Wireless-HMI mit Multitouch und Sicherheitsfunktionen

Bewegungsfreiheit lautet das Zauberwort beim Einrichten und Bedienen von Maschinen, Anlagen und Robotern. Dabei kommt Entwicklungen im Bereich der Wireless-Technologie eine besondere Rolle zu. Denn mit ihr werden die langen HMI-Kabel als mögliche Stolperfallen eliminiert, und der Bediener kann nahe ran an die Maschine, damit er die Bewegung oder den zu steuernden Prozess genau im Blick hat. Dabei ist neben maximaler Bewegungsfreiheit auch maximale Sicherheit gefragt. Und genau darauf hat der Anbieter von Automatisierungstechnik Sigmatek bei der Entwicklung des drahtlosen Handbediengerätes HGW 1033 geachtet.

Effizient und sicher zugleich

Für die industrietaugliche, mobile und drahtlose Bedienlösung setzt der Salzburger Automatisierungstechnik-Hersteller auf ein Zwei-Komponenten-System, bestehend aus dem Bediengerät HGW 1033 und der Basisstation BWH 001. Beide Einheiten sind mit einem leistungsfähigen Dualcore-Edge-2-Technology-Prozessor ausgestattet. Um die Qualität der Funkübertragung im direkten Maschinenumfeld und mit Safety-Funktionen zu ermöglichen, sendet das System auf zwei Frequenzen (2,4 GHz und 5 GHz) über separate Antennen.

Mit dem Wireless-Panel mit Safety-Funktionen kann sich der Maschinenbediener frei und dabei sicher rund um die Maschine oder Anlage bewegen. Das ist speziell im Einrichtebetrieb von Vorteil. Um beispielsweise einen Roboter einzurichten oder zu teachen, steht der Werker meistens bewusst im Arbeitsbereich des Roboters. Das verlangt zwingend einen Not-Halt und einen Panikschalter am Bediengerät, mit dem der Bediener bestätigt, dass er bewusst im Gefahrenbereich steht und den Roboter per Hand steuern will.

Das mobile Panel lässt sich mit dem 10,1 Zoll-Multitouch-Glasdisplay (800 x 1.280 Pixel) intuitiv bedienen. Die Kopplung erfolgt mittels optischem Feedback, und auf der integrierten Sieben-Segment­anzeige ist eindeutig ersichtlich, mit welchem Maschinen- beziehungsweise Anlagenteil das Bedienpanel verbunden ist. Ein aktiv-leuchtender Hot-Halt gibt dem Bediener die Gewissheit, dass die Sicherheitselemente korrekt ins System eingebunden sind. Not-Halt- und Zustimmtaster sowie Schlüsselschalter sind in die Griffeinheit an der Panelrückseite integriert. Für den Transport der sicherheitsrelevanten Daten zur Safety-Steuerung der Maschine oder Anlage wird das Black-Channel-Prinzip genutzt.

Multifunktional und flexibel

Die Basisstation dient als Gateway mit Docking- und Ladefunktion. Neben dem Wireless-Link zum HGW stehen zwei Ethernet-Schnittstellen zum flexiblen Einbinden ins System zur Verfügung. Versorgung und Echtzeit-Daten werden dabei gemeinsam über M12-Steckverbindungen geführt.

Wenn der Bediener das HGW 1033 gerade nicht benötigt und es in die Basisstation einhängt, startet der Ladevorgang automatisch. Bei der durchdachten Mechanik entfällt ein kompliziertes Anstecken oder Verriegeln. Außerdem ermöglicht die intelligente Ladeschaltung einen vollen aber dennoch langlebigen Akku. Die Wireless-Laufzeit beträgt bis zu zwei Stunden. Bei sehr langen Maschinen-Linien ist der Einsatz mehrerer Basisstationen sinnvoll.

Speziell bei umfangreichen Linien mit unterschiedlichen Bedienabschnitten spielt das Wireless-HMI seine Vorteile aus: Mit nur einem Panel lassen sich mehrere Einheiten bedienen, ohne dieses ständig umstecken zu müssen. Zusätzlich zur USB-Schnittstelle kann das HGW 1033 optional auch mit einem RFID-Reader ausgestattet werden. So ist eine fehler- und verwechslungsfreie Identifikation des HMI-Bedieners möglich. An der Griffeinheit sind Magnetfüße angebracht, wodurch der Bediener das Panel auch ohne Halterung an metallischen Maschinenteilen zur Bedienung platzieren beziehungsweise „parken" kann – ein praktischer Mehrwert in puncto Flexibilität.

Eine standardisierte Kommunikation ist ein Muss für digitalisierte Produktionsstätten. Sigmatek hat den OPC UA-Standard sowohl als Server- als auch als Client-Dienst implementiert. Alle CPUs sowie HMIs mit Prozessor – so auch das mobile Bedienpanel – sprechen OPC UA, womit sich vielfältige Einsatzmöglichkeiten 4.0 eröffnen.

Steuerungstechnik miniaturisiert und modular

Als Maschinen- und Safety-Steuerung ist die kompakte S-Dias-Systemfamilie im Einsatz. Denn eines der obersten Ziele bei Sigmatek ist es, nicht nur technologisch und leistungsmäßig führende Automatisierungskonzepte zu verwirklichen, sondern diese auch in einen Formfaktor zu bringen, der maßgeblich dazu beiträgt, die Gesamtkosten bei Maschinen und Anlagen zu minimieren.

Die besonders kompakte Bauform des S-Dias Steuerungssystems eröffnet vielfältige neue Einsatzmöglichkeiten: Die Baugruppen sind 12,5 mm breit, was auch das Standard-Rastermaß darstellt, dazu nur 104 mm hoch und 72 mm tief. Selbst die leistungsfähige CPU mit Dual-Core-Prozessor und Netzteil für die integrierte Systemversorgung mit 24V DC ist lediglich drei Raster breit. Konkret bedeutet das, dass der Platzbedarf für Maschinensteuerungen äußerst gering ausfällt. So können manche Maschinenbauer nunmehr komplett auf den Einsatz eines Schaltschranks verzichten.

Damit sparen diese nicht nur erheblich an Kosten ein, sondern erlangen gleichzeitig totale Gestaltungsfreiheit für das äußere Design der Maschine, da kein störendes Metallblechgehäuse mehr untergebracht werden muss. Sigmatek geht es dabei jedoch nicht nur um die Reduktion der Baugröße, sondern um Wandlungsfähigkeit der Maschine beziehungsweise Anlage. Für die Salzburger ist klar: die Zukunft führt weg von zentral installierten, aufwendigen Liniensteuerungen hin zu Steuerungslösungen, die von mehreren CPUs organisiert werden. Jede CPU steuert eine jeweils überschaubare Funktionseinheit an der Maschine und tauscht sich mit den benachbarten Controllern nach Bedarf aus.

Sicherer Datenaustausch – auch wireless

Die S-Dias-Systeme können einfach um Sicherheitssteuerungen erweitert werden, und dies ebenso mit 12,5 mm schlanken Baugruppen. Der sicherheits-gerichtete Datenaustausch ist dabei nicht nur über den Systembus sondern auch über Ethernet TCP/IP-Netzwerke, und wie bereits erwähnt, drahtlos über WLAN mit Einsatz des Black-Channel-Prinzips möglich. Der Hersteller hat damit bereits Steuerungslösungen für viele ortsveränderliche, mobile Anlagenteile umgesetzt, beispielsweise Roboter, Handlinggeräte oder fahrerlose Transportsysteme (FTS).