der Markt für HMI-Systeme (Human Machine Interface) ist kaum zu überblicken. Viele Hersteller orientieren sich am Heimanwendermarkt, was bei Industriekunden für unangenehme Überraschungen sorgt. Dabei lässt sich einfach feststellen, ob sich ein HMI-System tatsächlich für den Industrieeinsatz eignet.
Vibrationen, Stöße und Schläge, dazu extreme Temperaturen – in der Industrie geht es rau zu. Schlechte Voraussetzungen für Elektronikkomponenten wie HMI-Systeme (Human Machine Interface). Längst nicht alle vermeintlich industrietauglichen HMI-Systeme bewähren sich im Feldeinsatz. Das vor allem, weil sich Hersteller am Heimanwendermarkt orientieren und den Industrieanforderungen zu wenig Beachtung schenken.
Es gibt aber auch Hersteller, die sich auf HMI-Systeme spezialisiert haben, die explizit für die Industrie entwickelt und gefertigt werden. Eines dieser Unternehmen ist die Embedded-Spezialistin Syslogic.
Verschleißfreie HMI-Systeme für die Automation
Sei es in der Automation oder in mobilen Anwendungen, der wartungsfreie und langfristige Betrieb von HMI-Systemen unter Extrembedingungen ist entscheidend. In den letzten Jahren haben sich insbesondere PCAP-Geräte (Projected Capacitive) durchgesetzt. Diese Touch-Technologie lässt sehr dicke und entsprechend robuste Frontgläser zu, was in der Industrie unerlässlich ist. In Verbindung mit einem robusten Gehäuse sind PCAP-Touch-Systeme beinah unverwüstlich.
Wichtig ist, dass nicht nur Gehäuse und Touch-Display, sondern auch der verbaute Computer die Industrieanforderungen erfüllt. Hersteller von HMI-Systemen kaufen oft asiatische Komponenten ein und stellen diese wild zusammen. Syslogic geht diesbezüglich einen anderen Weg. Die HMI-Systeme bauen auf einer sauber konzipierten Ein-Board-Lösung auf. Das heißt, dass auf dem Syslogic CPU-Board der Rechner, die Steuerung von Touch und Backlight sowie die Display-Speisung integriert sind. Dieses Layout kommt ohne Verkabelung aus, was für eine hohe Zuverlässigkeit bei einem guten Preis-Leistungs-Verhältnis sorgt. Zudem verzichtet Syslogic auf rotierende Teile, da diese fehleranfällig sind. Das heisst auch, dass anstelle rotierender Speicher (Harddisks) industrielle Festkörperlaufwerke (Solid State Drive) verwendet werden. Syslogic verbaut in ihren HMI-Systemen SSD-Speicher von Cactus Technologies. Diese werden für Industrieanwendungen konzipiert und sind besonders robust und langlebig.
Welche Geräte halten Vibrationen und Schlägen stand?
Ebenfalls wichtig sind robuste Stecker. Verschraubbare M12-Stecker sind besonders widerstandsfähig gegen Schock und Vibration. Für Kunden aus der mobilen Automation oder aus dem Bahn- und Fahrzeugsektor bietet Syslogic eine HMI-Produktserie, die standardmäßig über M12-Stecker verfügt.
Branchenzertifizierungen geben zusätzlich Aufschluss darüber, ob ein HMI-System für den Einsatz unter Schock und Vibration konzipiert wurde. So beinhaltet die Bahnnorm EN50155 Schock- und Vibrationstests. Die PCT-Serie (Projected Capacitive Touch) von Syslogic erfüllt die Anforderungen an Schock und Vibration nach EN61373:2011-04, EN60068-2-27:2009, EN60068-2-27 und EN60068-2-6.
Die Prozessorplattform ist ein wichtiges Indiz
Ein weiterer Punkt, der Aufschluss darüber gibt, ob ein HMI-System tatsächlich für die Industrie konzipiert wurde, ist die Prozessorplattform. Wichtig ist, dass der Prozessor eine geringe Leistungsaufnahme aufweist. Nur so können die Prozessoren passiv gekühlt werden, was eine langfristig fehlerfreie Funktion sicherstellt.
Syslogic setzt unter anderem auf die BayTrail-Serie von Intel (Atom E3800). Es sind Single- und Multicore-Prozessoren erhältlich. Allen gemein ist, dass sie den Spagat zwischen geringer Verlust- und satter Rechenleistung schaffen. Damit verfügen sie über Leistungsreserven für anspruchsvolle Anwendungen, ohne dass Zugeständnisse in Sachen Robustheit gemacht werden. Ein weiterer wichtiger Punkt ist, dass die Prozessoren auf einer Embedded Roadmap gelistet sind. Damit garantiert der Hersteller, dass die Prozessoren zehn Jahre und mehr erhältlich sind.
Lange Verfügbarkeit ist in der Industrie elementar
Überhaupt ist die lange Verfügbarkeit für Industriekunden ein Schlüsselkriterium, weil die HMI-Systeme als Teil komplexer Anlagen über Jahre im Einsatz stehen. Auch nach dem regulären Fertigungszyklus soll das HMI-System erhältlich sein. Andernfalls können hohe Folgekosten für Anpassungen oder Neuevaluation auftreten. Als eines der wenigen europäischen Unternehmen entwickelt und fertigt Syslogic ihre CPU-Boards selbst. Entsprechend legt das Unternehmen bereits in der Entwicklungsphase ein Augenmerk auf lange verfügbare Komponenten. Dadurch stellt Syslogic sicher, dass nicht nur die Prozessorplattform, sondern auch die anderen Komponenten lange verfügbar sind.
Für welchen Temperaturbereich ist das HMI-System zugelassen?
Im Feldeinsatz herrschen oft extreme Temperaturen. Die PCT-Serie (Projective Capacitive Touch) von Syslogic wurde konsequent für einen Temperaturbereich von –40 bis +85 Grad Celsius entwickelt. Syslogic erreicht diesen durch eine konsequente Bauteilauswahl. Das zeigt sich exemplarisch in der Auswahl der Flash-Speicher, die bis +90 Grad Celsius zugelassen sind. Zudem führt Syslogic bei jedem Gerät eine Qualitätskontrolle durch. Dafür werden die HMI-Systeme für 48 Stunden in einer Burn-in-Kammer über den ganzen Temperaturbereich auf Herz und Nieren geprüft. Das trägt dazu bei, dass Syslogic erfolgreich Feldausfälle verhindert.
Dass sich die HMI-Systeme aus der Projective Capacitive Touch Serie in der Praxis bewähren, zeigen zahlreiche Kundenanwendungen. Der Einsatzbereich reicht von Verkehrsleittechnik über Tunnelbaumaschinen bis zu Extrusionsanlagen oder Bahnanwendungen. Florian Egger, Vertriebsleiter bei Syslogic sagt: "Grundsätzlich werden unsere Touch Panels vor allem von Kunden geschätzt, deren Anforderungen an Robustheit und Langlebigkeit besonders hoch sind." Zudem passe Syslogic die HMI-Systeme in den meisten Fällen an kundenspezifische Bedürfnisse an, so Egger.
Build-to-Order ab kleinen Stückzahlen und umfassender Service
Tatsächlich bietet Syslogic ab Losgrößen von 25 Exemplaren einen Build-to-Order-Service. Erhältlich sind HMI-Systeme mit integriertem Rechner wie auch abgesetzte Touch-Displays. Optional liefert Syslogic optisch gebondete Displays. Das bedeutet, dass Touch-Glas und Display miteinander verklebt sind und kein Luftspalt vorhanden ist. Auch in Sachen Schnittstellen ist Syslogic flexibel. Basierend auf einem Standardgerät wird dank der hauseigenen Entwicklung, Fertigung und Konstruktion innert weniger Wochen ein Testmuster hergestellt, das die vom Kunden gewünschten Funktionen enthält. Da Syslogic in ihren HMI-Systemen nicht wie viele andere Hersteller asiatische Boards verbaut, sondern auf eine eigene CPU-Boards setzt, lassen sich Anpassungen einfach umsetzen. Zudem bietet Syslogic verschiedene Gehäuse bis zur Schutzklasse IP67. Auf Wunsch werden zusätzliche Elemente an der Front wie Notaus-Schalter oder RFID-Leser integriert.
Daneben übernimmt Syslogic für ihre Kunden auch das Testing sowie die Branchenzertifizierung der HMI-Systeme. Zudem liefert Syslogic all ihre Systeme mit passenden BSP (Board Support Packages) aus. Mit eigener Tampondruckmaschine ist auch die kundenspezifische Bedruckung der Geräte möglich.
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