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HMI-Systeme: Vier Arten, die Maschine zu bedienen
Ein HMI-System (Human-Machine-Interface oder Mensch-Maschine-Schnittstelle) ist die Verbindung zwischen Bedienpersonal und Montagemaschine. Hiermit werden die Anlage und die einzelnen Prozesse gesteuert und überwacht. In unseren Maschinen ist das HMI überlicherweise ein Touchpanel.
Es gibt mehrere Möglichkeiten, ein HMI an der Anlage anzubringen. Sie unterscheiden sich nach Einbauart und Verbindungstyp und eignen sich für verschiedene Einsatzmöglichkeiten.
Wir stellen Ihnen vier Varianten vor und erläutern, wann welche Lösung die beste Wahl ist.
Variante 1: HMI im Anlagengehäuse integriert
Das bewährte Konzept
Das klassische HMI-Panel wird fest eingebaut: meist direkt in die Tür des Schaltschranks. Das HMI bildet eine feste Einheit mit der Maschinensteuerung. Diese Lösung hat sich über Jahre bewährt und ist nach wie vor weit verbreitet. Die Kommunikation zur SPS erfolgt über kurze, direkte Verbindungen – meist per Ethernet oder spezielle Feldbusse.
Vorteile
- Maximal robust: Fest installierte Panels sitzen sicher im Schaltschrank oder der Maschinenverkleidung und können weder herunterfallen noch versehentlich beschädigt werden.
- Immer verfügbar: Keine leeren Akkus, keine WLAN-Verbindungen, die abreißen – das Panel ist immer einsatzbereit, wenn die Maschine läuft.
- Kosteneffizient: Die Installation ist unkompliziert. Einmal eingebaut, funktioniert das System jahrelang wartungsfrei.
Aber
- Nicht mobil: Der Bediener ist an den Standort des HMI gebunden. Bei großen Anlagen oder wenn verschiedene Maschinenbereiche überwacht werden müssen, ist das unpraktisch.
Ideal für
- Kompakte Maschinen
- Anlagen mit einem festen Arbeitsplatz
- Überall dort, wo Robustheit wichtiger ist als Flexibilität
Variante 2: HMI am Schwenkarm
Flexibilität mit fester Basis
Bei der Schwenkarm-Lösung wird das HMI-Panel an einem verstellbaren Arm montiert, der am Maschinengestell befestigt ist. Das Panel kann an diesem Arm um bis zu 300° um die Maschine geschwenkt werden.
Vorteile
- Ergonomische Anpassung: Der Bediener kann das Display immer zu der Prozessstation schwenken, an der er gerade arbeitet.
- Verschiedene Arbeitsmodi: Wartungsarbeiten, Einrichtung oder Diagnose können direkt am jeweiligen Maschinenbereich durchgeführt werden.
- Geschützte Verbindung: Die Kabelführung erfolgt durch den Schwenkarm und ist so vor mechanischen Beschädigungen geschützt.
- Immer verfügbar: Wie beim fest installierten Panel gibt es keine Akkus, die ausfallen können.
Herausforderungen
- Begrenzter Bewegungsradius: Der Schwenkarm ermöglicht deutlich mehr Flexibilität als ein fest eingebautes HMI, aber der Bewegungsbereich ist dennoch nicht unbegrenzt.
- Mechanischer Verschleiß: Bewegliche Teile unterliegen naturgemäß einem höheren Verschleiß als fest installierte Komponenten.
- Höhere Kosten: Der Schwenkarm und die zugehörige Mechanik schlagen mit zusätzlichen Kosten zu Buche.
Ideal für
- Arbeitsplätze, an denen der Bediener öfter die Position wechselt
- Maschinen mit mehreren Arbeitsbereichen
Variante 3: HMI-Panel per Kabel verbunden
Mobilität an der langen Leine
Das kabelverbundene HMI bietet die Möglichkeit, das Bediengerät frei zu bewegen, es bleibt aber über ein Kabel mit der Maschine verbunden. Diese Lösung kombiniert Mobilität mit der Zuverlässigkeit einer direkten Verbindung.
Vorteile
- Freie Bewegung: Der Bediener kann sich im Rahmen der Kabellänge frei bewegen und das HMI dorthin mitnehmen, wo es gerade gebraucht wird.
- Verschiedene Arbeitsmodi: Wartungsarbeiten, Einrichtung oder Diagnose können direkt am jeweiligen Maschinenbereich durchgeführt werden.
- Keine Energieprobleme: Die Stromversorgung erfolgt über das Kabel – leere Akkus sind kein Thema.
Herausforderungen
- Kabelmanagement: Das Kabel kann zur Stolperfalle werden oder sich in Maschinenteilen verfangen. Eine durchdachte Kabelführung ist essentiell.
- Reichweite: Die Kabellänge definiert den maximalen Bewegungsradius. Für sehr große Anlagen kann das limitierend sein. Diese Einschränkung kann vermieden werden, indem man mehrere Steckkontakte an verschiedenen Stellen der Anlage vorsieht.
- Mechanische Belastung: Kabel unterliegen einem gewissen Verschleiß, besonders bei häufiger Nutzung.
Ideal für
- Inbetriebnahme und Wartung
- Situationen, in denen der Bediener mobil sein muss, aber auf eine zuverlässige Verbindung angewiesen ist
Variante 4: Drahtloses HMI-Tablet
Vollständige Mobilität
Das industrielle Tablet mit WLAN-Verbindung zur Maschinensteuerung bietet die größtmögliche Flexibilität. Moderne Tablets sind robust genug für den Industrieeinsatz und ermöglichen eine völlig neue Art der Maschinenbedienung.
Vorteile
- Unbegrenzte Mobilität: Der Bediener kann sich frei bewegen, ohne durch Kabel eingeschränkt zu sein. Auch die Bedienung aus sicherer Entfernung ist möglich.
- Mehrere Geräte möglich: Ein WLAN-System kann mehrere Tablets gleichzeitig versorgen – ideal für große Anlagen.
- Einfache Updates: Software-Aktualisierungen lassen sich drahtlos und zentral verwalten.
Herausforderungen
- Akku-Management: Tablets müssen regelmäßig geladen werden. Um das Risiko leerer Akkus zu minimieren, planen wir Ladestationen direkt am Schaltschrank ein.
- Risiko von Verlust oder Beschädigung: Mobile Geräte können verlegt werden. Das Risiko für Beschädigungen, zum Beispiel durch Herunterfallen, ist größer als bei den anderen Varianten.
Ideal für
- Große Anlagen mit verschiedenen Arbeitsbereichen
- Moderne Produktionskonzepte
- Wartung und Service
- Überall dort, wo maximale Flexibilität gefordert ist
Die richtige Wahl: Eine Frage der Anforderungen
Bei der Entscheidung für die passende HMI-Variante sollten folgende Faktoren berücksichtigt werden:
Anlagengröße: Je größer die Maschine, desto wichtiger wird die Mobilität der Bedieneinheit.
Arbeitsabläufe: Wechselt der Bediener häufig die Position oder arbeitet er hauptsächlich von einem festen Platz aus?
Umgebungsbedingungen: In rauen Industrieumgebungen sind fest installierte Lösungen oft die bessere Wahl.
Budget: Flexible Lösungen sind aufwändiger und damit teurer als ein fest eingebautes HMI.
Fazit: Jede Variante hat ihre Berechtigung
Es gibt nicht die eine perfekte HMI-Lösung für alle Anwendungen. Jede Variante hat ihre spezifischen Stärken und ihren Einsatzbereich.
Die richtige Entscheidung basiert auf einer gründlichen Analyse Ihrer Anforderungen. Berücksichtigen Sie dabei nicht nur die aktuellen Bedürfnisse, sondern auch zukünftige Entwicklungen. Denn ein durchdachtes HMI-Konzept ist eine Investition, die sich über viele Jahre auszahlt – in Form zufriedenerer Mitarbeiter, effizienterer Prozesse und letztendlich einer höheren Produktivität.
Auch eine Kombination verschiedener HMI-Varianten kann sinnvoll sein: Ein fest installiertes Panel für die grundlegende Maschinenbedienung, ergänzt durch ein Tablet, wenn Flexibilität gefragt ist. So kombinieren Sie die Vorteile zweier Systeme und schaffen ein bedarfsgerechtes Bediensystem.
Möchten Sie mehr zu diesem Thema wissen, dann melden Sie sich gerne bei uns unter marketing@las-automation.de oder Tel. +49 (0) 7172 18917-601.