innovative bedienkonzepte für die nächste maschinengeneration

Innovative Bedienkonzepte für die nächste Maschinengeneration Build it in.

Tobias Ischen1. Ausgabe

MOELLERSERIES

MOELLERSERIES

Innovative MaschinenbedienungWhite Paper

Neue Bedien- und Visualisierungskonzepte richtig integrieren

Einleitung

Wie kein anderes Gerät repräsentiert das Smartphone das Lebensgefühl der „Generation Internet“, die auch als „Digital Natives“ bezeichnet wird. Mobilität und Kommunikation bilden das Fundament der neuen digitalisierten Welt: Unabhängig vom Aufenthaltsort sind alle wichtigen (Kontakt-)Daten stets griffbereit und der Austausch mit den „Kontaktgruppen“ kann über verschiedenste Kommunikationskanäle (Sozial Media Plattformen, Messagingdienste oder E-Mail) erfolgen. Und die Anzahl der Nutzer dieser Technologie wächst weltweit kontinuierlich weiter. Dieser Trend ist jedoch nicht nur auf die Jugend begrenzt, sondern geht durch alle Bevölkerungsgruppen.

Auch in der Arbeitswelt nimmt die Nutzung von Smartphones ständig zu. Der Kreis der Arbeitnehmer, die ein solches Gerät für die Ausübung ihrer Tätigkeit benötigen, beschränkt sich schon lange nicht mehr auf das Management und den Vertrieb. Besonders Produktionsleiter und Service-Mitarbeiter profitieren davon, stets und überall auf Informationen über Maschinenzustände, Datenblätter oder Servicepläne per Web Access zugreifen zu können. Ein Vorteil, der sich für den Anlagenbetreiber typischerweise in einer Reduzierung der Stillstandszeiten von Maschinen und damit einer gesteigerten Produktivität auszahlt.

Doch welches sind die wichtigsten Kriterien dafür, ob ein Bedienkonzept den Kunden bzw. den Bediener anspricht? Bei einem Smartphone hat z. B. die Verfügbarkeit (Akkulaufzeit) den höchsten Einfluss (genannt von ca. 45 % der Nutzer)1. Es folgen Kriterien, die sich auf eine hohe Leistungsfähigkeit und einfache Bedienbarkeit beziehen (Betriebssystem, gute Kamera, ausreichende Prozessorleistung, hochauflösendes Display, Größe und Speicherplatz). Diese Kriterien werden dicht gefolgt vom Design, das für viele Nutzer eine größere Rolle spielt als z. B. die Marke des Gerätes oder spezielle Funktionen wie Sprachsteuerung.

Eine aktuelle Marktstudie Maschinenbau 20162, die mit konzeptioneller Unterstützung des Arbeitskreises Steuerungstechnik des VDMA Fachverbands Elektrische Automation entstand, belegt, dass die Bedeutung von

Bediengeräten insgesamt weiter zunimmt und der Markt wächst. Während 2012 noch rund 25 % der Maschinenbauer 100 und mehr Bedienplätze jährlich ausstattete, so sind es heute nach dieser Studie schon knapp 40 %. Außerdem ist im Vergleich zur damaligen Befragung ein deutlicher Trend hin zu Touchscreens und mobilen Bediengeräten erkennbar.

Doch bei aller Euphorie für die Möglichkeiten der digitalen Welt und ein ansprechendes optisches Design, darf die Industrietauglichkeit des Gesamtkonzeptes nicht außer Acht gelassen werden. So machen die europäischen Normen klare Vorgaben darüber, wie elementare und sicherheitsrelevante Funktionen zu bedienen und zu signalisieren sind. Sowohl die Art der Bedienelemente, als auch deren farbliche Gestaltung und Beschriftung sind klar vorgeschrieben. Für Maschinen, die für den Export in andere globale Regionen wie z. B. Nordamerika vorgesehen sind, müssen zudem die jeweiligen lokalen Vorgaben berücksichtigt werden. Bereits minimale Abweichungen von diesen Regularien können weitreichende Folgen haben, die aufwendige Redesigns und einen verspäteten Vermarktungsstart nach sich ziehen können. Der dadurch entstehende finanzielle Schaden ist erheblich.

Die Herausforderung des Design-Ingenieurs liegt also darin, seinem Maschinenprojekt durch moderne Bedien- und Visualisierungskonzepte einen zusätzlichen Mehrwert zu verleihen, mit dem es sich vom globalen Wettbewerb abheben und auch die neue Generation von Bedienern ansprechen kann. Gleichzeitig muss er sicherstellen, dass die Mensch-Maschine-Interaktion zu jedem Zeitpunkt einen sicheren Betrieb der Maschine unter Einhaltung der internationalen Normen gewährleistet – auch dann, wenn sie z. B. mobile Bedienterminals einschließt. Neben diesen Aspekten betrachtet dieses White Paper unterschiedliche Möglichkeiten, die Bedienebenen in das Gesamtkonzept der Maschine einzubinden, zukunftssichere Lösungen im Hinblick auf eine (spätere) Integration in Smart Factories nach Definition der Industrie 4.0 bzw. des Internet of Things zu realisieren und ermöglicht einen Ausblick auf potenzielle, zukünftige Technologien für Bedienkonzepte.

1 http://www.faz.net/aktuell/beruf-chance/arbeitswelt/dienst-smartphones-und-co-mobiles-arbeiten-wird-immer-gaengiger-14566745.html2 Marktstudie Maschinenbedienung 2016 – Ergebnisse einer Befragung von Unternehmen aus dem Maschinenbau im Januar / Februar 2016; Dipl.‐Betriebswirtin (FH) Michaela Rothhöft, www.marktstudien.org

2 EATON – Innovative Maschinenbedienung

Die Bedeutung der Normung für die Sicherheit von Bedienkonzepten Bediengeräte müssen in Europa konform zu den Bestimmungen der Richtlinien des europäischen Parlaments und Rates sein, um in Verkehr gebracht werden zu dürfen. Im Wesentlichen sind hier die Maschinen- und die Niederspannungsrichtlinie (2006/42/EG und 2014/35/EU), die EMV-Richtlinie (2014/30/EU) sowie die RoHS-Richtlinie (2011/65/EU) zu nennen.

Daraus abgeleitet sind die Normen DIN EN60204, IEC13850, IEC60947-5-5 und -5-1 von grundlegender Bedeutung. Die Norm EN60204-1 befasst sich mit der Sicherheit und der elektrischen Ausrüstung von Maschinen sowie deren Bedienkonzepten. Sie regelt die allgemeinen Anforderungen an Anordnung, Montage und Schutzart von Drucktastern, Anzeigen und Leuchtdrucktastern ebenso wie die Frage, welche Farben welchem Zweck dienen können, dürfen und müssen. Visionären und kreativen Konzepten sind hiermit Grenzen gesetzt, die es zu berücksichtigen gilt.

Für den Maschinenbauer geht es aber nicht nur um die starre Einhaltung von Normen, sondern auch um die Frage, welche Informationen er dem Kunden und dem Bediener in welcher Weise zur Verfügung stellen will. Da häufig internationales Bedienpersonal an einer Maschine arbeitet, gilt es die Komplexität unterschiedlicher Ländervarianten zu verringern. Dafür bietet es sich beispielsweise an, für die Darstellung allgemeiner Funktionen eher allgemeinverständliche Symbolik als Klartext zu verwenden.

Symbole für Drucktasten und Leuchtmelder und ihre Bedeutung (nach EN 60204-1)

Symbol Bedeutung

START bzw. EIN

STOPP bzw. AUS

Drucktaster, die im Wechsel der Betätigung Ein- oder Austaster sind

Tippbetrieb – gedrückt -> EIN, loslassen -> AUS

Kennfarben für Drucktaster und ihre Bedeutung (nach EN 60204-1)

Farbe Bedeutung Typische Anwendung

Notfall • NOT-AUS• Brandbekämpfung

Anomal Eingriff, um unnormale Bedingungen zu unter-drücken oder unerwünschte Änderungen zu vermeiden

Zwingend Rückstellfunktion

Normal Start aus sicherem Zustand

Keine spezielle Bedeutung zugeordnet

• Start/EIN (bevorzugt)• Stopp/AUS

• Start/EIN• Stopp/AUS

• Start/EIN• Stopp/AUS (bevorzugt)

Kennfarben für Anzeigeleuchten und ihre Bedeutung (nach EN 60204-1)

Farbe Bedeutung Erläuterung Typische Anwendung

Notfall Warnung vor möglicher Gefahr oder Zuständen, die ein sofortiges Eingreifen erfordern

• Ausfall des Schmiersystems

• Temperatur außerhalb vorgegebener (sicherer) Grenzen

• Wesentliche Teile der Ausrüstung durch Ansprechen einer Schutzeinrichtung gestoppt

Anomal Bevorstehender kritischer Zustand

• Temperatur (oder Druck) abweichend vom Normalwert

• Überlast, deren Dauer nur innerhalb beschränkter Zeit zulässig ist

Zwingend Handlung durch den Bediener erforderlich

• Hindernis entfernen• Auf Vorschub umschalten

Normal Anzeige sicherer Betriebsverhältnisse oder Freigab e des weiteren Betriebsablaufes

• Kühlflüssigkeit läuft• Automatische

Kesselsteuerung eingeschaltet

Neutral Jede Bedeutung: darf angewendet werden, wenn nicht klar ist, welche der Farben ROT, GELB oder GRÜN die geeignete wäre; oder als Bestätigung

• Motor läuft• Anzeige von Betriebsdaten

Generell geht es bei der Auslegung eines Bedienkonzeptes um die Minimierung jeglicher Art von Bedienungsfehlern und unbeabsichtigter Aktionen. So setzt die Norm EN 60204-1, welche auch die Start-Anforderungen regelt, u. a. fest, dass eine Maschine nicht anlaufen kann, solange nicht alle für den Start entsprechenden Sicherheitsfunktionen und/oder Schutzmaßnahmen richtig eingestellt und betriebsbereit sind. Das bedeutet auch, dass keinerlei Gefahrensituationen von einer Fernbedienung der Maschine ausgehen dürfen, bei denen zum Beispiel ein Arbeiter, der mit der Bestückung beschäftigt ist, zu Schaden kommen könnte. Und: Ein NOT-AUS-Schalter muss ein NOT-AUS-Schalter im wörtlichen Sinne bleiben. Aus Sicherheitsgründen darf er nicht als Touch-Element im Touch-Panel integriert werden oder über ein solches betätigt werden – auch wenn die Ästhetik und der Spaß an „Touch und Wischen“ vielleicht dafürsprechen würden. Daher müssen Bedienelemente wie mechanische Drucktaster weiterhin ein fester Bestandteil jeder Maschine bleiben.

3EATON – Innovative Maschinenbedienung

Neben der EN 60204-1 gilt es, noch weitere Normen zu beachten, welche die Grund- und Sicherheitsregeln für die Mensch-Maschine-Schnittstelle festlegen: Die EN 60073 regelt das Thema Kennzeichnung, insbesondere die Codierung von Farbe, Gestalt (Form, z. B. Dreieck = Warnung), Textur, Position, Zeit (Definition Blinkfrequenz - langsam und normal) sowie Akustik bzw. Tastbarkeit durch Vibration. Die EN 60447 definiert neben weiteren Kennzeichnungsregeln auch die Bedienungsgrundsätze. Im Einzelnen werden hier die Themen allgemeine Anordnungs-/ Gestaltungsgrundsätze (u. a. Anordnung entsprechend der Funktion, Betriebsweise, Steuerungsverriegelung mittels Zwei-Hand-Steuerung) sowie Betätigungsreihenfolge und -wirkung behandelt.

Je nach Anwendungsfall und Einsatzbereich der Bediengeräte spielen normative Vorgaben zu Gebrauchstauglichkeitsprüfungen wie z. B. IP-Schutzart, Klima, Schock, Schwingungen und Beständigkeit gegenüber Reinigungs- und Desinfektionsmitteln eine große Rolle. Die Maschinen sind oftmals rauen Umgebungsbedingungen ausgesetzt. Öle, Wasser und Schmutz können im industriellen Umfeld leicht auf die Bedienterminals gelangen und bei unzureichendem Schutz den zuverlässigen und langfristigen Betrieb der Maschine gefährden. Auch das Thema „hygienisches Design“ gilt es zu berücksichtigen, wenn etwa Bediengeräte in der Nahrungsmittelindustrie direkt im Nahrungsverarbeitungsprozess eingesetzt werden.

Erfüllen die Bediengeräte nachweislich Anforderungen, die über die normativen Vorgaben hinausgehen, wie beispielsweise die Zusatzanforderungen der Berufsgenossenschaften für die Prüfung und Zertifizierung von elektrischen NOT-AUS-Geräten nach GS-ET 08, kann sogar ein Baumusterzertifikat ausgestellt werden. Mit Hilfe dieser Bescheinigung einer autorisierten Prüf- und Zertifizierungsstelle, können Anbieter die Abnahme einer Anlage durch die Berufsgenossenschaften deutlich beschleunigen. Deshalb verfügen viele Eaton Komponenten, wie die Eaton NOT-HALT-/NOT-AUS-Befehlsgeräte, über solche Baumusterzertifikate.

Sollten die Bediengeräte außerhalb der IEC-Welt, wie etwa im nordamerikanischen Raum, eingesetzt werden, sind die dort gültigen Normen und Vorschriften einzuhalten sowie die vorherrschenden Marktgewohnheiten zu beachten. Diese weichen teils deutlich von der IEC-Welt ab und sind in den folgenden Beispielen dargestellt.

Marktgewohnheiten in Nordamerika

Generell ist die Nutzung von Piktogrammen in Nordamerika problematisch. Klartextbeschriftungen sind vorzuziehen!

Symbole „I“ und „O“ werden mittlerweile akzeptiert

STOPP-Tasten müssen nach NFPA 79, 10.2.1 vorstehen oder als Pilztasten ausgeführt werden

Beschriftungen in englischer Sprache. Für Kanada ist die Sprache zu klären.

Marktgewohnheiten beachten!

Zusätzlich und generell gibt die Norm EN 60204-1

...hinsichtlich der Farben u. a. folgendes vor:

• Start/Ein darf nicht ROT sein

• NOT-HALT und NOT-AUS muss ROT sein

• STOPP-AUS darf nicht GRÜN sein

• Bei Verwendung der selben Farbe für verschiedene Funktionen müssen zusätzliche Kennzeichnungen vorgesehen werden (Form, Position, Symbol)

...und regelt darüber hinaus die Themen:

• Drehbare Bedienelemente (Einrichtung gegen selbständiges Drehen)

• Starteinrichtungen (unbeabsichtigtes Bedienen ist durch Anordnung zu vermeiden)

• NOT-HALT: Stillsetzen im Notfall (Anordnung, Arten - zwangsöffnende Geräte; Farbe ROT, Hintergrund GELB)

• NOT-AUS: Ausschalten der elektrischen Versorgung im Notfall (vergleichbar mit NOT-HALT) - muss palmen- oder pilzförmige Drucktaste oder ein Reißleinenschalter sein

• Geräte zur Freigabesteuerung (2 Stellungen: AUS, Freigabe; 3 Stellungen: AUS, Freigabe, AUS)


HMI als Teil der SystemarchitekturGenerell ist die Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI – Human Machine Interface) nicht isoliert zu betrachten, sondern als fester Bestandteil einer Automatisierungslösung, mit speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPS, englisch PLC) als Herzstück.

Prinzipiell lassen sich Steuerungen in verschiedene Typen unterteilen. Modular-Steuerungen setzen sich in der Regel aus einzelnen Baugruppen zusammen und können mit zusätzlichen Steckmodulen erweitert werden, etwa um die Anzahl der Ein- oder Ausgänge zu erhöhen. Sie bieten ein hohes Maß an Erweiterbarkeit und sind damit sehr flexibel. Kompaktsteuerungen verfügen über ähnliche Basisfunktionen, lassen sich jedoch nicht oder nur eingeschränkt erweitern. Ihr Vorteil liegt in den geringeren Investitionskosten, wodurch sie sich vor allem für kleinere Automatisierungsaufgaben eignen. Als dritte Variante stehen heute Kombigeräte zur Verfügung, die Steuerungsfunktionen und Touch-Panels in einem Gerät vereinen, die HMI/PLC. Während Modular- und Kompaktsteuerungen für den Einbau im Schaltschrank vorgesehen sind, werden HMI/PLCs in der Regel in der Schaltschranktür verbaut oder in Bedienpulten integriert.

Maschinenherstellern eröffnen sich so eine Vielzahl von Möglichkeiten, unterschiedliche Steuerungs- und Bedienkonzepte mit verschiedensten Architekturen und Komponenten umzusetzen. Diese Konzepte können nicht nur auf die Kundenbedürfnisse maßgeschneidert werden, sondern bieten dank Modularität und Skalierbarkeit Synergieeffekte für ganze Maschinen-Serien. So kann eine mobile Anwendung oder Cloud Anbindung, die für einen Maschinentypen entwickelt wurde, einfach auf andere Projekte oder Maschinentypen übertragen werden.

Die getrennte Projektierung von Bedienkonzept und Maschinensteuerung ist besonders dann sinnvoll, wenn die Steuerung im fertigen Maschinendesign geändert werden muss. Das kann zum Beispiel aufgrund länderspezifischer Richtlinien relevant werden. Bietet das HMI-Konzept eine Vielzahl an Schnittstellen und somit einen hohen Grad an Flexibilität in der Kommunikationsfähigkeit, so ist die Änderung der Automatisierungslösung auch ohne Modifikation des gesamten Bedienkonzeptes möglich.

Für eine stetig steigende Zahl von Maschinenherstellern gehört die direkte Verbindung ihrer Maschinen und Anlagen mit dem Internet der Dinge (IoT) zu einem unerlässlichen Teil der Systemarchitektur. Dazu gehört auch, dass die eingesetzten Komponenten eine Integration der Maschine in Systemumgebungen, beispielsweise von Smart Factories, ermöglichen. Diese Anbindung wird zumeist über die PLC (HMI/PLC) und über standardisierte Schnittstellen, wie z. B. OPC UA erfolgen. Gerade bei Retrofit-Projekten oder bei Anlagen, in denen die PLC die notwendigen Voraussetzungen nicht mitbringt, kann diese Anbindung auch über eine leistungsfähige Bedieneinheit erfolgen. Anlagen können so einfacher mit Maschinen der neusten Generation kommunizieren. Durch die Anbindung an Cloud Infrastrukturen eröffnet sich eine Vielzahl zusätzlicher möglicher Dienste sowie Bedien- und Visualisierungsmöglichkeiten über Tablet und SmartPhone.

Die heutigen, offenen Programmierumgebungen wie CODESYS bieten ein breites Angebot an Visualisierungselementen mit denen sich bereits viele Konzepte umsetzten lassen. Einige Hersteller wie Eaton bieten darüber hinaus ergänzende Softwarepakete, welche die Funktionalitäten von CODESYS hinsichtlich der Umsetzung moderner Bedienkonzepte erweitern und dem Anwender auf anwenderfreundliche und effiziente Weise die Realisierung selbst anspruchsvoller Visualisierungsaufgaben deutlich vereinfachen.

Der HMI/PLC XV300 und das modulare I/O-System XN300 bieten dem Maschinenbau die Möglichkeit, die aktuellen Anforderungen in die Praxis umzusetzen. Sie unterstützen offene Feldbusstandards zur Bildung flexibler Systemlösungen, wobei das Software-Tool GALILEO zur Visualisierung und CODESYS zur Programmierung die Geräteplattform im Bereich des Engineerings ergänzen.

Kombinationsmöglichkeiten zwischen Steuerungs- und Visualisierungssystemen

PLC

PLC

XN 300 Assist

PLC


Von einfach bis hoch flexibel - Bedienelemente heuteDie Schnittstelle Mensch-Maschine hat bereits einige Entwicklungsschritte zurückgelegt: Vom einfachen Drucktaster bis zum modernen Multi-Touch-Display – und noch ist kein Ende in Sicht. Dabei haben klassische Bediengeräte wie der Drucktaster auch heute noch ihre Daseinsberechtigung. Neben den bereits genannten Rahmenbedingungen in den Normen und Regularien, gibt es auch praktische, ergonomische oder haptische Gründe: Die Arbeit mit Handschuhen, bestimmte Lichtverhältnisse oder Arbeiten an der Maschine machen es in der Regel nahezu unmöglich, kritische Schalter wie NOT-AUS-Taster, Reset-Knopf oder Regelelemente in die Touchfläche eines Touch-Panel zu integrieren.

Befehls- und Meldegeräte

Auch die klassischen Befehls- und Meldegeräte entwickeln sich kontinuierlich weiter, von ehemals rein funktionalen Produkten hin zu Designelementen einer Maschine. So wie bei einem Smartphone spielt auch bei dem Bedien-Interface der Anlage das Design eine immer wichtigere Rolle. Mit flacher, eleganter Optik und der Verwendung hochwertiger Materialien trägt das Bedienfeld entscheidend dazu bei, den Gesamteindruck der Maschine aufzuwerten. Wenn zudem die Grafik auf dem Touch-Display modernsten Anforderungen entspricht und intuitive Multitouch-Bedienung – z. B. mit flüssigem Bildwechsel durch Wischen – zulässt, wird der so wichtige „erste Eindruck“ der Maschine zunehmend positiv ausfallen.

Aktuelle Innovationen bei der Anschlusstechnik von Tastern und Leuchtmeldern ermöglichen es dem Maschinenhersteller, kompaktere Maschinen zu entwerfen und Montagezeiten zu verringern. Dazu zählen „All-in-One“-Lösungen, bei denen Kabel, Steckverbinder und das Kontaktmodul integriert und fest installiert sind. Mussten früher Bedienelemente teilweise noch in sperrigen separaten Schutzkästen verbaut werden, um sie vor Umgebungseinflüssen (Spritzwasser, Schmutz, Reinigungsmittel etc.) zu schützen, ist das heute nicht mehr nötig: Die „All-in-One“-Lösungen können dank der rückseitigen Schutzart in IP65 ohne weitere Schutzmaßnahme direkt im Maschinenraum verbaut werden. Vorkonfigurierte Stecker und verschiedene Kabellängen

ermöglichen eine einfache und schnelle Plug-and-Play-Installation. Die Vergabe einer einzigen Bestellnummer erleichtert dem Maschinenhersteller die Auswahl, Bestellung und Lagerhaltung. Dadurch spart er Aufwand und Kosten.

Extra flache Kontaktelemente sorgen heute dafür, dass deutlich weniger Bauraum hinter dem Bedienelement benötigt wird als früher. Dies ermöglicht kleinere, kompaktere Maschinen und auch schmalere, elegantere Bedienterminals.

Um das Verdrehen eines Bedienelementes zu verhindern, war früher stets eine Nut im Ausschnitt für das Bedienelement notwendig. Schnellmontagesysteme wie das AFX von Eaton erlauben heute eine verdrehungssichere Montage von Wahlschaltern in Ausschnitten mit und ohne Nut. Dies macht die Vorbereitung der Montageplatte ggf. leichter und die Montage kann schnell und sicher mit nur wenigen Handgriffen erfolgen.

Vormontierte Bedieneinheiten

Gerade dort, wo auch heute noch viele Bedienelemente notwendig sind, ergibt sich für Maschinenhersteller die Möglichkeit, ihre Produktions- und Logistik-Prozesse zu optimieren. In vielen Fällen lohnt es sich, einzelne Prozesse oder Arbeitsschritte an einen Partner zu delegieren, um sich auf das Kerngeschäft konzentrieren zu können. Eine erhebliche Arbeitserleichterung und Vereinfachung von Logistikprozessen ermöglicht z. B. die Set-Bildung, bei der alle für eine Maschine oder ein Anlagenmodul benötigten Komponenten vor dem Versand zu kundenspezifischen Verpackungseinheiten zusammengestellt werden. Praxisbeispiele zeigen, dass es auch in der Produktion sinnvoll sein kann, Arbeitsschritte zur Herstellung einer kompletten Bedieneinheit, inklusive Montage, Verdrahtung und Prüfung, an den Hersteller zu verlagern (Value Added Services).

Touch-Panel und HMI/PLC

Die Marktstudie Maschinenbedienung 2016 hat die Teilnehmer dazu befragt, für welche Aufgaben sie heute Bedienelemente einsetzen. Die Antworten zeigen, dass, neben dem Normalbetrieb und den Themen Visualisieren und Bedienen, auch komplexere Aufgaben wie Diagnose/Wartung, Anfahren/Einrichten/Rüsten und Inbetriebnahme eine wesentliche Rolle spielen. Um viele dieser Funktionalitäten optimal unterstützen zu können, sind Touchdisplays bzw. HMI/PLC gefragt.

Für viele kleine und überschaubare Anwendungen im Maschinen- und Anlagenbau eignen sich z. B. kompakte HMI/PLC-Geräte, die aus Kostengründen in der Regel mit resistiver Singletouch-Technologie ausgestattet sind. Diese Geräte kommen entweder nur für den Einsatz als HMI- oder als Kombi-Geräte mit integrierter Steuerung zum Einsatz und sind in den gängigen Größen von 3,5“ bis 21“ Bildschirmdiagonale verfügbar.

Für anspruchsvollere Anwendungen gibt es leistungsfähige, optisch elegant gestaltete Bedien- und Steuereinheiten mit kapazitiver Dual-/Multitouch- und performanter Embedded-Technologie, die sich durch intuitive Bedienerführung, präzise Gestensteuerung sowie multimediale Integrationsmöglichkeiten auszeichnen. Damit hält die vom Smartphone und Tablet bekannte Bedienung nun auch Einzug in die Industrie und eröffnet neue Möglichkeiten für die Gestaltung von Bedienkonzepten. Sie stehen nicht nur für industrielle Standard-Anwendungen, sondern auch schon für anspruchsvolle Umgebungsbedingungen wie im Lebensmittelbereich zur Verfügung. Ist das Gerät mit mehreren unabhängigen Ethernet-Schnittstellen ausgestattet, profitiert der Anwender davon, dass er eine Schnittstelle als Feldbus und die andere zur Datenübermittlung an ein übergeordnetes Scada-System nutzen kann – in Zeiten von Industrie 4.0 ein wichtiger Vorteil. Die zweite Ethernet-Schnittstelle ermöglicht dabei eine zuverlässige Trennung der Leit- von der funktionsspezifischen Feldebene.

Darüber hinaus gibt es Panels auf dem Markt, die noch einen Schritt weitergehen. Hierbei handelt es sich um sehr leistungsfähige HMI/PLC-Geräte oder Industrie-PCs mit Projected-Capacitive-Touch-Technologie. Bei diesen können Anwender dank der Multitouch-Funktion Funktionsfelder auf dem Bildschirm sowohl mit mehreren Fingern einer Hand als auch mit zwei Händen bedienen. Die präzise und intelligente Sensorik verhindert zufällige Fehlbedienungen oder

Die „All-in-One“-Lösung RMQ compact solution hat auch von hinten eine hohe Schutzart und kann in die Maschine eingebaut werden.


Maschinenstarts und gewährleistet maximale Bediensicherheit. Der für die PCAP-Technologie charakteristische mehrschichtige Aufbau bietet zudem den großen Vorteil, dass ein hochwiderstandsfähiges Cover –Material als Berührungsfläche verwendet werden kann, so dass diese Geräte gut für industrielle Anwendungsfälle geeignet sind, die eine hohe mechanische Robustheit erfordern. Dies setzt voraus, dass solche Geräte lüfterlos, d.h. ohne rotierende Teile ausgeführt sind.

Rollenbasierte Bedienkonzepte

Moderne Produktionsschritte beheimaten meist komplexe Arbeitsprozesse an denen eine Vielzahl an Mitarbeitern mitwirkt. Dabei spielt jeder Teilnehmer am Produktionsprozess eine eigene, individuelle Rolle. Entsprechend dieser Aufgaben lassen sich spezifische Bedienkonzepte mit modernen Touchdisplays wie der XV 300 und der Visulisierungssoftware Galileo 10 auch unter der Einbeziehung mobiler Endgeräte einfach realisieren.

Informationen zur Realisierung rollenbasierter Bedienkonzepte erhalten Sie in unserem White Paper: Gestaltung und Entwicklung anwendernaher Bediensysteme

Application Engineering Services

Moderne Software zur Realisierung von Visualisierungskonzepten, wie Galileo von Eaton, ist einfach zu erlernen und intuitiv zu bedienen. Um die Möglichkeiten bei der Realisierung kontextsensitiver Menüstrukturen und rollenbasierter Bedienkonzepte voll ausschöpfen zu können, ist die Erfahrung aus diversen gleichgearteten Projekten jedoch oft sehr hilfreich. Bei einer Zusammenarbeit mit Eatons Application Engineering Team oder einem von Eatons Solution Partnern können Kunden auf die langjährige Erfahrung von Experten bei der Realisierung von Human Machine Interfaces zurückgreifen. Gepaart mit eigenen Ideen entstehen so in kürzester Zeit neue, innovative Lösungen, die häufig kostengünstiger und schneller umsetzbar sind, da die Einarbeitungszeit der eigenen Mitarbeiter minimiert wird und Projektzeiten deutlich kürzer ausfallen. Selbst bei der Umsetzung neuer Kommunikationskonzepte für Maschine zu Maschine Kommunikation oder auch Cloud-Diensten steht Ihnen jederzeit ein kompetenter Ansprechpartner zur Verfügung.

Konzepte der ZukunftSchon heute wird diskutiert, wie sich die Maschinenbedienung weiter entwickeln wird. Die Consumer-Elektronik wird bei der Entscheidung, welche Trends sich durchsetzen und welche nicht, auch zukünftig wichtige Indizien liefern.

Augmented Reality

Im Unterschied zur „Virtual Reality“, bei der man ausschließlich ein digitales Bild sieht, hat die Augmented Reality den Vorteil, dass virtuelle Inhalte in die reale Umgebung projiziert werden. Wer durch eine Augmented Reality Brille blickt, sieht also seine Umgebung und zusätzliche digitale Grafiken. Aus Sicherheitsgründen sind Virtual Reality Anwendungen nur bedingt für mobile Tätigkeiten geeignet, denn man kann Gefahren oder Objekte, die im digitalen Raum nicht dargestellt werden, nicht sehen.

Eine der ersten in Serie hergestellten Augmented Reality Produkte war das Google Glass im Jahr 2014. Aufgrund des filigranen Designs war dieses Produkt jedoch für den industriellen Einsatz kaum geeignet. 2017 hat Microsoft mit der Hololens ein Produkt vorgestellt, dass Dank eines großen Sichtglases und eines robusten Rahmens schon eher für den industriellen Bereich geeignet erscheint. Die Hololens bring zudem sinnvolle Funktionen wie Video-Streaming und Audio-Verbindung mit. Zudem können über Gesten Kommandos gegeben und (virtuelle) Menus bedient werden. Einschränkend wirken sich das relativ hohe Gewicht und die Batterielebensdauer von nur einigen Stunden – je nach Anwendung – aus.

Mit der Augmented Reality eröffnen sich eine Vielzahl von Möglichkeiten für die zukünftige Maschinenbedienung. Besonders bei Service und Wartung zeigt die neue Technik schnell ihre Vorteile: Sind die fehlerhaften Produkte bekannt, können diese dem Techniker im virtuellen Bild direkt angezeigt werden. Ebenso ist es möglich, den Techniker Schritt für Schritt durch die zu erledigenden Arbeitsschritte zu führen. Zudem kann das Live-Bild der Brille – also das, was der Techniker sieht – übertragen werden und es kann eine Sprachverbindung aufgebaut werden. So ist es möglich, den Techniker bei seiner Tätigkeit aus der Ferne zu unterstützen. Zukünftig könnten Service- und Wartungsarbeiten somit verstärkt durch lokales Personal durchgeführt werden, statt eigenes Personal auf die Reise zu schicken. Eine Rechnung, die schnell aufgeht.

Augmented Reality eröffnet neue Möglichkeiten für die zukünftige Steuerung und Bedienung von Maschinen


Weitere Konzepte

Smart Watches sind ein gutes Beispiel: Sind diese Smart Devices auch heute oft nicht für den Einsatz im Industrieumfeld ausgelegt, könnten Sie, ausgestattet mit kontextspezifischen Menüs, als kompakte, mobile Bedieneinheit zum Einsatz kommen. Auch die 3D-Touch Realität ist keine Science-Fiction mehr, sondern findet sich bereits in Autos der Oberklasse: die Bedienung per Wischbewegung mit einem gewissen Abstand vor dem Display. Diese Technologie könnte auch in der Industrie sinnvoll eingesetzt werden, z. B. in Fertigungsumgebungen, in denen mit Handschuhen gearbeitet wird.

Auch hinsichtlich der Haptik von Touch-Displays wird an Änderungen gearbeitet, die im Maschinenbau ebenfalls Einzug halten könnten. Beispiele hierfür sind druckempfindliche Bereiche – je stärker der Druck, desto schneller oder lauter wird das angesteuerte Element – oder der sogenannte Force-Touch-Sensor zum Auslösen einer virtuellen Taste bei definiertem Druck. In der Entwicklung sind darüber hinaus Touch-Screens mit fühlbaren Tasten, die über flexible Oberflächenstrukturen spürbar sind und mittels Software flexibel angeordnet werden können. Futuristisch, aber nicht mehr fantastisch scheint das „Skin-Touch“ genannte Verfahren, mit dem das Display eines Smartphones durch ein armbandähnliches Gerät auf die Haut des Benutzers übertragen werden soll. Noch ein paar Jahre mehr wird es dauern, bis der Hologramm-Touch im Maschinenbau zum Einsatz kommt. Bei diesem Verfahren wird ein Hologramm erzeugt, dessen Berührung wiederum Steuerungszwecken dient.

Bei aller technischen Machbarkeit wird natürlich auch immer die Frage der Praxistauglichkeit mit darüber entscheiden, ob und wann sich welche neue Technologie durchsetzen wird. Aber wer hätte noch vor wenigen Jahren geglaubt, dass man wie Tom Cruise im Film „Minority Report“ ein Autoradio berührungslos per Handbewegung bedient - oder seine Maschine mit Multitouch-Panel, Gestensteuerung und Fernbedienung mittels eines Mobiltelefons?

Weitere Informationen finden Sie auf Eaton.com/de/HMI

Bedienelemente früher, heute, morgen Technologievorschau – 3 D Touch (w/o touch)

Technologievorschau – Force Touch

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