Durchgängige HMI-Konzepte
Visualisierung für die Zukunft
Die Frage nach der passenden HMI-Visualisierung stellt sich mit jeder neuen Maschinengeneration, aber auch die Abkündigungen von Produkten verlangt nach zukunftsfähigen Alternativen. Moderne Bedienoberflächen sollen intuitiv und nutzerfreundlich sein. Weil man die Technik dahinter meist nicht mehr sieht, sollte schon direkt auf der HMI deren Zuverlässigkeit und Qualität ersichtlich sein.
Bild: Bachmann electronic GmbHEine bestehende Lösung aufzurüsten kostet und ist in vielen Fällen kaum tragbar: Dann sind Kompromisse nötig. Das Wissen um wichtige Entscheidungskriterien für Visualisierungslösungen und ein Überblick zu den Trends in Hard- und Software helfen dem Anwender, historisch gewachsene Probleme nicht in die Zukunft zu verschleppen.
Bild: Bachmann electronic GmbHBasics der Visualisierung
Das sichere Bedienen und Beobachten einer Maschine oder Anlage ist immer noch die Hauptaufgabe einer Visualisierungslösung. Heute kommen jedoch etliche nicht-funktionale Anforderungen dazu. Smartphones und Tablets geben hier den Standard vor. Der Industrieanwender wünscht sich eine ähnliche Bedienoberflläche, womit die Erwartung an Benutzerfreundlichkeit und intuitive Handhabung stark steigen. Das erhöht folglich die Anforderungen an die Entwicklungsmannschaft einer HMI-Lösung. Moderne Funktionalität muss in einem vertretbaren Kostenrahmen zu zeitgemäßen Lösungen verarbeitet werden. Kosten verursacht zuvorderst der initiale Entwicklungsaufwand der Software. Man braucht Mitarbeiter mit entsprechender Qualifikation, die oft nicht leicht zu finden sind. Das Entwicklungsteam benötigt aktuelles Know-how und muss die Lösung schnell umsetzen können. Dann stellt sich die Frage, ob es bereits vorgefertigte Komponenten gibt, die sich passend integrieren und bei Bedarf erweitern lassen. Die Architektur des Laufzeitsystems muss zu den Anforderungen und dem zugrunde liegenden Steuerungssystem passen. Auch die mitgelieferten Entwicklungswerkzeuge müssen genau evaluiert werden, damit sie den Erfordernissen genügen. Anschließend definieren vor allem Software-Wartung und -Wiederverwendung die Lebenszykluskosten. Sollen mehrere Produktfamilien mit ähnlichem Look&Feel betreut werden, reduzieren komponentenbasierte Elemente die Entwicklungs- und Wartungskosten. Diese können durch Parametrisierung einfach an die jeweilige Anwendung angepasst werden.
Ethernet vereinfacht Kommunikation
Die Verbreitung von Ethernet in der industriellen Kommunikationslandschaft schreitet voran. Zu Lasten von proprietärer Feldbuskommunikation und der Festlegung auf den jeweiligen Steuerungshersteller. Eine Visualisierungs-Hardware sollte heute unbedingt über Ethernet kommunizieren, andere Lösungen sollte man hinterfragen. Auch auf der Software-Seite gibt es immer weniger proprietäre Protokolle. Die industrielle Praxis fordert heutzutage echte Web-Lösungen auf der Basis von Standards wie HTTP und HTML5. Mehr als eine Ethernet-Schnittstelle und einen Web-Browser sollte ein modernes Visualisierungsgerät nun nicht mehr benötigen.
Vorteile aus dem Web
Bereits die Client/Server-Architektur einer web-basierten Visualisierung bringt Vorteile. Multi-Client-Betrieb mit mehreren Panels ist auf einer Anlage sofort möglich. Mobile Endgeräte für Serviceeinsätze werden unkompliziert eingebunden. Die Datenhaltung und die Applikation werden zentral auf einem Server ausgeführt, falls notwendig auch redundant. Um Mehrkosten für zusätzliche Hardware zu vermeiden, geschieht dies am besten gleich integriert auf der Steuerung. Mit dieser Architektur reduzieren sich die Performance-Ansprüche an die Visualisierungs-Hardware und damit verbundene Kosten. Im Reparaturfall, der meist die exponierte HMI-Hardware statt der in Schaltschränken geschützten Steuerungen betrifft, müssen keine Daten auf das Ersatzgerät transferiert werden. Die Kosten für wechselbare Speichermedien entfallen. Bei der Auswahl der passenden web-basierten Lösung ist zu beachten, ob es sich tatsächlich um einen nativen Web-Ansatz handelt oder ob man auf Browser Plug-ins angewiesen ist. Letztere verlieren zunehmend an Bedeutung, müssen außerdem auf den Endgeräten installiert werden und in Zukunft kompatibel bleiben. Weiterhin spielt folgende Frage eine große Rolle: Können wiederverwendbare Komponenten von der Kommunikationsschnittstelle der Steuerungsplattform bis in die Visualisierung in Form von Objekten abgebildet werden? Das bedeutet geringeren Engineering-Aufwand und weniger Fehlerquellen. Auch Wartung und anknüpfende Weiterentwicklungen werden so vereinfacht, vor allem wenn eine einheitliche Lösung für das gesamte Produktportfolio angestrebt wird.
Bild: Bachmann electronic GmbHVisualisierung aus einer Hand
Wenn man aus den Produkten unterschiedlicher Hersteller wählt, muss man für die reibungslose Funktion des Gesamtsystems auch mit Verantwortung übernehmen. Der Integrations- und Testaufwand erhöht sich dann. Um die Software auf dem Visualisierungssystem anzupassen, kann außerdem Entwicklungsaufwand entstehen. Ein System aus einer Hand mit integrierter Steuerungsplattform, Visualisierungs-Software und -Hardware ist daher in vielen Fällen die bessere Wahl. Damit liegt die Verantwortung für den reibungslosen Ablauf an einer greifbaren Stelle. Ein Lock-in-Effekt ist ausgeschlossen, da es jederzeit möglich wäre, die Koppelung zu lösen. Der Investitionsschutz für den Aufwand der Visualisierungsapplikation ist damit weiterhin gegeben. Eine engere Verzahnung kann auch die Arbeit der Entwicklung erleichtern. Werden beispielsweise Geräteschnittstellen wie Funktionstasten, LEDs oder das Dimmen des Bildschirms gefordert, reduzieren die mitgelieferten Software-Komponenten den Aufwand. Diese können einfach angesprochen werden. Die Inbetriebnahme der Visualisierungs-Hardware vor Ort ist auch nicht zu vernachlässigen. Eine gut integrierte Gesamtlösung ist in wenigen Schritten und auch von unerfahrenen Technikern einzurichten.
Steuerung über Gesten
Der HMI-Trend in der Industrie geht klar zu Widescreen und Multi-Touch. Die projektiv-kapazitiven Glasoberflächen sind den Usern von Smartphones und Tablets bekannt. Das greifen auch fast alle industriellen Hersteller auf. Auch dass sich Widescreen-Diagonalen durchgesetzt haben, zeigt die große Nachfrage von Kundenseite. Die Ästhetik der Glasoberfläche im Vergleich zu den resistiven Touch-Folien ist vermutlich noch einer der Haupttreiber von Multi-Touch. Die Steuerung über Gesten wird erst vereinzelt genutzt. Die kommende Generation der Maschinenbediener wird Pinch-to-Zoom und Co. jedoch erwarten. Multi-Touch ermöglicht innovative Bedienelemente und eine positive User Experience, über die man sich vom Mitbewerber absetzen kann. Eine Visualisierungslösung und ihre Entwicklungswerkzeuge sollten auf diesem Zukunfts-Gebiet unbedingt fit sein. Multi-Touch-Eingaben sollten durchgängig von der HMI-Hardware, dem Betriebssystem und der Applikation unterstützt werden.
Visualisierungsplattform
Bachmann Electronic bietet neben seiner Steuerungsplattform unter der Bezeichnung M1 webMI pro auch ein aufeinander abgestimmtes Gesamtpaket für die Web-Visualisierung. Der schlanke und leistungsstarke Server von M1 webMI pro wird direkt auf der Steuerung ausgeführt. Durch reine Web-Technik mit HTML5, stufenlos skalierbaren SVG-Grafiken und ohne zusätzliche Plug-ins kann jedes Gerät unabhängig vom Betriebssystem mit einem Web-Browser als User Interface genutzt werden. Alarme und Daten-Historisierung werden ebenso bereitgestellt wie Benutzerverwaltung, Zugriffssicherheit und die Möglichkeit einer Sprachumschaltung. Viele vorgefertigte Elemente erleichtern die Projektierung. Bei Bedarf lassen sich mit JavaScript auch eigene Elemente zum Leben erwecken. Dazu passend und bestens integriert eignen sich die Web-Terminals der OT1200-Familie mit hohchwertigen Displays und durchdachter Funktionalität. Beim Touch stehen sowohl kosteneffiziente analog-resistive Touchscreens und hochwertige projektiv-kapazitive Multi-Touchscreens zur Wahl. Beide Produktvarianten besitzen die gleichen Eigenschaften bis hin zum modernen Design. Die Qualität prüft Bachmann für jedes gefertigte Produkt im Rahmen zahlreicher Serientests wie z. B. einem 48h-Run-In-Test im Klimaschrank. Auch eine Langzeitverfügbarkeit der Geräte sichert der Anbieter zu
Bild: Bachmann electronic GmbHBasics der Visualisierung
Das sichere Bedienen und Beobachten einer Maschine oder Anlage ist immer noch die Hauptaufgabe einer Visualisierungslösung. Heute kommen jedoch etliche nicht-funktionale Anforderungen dazu. Smartphones und Tablets geben hier den Standard vor. Der Industrieanwender wünscht sich eine ähnliche Bedienoberflläche, womit die Erwartung an Benutzerfreundlichkeit und intuitive Handhabung stark steigen. Das erhöht folglich die Anforderungen an die Entwicklungsmannschaft einer HMI-Lösung. Moderne Funktionalität muss in einem vertretbaren Kostenrahmen zu zeitgemäßen Lösungen verarbeitet werden. Kosten verursacht zuvorderst der initiale Entwicklungsaufwand der Software. Man braucht Mitarbeiter mit entsprechender Qualifikation, die oft nicht leicht zu finden sind. Das Entwicklungsteam benötigt aktuelles Know-how und muss die Lösung schnell umsetzen können. Dann stellt sich die Frage, ob es bereits vorgefertigte Komponenten gibt, die sich passend integrieren und bei Bedarf erweitern lassen. Die Architektur des Laufzeitsystems muss zu den Anforderungen und dem zugrunde liegenden Steuerungssystem passen. Auch die mitgelieferten Entwicklungswerkzeuge müssen genau evaluiert werden, damit sie den Erfordernissen genügen. Anschließend definieren vor allem Software-Wartung und -Wiederverwendung die Lebenszykluskosten. Sollen mehrere Produktfamilien mit ähnlichem Look&Feel betreut werden, reduzieren komponentenbasierte Elemente die Entwicklungs- und Wartungskosten. Diese können durch Parametrisierung einfach an die jeweilige Anwendung angepasst werden.
Bachmann electronic GmbH
Dieser Artikel erschien in SPS-MAGAZIN HMIS 2015 - 02.04.15.Für weitere Artikel besuchen Sie www.sps-magazin.de
