Ingenieure überprüfen und steuern die Arme eines Schweißroboters mit einer Überwachungssoftware auf einer Mensch-Maschine-Schnittstelle

Wie wählt man das ideale HMI für seine Anwendung aus?

Bald wird sich die Kommunikation zwischen Mensch und Maschine verändern und eine neue industrielle Revolution beginnen. Aus der Industrie 4.0 könnte sich die Industrie 5.0entwickeln. Bevor die Unternehmen jedoch diesen Wandel vollziehen, müssen sie sich darauf konzentrieren, ihre Unternehmen in intelligente Fabriken mit automatisierter Produktion, IoT, intelligenten Daten, KI und neuen Technologien zu verwandeln.

Parallel zur industriellen Entwicklung müssen Visualisierungssysteme effizientere Interaktionsmöglichkeiten auf der Ebene von Maschine und Bediener bieten. Diese Benutzer-Maschine-Schnittstellen der nächsten Generation bieten eine einzigartige Gelegenheit für jede Fabrikanlage, sich auf dem Markt zu differenzieren, indem sie die richtige Lösung implementieren und in die echte Digitalisierungswelt der HMI-Bedienung eines Automatisierungssystems vorstoßen.

Was ist HMI?

Human-Machine Interfaces(Mensch-Maschine-Schnittstellen), kurz HMI, werden häufig in der industriellen Fertigung und in Industriesystemen eingesetzt. Sie werden oft zur Steuerung und Signalisierung von Automatisierungsgeräten benötigt. Mithilfe von HMI-Produkten, die Informationen über den Fortschritt und die mechanische Leistung liefern, können Maschinen einfacher bedient und effizienter optimiert werden. Es gibt sowohl einfache HMIs mit LED-Anzeigen als auch komplexere HMIs mit Touchscreens und zusätzlichen Funktionen.

Mensch-Maschine-Schnittstellen mit Touchscreens sind in der Industrieautomation bereits etabliert, da sie bei Anwendungen der Maschinen- und Prozessautomation den Vorteil haben, die erweiterten Funktionen von Schaltern, Tasten und Leuchten in einem Bedienfeld vereinen zu können. Die Touchscreens basieren auf Komponenten wie Touch-Controllern und Softwaretreibern. Touchscreens ermöglichen es dem System zu reagieren, wenn eine bestimmte Oberfläche berührt wird. Der Berührungssensor ist die berührungsempfindliche Oberfläche. Touchscreens können sowohl mit Fingern und Tastaturen als auch mit der Maus bedient werden.

Folgende Aspekte müssen bei der Anschaffung von HMIs berücksichtigt werden:

  • Integrierte Anforderungen und verschiedene Anschlussmöglichkeiten für Steuerungen.
  • Konfiguration von HMI-Anwendungen.
  • Umsetzung der individuellen Hard- und Softwareanforderungen.
  • Branchenspezifische Zertifizierungen und Zulassungen.
  • Bedienfelder in verschiedenen Größen und Leistungsklassen
  • Verwendung verschiedener Materialien und Berührungstechnologien.
  • Umsetzung von kundenspezifischen Designanpassungen.

Auswahlhilfe für HMI-Geräte 

HMIs unterscheiden sich in vielen Faktoren, wie z. B. der Bildschirmauflösung, der Anzahl der parallel verwendeten Treiber, der benötigte Speicherplatz für das Visualisierungsprojekt, der Anzahl der angeschlossenen Steuerungen und der Protokolle. Die Richtlinien für HMI-Geräte sind in der Auswahlhilfe von Phoenix Contactbeschrieben. Einige davon werden im Folgenden näher ausgeführt:

Bildschirmgröße und -auflösung

Die Bildschirmauflösung spielt eine wichtige Rolle. Ob das Panel einen kleinen oder großen Bildschirm haben soll, kommt ganz auf die jeweiligen Anwendungen an. Das Gleiche gilt für die Auflösung. Je nach Anwendung wird eine andere Auflösung benötigt, um graphische Details korrekt darstellen zu können. Daher sollte der Betreiber jeden Anwendungsfall für eine Mensch-Maschine-Schnittstelle gründlich prüfen, um sicherzustellen, dass die richtigen Lösungen gewählt werden.

Größere Bildschirme bieten Programmierern mehr Platz für die Erstellung von Grafiken. Die meisten wünschen sich einen möglichst großen Bildschirm, besonders, wenn sie Touch-Links auswählen müssen, aber auch, wenn die Anwendung nur angezeigt wird und sie den Bildschirm aus der Ferne überwachen möchten 

Ein HMI-Bediener prüft am Touchpanel, wie die Automatisierungsmaschinen arbeiten.

Empfohlene Bildschirmauflösung für diese Panels sind: 

  • Basisanwendungen: mit VGA (640 x 480 Pixel)
  • Standardanwendungen: mit SVGA (800 x 600 Pixel)
  • High-End-Anwendungen: mit SXGA (1280 x 1024 Pixel)

System-Kommunikation

Die Systemkonnektivität erfordert in den meisten Fällen einen Ethernet-Anschluss, damit die HMI mit dem SPS-Netzwerk kommunizieren kann. Die HMIs von Phoenix Contact haben eine Polling-Rate von 250 ms bis 1000 ms. Die Anzahl der Treiber, die parallel genutzt werden können, ist ein Ethernet für Basisanwendungen, 1 plus OPC-Kommunikation in Standardanwendungen und 2 plus OPC-Kommunikation in High-End-Anwendungen. Die Anzahl der SPS pro Treiber beträgt 1 bis 5 und 1 bis 10 für gleichzeitig angeschlossene SPS.

Speicherbedarf

Für die Steuerung eines Systems benötigt man ausreichende CPU-und Speicherkapazitäten. Ein erweiterbarer Speicher oder unterschiedliche Speichergrößen in HMIs können einige Einschränkungen beseitigen. Erweiterte Funktionen wie On-Board-Berechnungen, Trends und Rezepte wirken sich auf die HMI-Leistung aus, so dass vorsichtige Schätzungen empfohlen werden.

Nach den Richtlinien von Phoenix Contact liegt der Speicherbedarf für die Visualisierung bei Basisanwendungen in der Regel zwischen 16 und 32 Objekten pro Seite, mit Platz für animierte Objekte (meist eines pro Seite). Bei Standardanwendungen erhöht sich die Anzahl der Seiten auf 64 mit der Möglichkeit für 128 Objekte pro Seite, mit einem Maximum von 32 skalierbaren Objekten und 5 animierten Objekten pro Seite. Bei High-End-Anwendungen sind jedoch 256 Seiten, 512 Objekte, 64 skalierbare Objekte und 5 animierte Objekte möglich. 

Datenanwendungen werden jetzt durch die Unterstützung von HMIs einfacher, da die Benutzer ihren Wechselspeicher für die Datenerfassung auf HMIs mit einem oder mehreren SD-Kartensteckplätzen installieren können.

Benutzer & Protokolle

Im Bereich der Benutzerverwaltung variiert die Anzahl der Benutzer je nach Anwendung (Basic, Standard, High-End) zwischen 16 bis 512 und bis zu 1024, wobei auch Benutzergruppen (bis zu 64) möglich sind. Auf der anderen Seite erlaubt die Protokollierung 4 bis 16 Nummernschreiber mit einer maximalen Anzahl von Datenloggern pro Projekt in Standard- und High-End-Anwendungen zwischen 16 und 32.

Was ist bei der Auswahl von HMI-Lösungen für Ihr Projekt zu beachten? 

HMIs lassen sich in zwei Hauptkategorien einteilen. Es gibt einfache HMIs und drahtlos vernetzte HMIs. Damit Sie die richte HMI-Lösung finden, sei es für eine zentrale Leitwarte in der Produktion oder für die Visualisierung direkt an der Maschine, stellen wir Ihnen einige Produkte von verschiedenen Herstellern vor.

Phoenix Contact

Laut Phoenix Contact erfordert eine kostenreduzierte Automatisierung eine effiziente Überwachung und Eingabe. Je nach Anwendungskategorie (direkt, hochleistungsfähig, multifunktional) werden die Eigenschaften der Phoenix Contact HMIs bestimmt. Sehen Sie sich das Angebot an Bediengeräten von Phoenix Contact an, die Ihren Hardware- und Softwareanforderungen entsprechen.

Vorteile, die Phoenix Contact bietet:

  • Passgenaue Lösungen.
  • Einfache Bedienung durch vorkonfigurierte und vorinstallierte Hardware und Software.
  • Einfache Skalierbarkeit.
  • Teil des kompletten Liniensystems mit HMIs.
  • Die gleiche Softwareversion für alle Versionen und Funktionen.
  • Langlebig und robust durch die Aluminiumfront.
  • Flexibler Anschluss des Controllers.
  • Webverbindung und effizienter Mehrbenutzerbetrieb.

Touchscreen 9″. 800 x 480. IP65. Ethernet/USB/SD-Karte, Phoenix Contact

Das Touchpanel von Phoenix Contact verfügt über ein 22,9 cm/9 Zoll großes TFT-Display, das projektiv-kapazitiv ist und auf einer Vier-Tasten-Steuerung basiert. Die Auflösung beträgt 800 x 480 Pixel mit 16,7 Millionen Farben. Arm® Cortex® A8, 1000 MHz. 2x USB Host 2.0. 1 x Ethernet (10/100 Mbps), J45, Windows® Embedded Compact 7 und Benutzersoftware: Offene Plattform (es gibt kein Transitsystem).

Siemens

Siemens ist spezialisiert auf Bedien- und Beobachtungsgeräte der 2. Generation. Ihre Visualisierungsgeräte erhöhen die Prozessqualität bei kompakten Anlagen oder kleineren Anwendungen. Die SIMATIC HMI Basic Panels 2nd Generation bieten vor allem im Maschinenbau neue Möglichkeiten der Bedienung und Überwachung.

Die Basic Panels 2nd Generation bieten, abgesehen von der Qualität und der Displaygröße, eine Fülle von innovativen Funktionen, wie z.B. Rezepturverwaltung, Alarmprotokollierung, Trendfunktion und Sprachumschaltung. Die innovative Benutzeroberfläche eröffnet durch neue Bedienelemente und Grafiken eine breite Palette von Funktionen mit besserer Benutzerfreundlichkeit 

Die wichtigsten Merkmale der HMI Basic Panels 2nd Generation:

  • Ideal für einfache HMI-Anwendungen.
  • Entworfen im TIA-Portal.
  • Montagekompatibilität der SIMATIC HMI Comfort Panels.
  • Flexible Skalierbarkeit innerhalb der HMI-Reihe.
  • Hochauflösende Widescreen-Displays.
  • Verbesserte Benutzerfreundlichkeit und eine innovative Benutzeroberfläche.
  • Verbesserte Grafik und Steuerung.
  • Touch- / Tastenfunktionalität für intuitives Bedienen
  • Schnittstelle zur Verbindung mit diversen SPS
  • Varianten für PROFIBUS oder PROFINET
  • Archivierung über USB-Stick
  • Einbaukompatibel zu SIMATIC HMI Comfort Panels und bestehenden SIMATIC HMI Basic Panels 4“ und 6

Unternehmen, die sich frühzeitig auf die nächste Generation der User Experience (UX) einlassen, werden in Zukunft die Nase vorn haben und aufgrund ihrer fortschrittlichen Effizienz große Chancen nutzen können. Sehen Sie sich einige der neuen Visualisierungssysteme von Siemens an.

HMI-Panel Ktp700 Basic 7″. 800 x 480. IP65, Siemens

Die HMI-Panels sind für die Bedienung und Überwachung von Maschinen und Anlagenkomponenten konzipiert. Sie interagieren mit der SIMATIC S7-1200. Zur Konfiguration wird die Software SIMATIC STEP 7 Basic verwendet, so dass keine zusätzliche Software erforderlich ist. Zahlreiche Softwarefunktionen standardmäßig bereits integriert: Meldesystem, Rezepturverwaltung, Kurvenfunktionalität, Tastenanpassung sowie Sprachumschaltung. Der Anschluss an ein PROFINET/Ethernet-Netzwerk ist möglich. Weitere Merkmale: ansprechendes Industriedesign.

Eaton 

Die HMI-Bedienoberflächen von Eaton sind echte analoge Touchscreens mit anpassbaren Funktionstasten für selbst die anspruchsvollsten Anwendungen. Die Visualisierungs- und Automatisierungslösungen von Eaton sind ideal für die Optimierung des Fertigungsprozesses. Dank der vorausschauenden Wartung und Überwachung von Maschinen und Geräten verbessern die Fabriken ihre Anlagen. Erfahren Sie mehr darüber, wie Eaton die Grenzen der Industrie 4.0 verschiebt.

Eaton trennt die HMI-Komponenten in Hardware und Software. Hardware-Bedienungsgeräte werden oft als OI bezeichnet. Bei der Hardware handelt es sich um eine Online-Einheit oder eine Bedienstation, die Informationen über die Funktionalität der Maschine liefert. Es verfügt in der Regel über ein Display, einen Touchscreen, ein Tastenfeld und Kommunikationsanschlüsse. Software-HMIs hingegen sind PC-basiert, konfiguriert und übertragen Anwendungen zur und von der Bedienerschnittstelle. Sie umfassen Laufzeit und Entwicklung.

Die Eaton HMI-Bediengeräte zeichnen sich aus durch:

  • Eine umfangreiche Treiberliste und drei serielle Anschlussmöglichkeiten.
  • Auswahl an Bildschirmgrößen und Farben.
  • Es ist möglich, einen parallelen Drucker, ein Ethernet-Netzwerk oder sogar E/A-Module anzuschließen.
  • Ein separater Controller ist nicht erforderlich.
  • Ein benutzerfreundlicher Programmeditor (HMisoft-Software) erleichtert die Konfiguration der Anwendungsparameter und bietet neue Funktionen zur Vereinfachung der Überwachungssysteme.
  • Die gesamte Anwendung wird gespeichert (HMI speichert alles, einschließlich der Bilder, so dass für die Bearbeitung keine Original-Quelldateien erforderlich sind).

Die HMI-Panels von Eaton erhöhen die Arbeitszufriedenheit der Bediener, reduzieren Ausfallzeiten und Materialverluste und verbessern die Produktqualität. Ihr Angebot umfasst Dual-Scan-LCD-Farbbildschirme, Aktivmatrix-TFT-Farbbildschirme – die Bildschirmgröße reicht von 3,5 bis 22 Zoll. Entdecken sie die HMIs von Eaton

HMI Touch Panel 12″. 800 x 600. IP65, Eaton

Das HMI-Touchpanel hat ein integriertes Einzel-Touchdisplay mit 12 Zoll für den Fronteinbau. Merkmale: 24 VDC, IR, 800 x 600 Pixel, 2x Ethernet, 1x RS232, 1x RS485, 1x CAN, 1x DP. Der Benutzer kann die SPS-Funktion individuell anpassen.

Omron 

Omron bietet eine große Auswahl an verschiedenen Arten von Mensch-Maschine-Schnittstellen. Omron NA Serie HMI, Omron Compact HMI, NQ5 HMI, PC-basierte HMI, HMI & Control, Skalierbare HMI, NT25 HMI und Funktionstasten-HMIs. Sie haben alle leicht unterschiedliche Eigenschaften und sind für verschiedene Anwendungen geeignet. Der Hauptvorteil dieser Maschinenschnittstellen der nächsten Generation besteht jedoch darin, dass diese Geräte die Steuerung und Überwachung verbessern und eine bessere Verbindung zwischen Bediener und Maschine ermöglichen.

Hauptmerkmale der Omron NA-Serie HMI:

  • Klares und helles Display mit hoher Auflösung von 1280 x 800.
  • Verschiedene Widescreen-Displays in allen Modellen in 7, 9, 12 und 15 Zoll erhältlich.
  • Für den gleichzeitigen Zugriff aus dem Kontroll- und Wartungsbereich stehen zwei Ethernet-Ports zur Verfügung.
  • NJ-Variablen werden im NA-Projekt gemeinsam genutzt, um die Entwicklungszeit zu verkürzen, und NA-Anwendungen werden mit dem NJ-Programm über den Simulator getestet.
  • Sysmac Studio bietet eine integrierte Entwicklungsumgebung.
  • Zu vielen Sicherheitsfunktionen gehören Einstellungen für Betriebsberechtigungen und Ausführungsbeschränkungen mit IDs.
  • Multimedia, wie Video und PDF.

Omron Industrial Automation ist ein führender Hersteller technisch fortgeschrittener Automationstechnologie. Sehen Sie sich das gesamte Angebot an Omron HMIs und Zubehör an.

HMI Programmierbares Terminal 15″ 1024 x 768 IP65, Omron Industrial Automation

Die NS-Serie verwandelt HMI-Maschinen von einfachen Bedienfeldern in Anlagenmanagement-Tools. Das programmierbare HMI-Terminal hat ein 15-Zoll-Display mit Farb-TFT und XGA 1024 X 786 Pixel. Eine Bildschirmspeichergröße von 60MB, Controller Link, USB Slave, Ethernet, Speicherkarte, RS-422A/485, USB Master, RS-232C x 2, Video nur mit RGB-Eingang.

Crouzet

Crouzet Touch HMI sind intuitive Benutzeroberflächen für komplexe Anwendungen, einschließlich Datenanalyse, Rezepturdatenbank, Alarmbehandlung, Makroberechnung, Tag-Management und Pass-Through-Funktionen. Die Crouzet-Touch-Software ermöglicht die Online- und Offline-Simulation.

Hauptmerkmale der Crouzet Touch Panels:

  • Zahlreiche Tools
  • Spezielle Kommunikationstreiber für em4 und Millenium 3 ermöglichen eine einfache Verwaltung und Adressierung der Etiketten.
  • Mit dem Crouzet Touch Utility Manager können Sie alle Ihre HMI-Projekte verwalten.
  • Bestehende MTP-HMI-Programme können in das neue Crouzet Touch Soft importiert werden.
  • Projektorganisation mit Namensanzeigen.
  • Ermöglicht die Erstellung einer eigenen Bibliothek und den Import von Bildern.
  • Verfügbar in 8 verschiedenen Sprachen.
  • Einfaches Erstellen beliebiger funktionaler Objekte im Hauptfenster.
  • Zugehörige Kommunikationsart.

Wenn Sie Ihre Projekte auf einfache Weise visualisieren und konzipieren möchten, sollten Sie sich die Crouzet Touch Panels ansehen, die leistungsstarke HMI-Geräte bieten.

Touchscreen 7″. 800 x 480. IP65, 800 x 480 Pixel, Crouzet

Das 7-Zoll-HMI-Touchpanel von Crouzet verfügt über eine Echtzeituhr und ein lüfterloses Kühlsystem. Der Millenium 3 Programmierport ermöglicht eine direkte Kommunikation mit dem integrierten VNC-Server. Die Auflösung beträgt 800 x 480. Schnittstellentyp: Ethernet RJ-45, RS232, RS485, USB 2.0.

Red Lion 

Red Lion bietet schlanke, robuste und flexible HMI-Panels. Je nach Anwendung, für Fabriken oder extrem abgelegene Standorte, ermöglichen diese HMIs den Kunden die Verbindung, Überwachung und Steuerung der gesamten Prozesse in vielen Arten von Industrien, einschließlich Fabrikautomation, Öl & Gas, Energie & Versorgung, Wasser/Abwasser, Schifffahrt, Kunststoffextrusion, Datenerfassung und IIoT.

Merkmale der HMI-Panels von Red Lion:

  • Serielle Schnittstellen (je nach HMI-Typ bis zu 2 oder 4)
  • USB-Host in einigen HMIs verfügbar 
  • Ethernet (1 oder 2)
  • C-Typ Benutzerprogrammierung 
  • Protokoll-Konverter
  • Erweiterungsports 
  • Temperaturbereich (von -10° bis maximal 60°C)

Das Einzigartige an diesen Red Lion HMIs ist, dass sie über Touchscreens verfügen und modulare E/As enthalten – eine platzsparende Möglichkeit, 2 in 1 Komponenten zu haben.

Indoor-HMI-Bediengerät, 24V 10″ 640 x 480 IP66, Red Lion

Dieses Graphite® HMI von Red Lion ist der erste robuste HMI-Touchscreen der Branche, der E/A-Module mit Protokollkonvertierung, webbasierter Überwachung und Datenprotokollierung kombiniert. Sie sind in verschiedenen Größen von 7 bis 15 Zoll erhältlich und eignen sich perfekt für den Einsatz in Innenräumen mit Treibern zur Umwandlung von über 300 Industrieprotokollen.

Wago

WAGO ist einer der führenden internationalen Anbieter von elektrischer Verbindungs- und Automationstechnik. Ihre HMI-Panels sind leistungsstark und bieten ein hervorragendes Design und fortschrittliche Technologie. Diese Geräte ermöglichen eine einfache Datenverarbeitung und Überwachung für Maschinen, Anlagen und steuerungstechnische Anwendungen.

Wago Touch Panels und Displays Vorteile:

  • Schnelle Arbeitsgeschwindigkeit mit Hochleistungsprozessoren
  • Höhere Zuverlässigkeit bei der Bewältigung von Automatisierungssystemen
  • Anbindung an die Cloud-Lösungen von WAGO 
  • Leistungsstarke HMI-Displays
  • Unterstützung neuer Technologien
  • In verschiedenen Sprachen programmierbar
  • SPS-Funktion
  • Aktivieren der Offline-Simulation
  • Kein Lüfter

Entdecken Sie das Angebot an Wago Touch Panels in verschiedenen Größen und mit weiteren Funktionen.

Touchscreen 15″ 1024 x 768 IP65, Wago

Mit der Entwicklungsumgebung Wago I/O Pro werden Anwendungen und Visualisierungen erstellt und komplett programmiert. Bestehende CODESYS-Projekte können fast vollständig umgewandelt und verbessert werden. Merkmale: TFT-Display, 16 Millionen verschiedene Farben, Kontrastverhältnis 500:1. Kommunikation: MODBUS (TCP, UDP), Ethernet, Modbus RTU, CANopen.

Sollten diese HMIs Ihre Anforderungen nicht erfüllen, bietet Distrelec auch Bediengeräte anderer Marken. Informieren Sie sich über Beijer HMIs und Zubehör und Schneider Electric Mensch-Maschine-Schnittstellen.

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