Touch and go

Ein falscher Tastendruck und schon gibt es Ausschuss oder gar einen saftigen Maschinen-Crash. Automatisierungstechnik hängt also weitgehend von den zuverlässig funktionierenden und sicher zu handhabenden Bedienoberflächen ab ¿ Mensch-Maschine-Interface (MMI) heißen die ja inzwischen auf neudeutsch. Dem Trend zur dezentralen Steuerung mit ihren modularen Geräten folgte fast zwangsläufig der Einsatz separater Bediengeräte in unterschiedlicher Technologie. Einen Einblick in die vielfältigen Möglichkeiten finden Sie hier.

Die Funktionen und Aufgaben von Bediengeräten zu beschreiben erscheint zunächst ziemlich trivial. Schließlich geht es ¿nur¿ darum, den Bediener so zu informieren und zu führen, dass er den richtigen Knopf drückt beziehungsweise den richtigen Befehl eingibt. Hierzu bieten die eingesetzten Displays hervorragende Visualisierungsmöglichkeiten, wenn richtig programmiert wurde. Wenn es allerdings in die Details geht, türmt sich schnell ein Berg an Forderungen, Vorschriften und Abhängigkeiten auf, dem offensichtlich wiederum nur mit Regeln begegnet werden kann.

Hinzu kommt die Schwierigkeit, die Funktionen sinnvoll abzugrenzen. Bei den immer häufiger anzutreffenden Industrie-PCs hängen die Einsatzmöglichkeiten und Aufgaben nämlich letztendlich weitgehend von der installierten Software ab. Das Spektrum reicht demnach von der reinen Visualisierung und Bedienung bis zu integrierten Steuerungsfunktionen einschließlich der ¿virtuellen¿ speicherprogrammierbare Steuerung (Soft-SPS).

Netze spinnen

Über die vielen Feldbus-Systeme als Netzwerke für die Kommunikation in der Steuerungstechnik ließen sich Bücher schreiben. Inzwischen hat sich zu den bekannten Lösungen der bewährte Büro-Oldie Ethernet gesellt, der einerseits die Verbindung zur kommerziellen EDV-Ebene abdecken soll und andererseits auf der Bedienungsebene zusätzliche Möglichkeiten liefern kann. Der Versuch, Ethernet bis in die Niederungen der Steuerungstechnik zu verzweigen, wird von vielen Eingeweihten kritisch bis ablehnend bewertet.

Der hohe Stellenwert der Kommunikation in der industriellen Steuerungstechnik hat eine Reihe von Herstellern und Anbietern von Steuerungssystemen, Sensorik sowie Feldbussen bereits Anfang 2000 bewogen, sich im Rahmen des Verbands Deutscher Maschinen- und Anlagenbau (VDMA) als Fachverband ¿Industrial Communication¿ zu organisieren. Als Hauptziel beschreibt Rainer Glatz, der Geschäftsführer des Fachverbands, den direkten Kontakt und die Zusammenarbeit zwischen Anwendern und Anbietern von Automatisierungskomponenten. Da zu den Mitgliedern die Vertreter unterschiedlicher Feldbussysteme gehören, dürfen wir von dieser Stelle allerdings kaum die wünschenswerte Reduzierung der immer noch zu vielen Feldbusse erwarten.

Nach Expertenmeinung soll die Feldbus-Diskussion inzwischen endgültig gelaufen sein. In einem Interview mit der Wochenzeitung Markt&Technik setzte beispielsweise Wolfgang Blome, Geschäftsführer der Moeller Holding, Profibus für Europa und Device-Net beziehungsweise Control-Net für Nordamerika an die erste Stelle. Da Blome zu den ¿Erfindern¿ des Interbus-S gehört, bekommt diese Aussage besonderes Gewicht.

Vom Kürzel zum Volltext

Die technische Vielfalt der Steuerungsbedienung beginnt bei den Urvätern, den Bürocomputern, die sich bald zum Personal-Computer wandelten. Heute hat das Kürzel PC mit dem ¿Persönlichen¿ nichts mehr zu tun. Mit der rasanten Entwicklung dieses Bereichs wurden auch spezielle Industrie-PCs geschaffen, die vor allem mit den schwierigen Anforderungen der Industriellen Umgebung fertig werden mussten. Das lawinenartige Aufkommen der speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPS) vergrößerte das Angebot der passenden Programmier- und Bediengeräte.

Parallel dazu gab und gibt es im- mer wieder Versuche mit geringem Aufwand integrierte Bedienmöglichkeiten zu schaffen. Zweistellige Sieben-Segmentanzeigen und wenige Tasten erforderten meistens geradezu abenteuerliche gedankliche Verrenkungen zum abarbeiten umfangreicherer Abläufe. Inzwischen bieten zumindest kleine grafikfähige alphanumerische Displays bei diesen integrierten Lösungen die Möglichkeit, Klartext darzustellen und damit die Bediensicherheit erheblich zu erhöhen.

Flach setzt sich durch

Als Displays lösen inzwischen Platz sparende flache Bildschirme in Flüssigkristalltechnik (LCD) oder in Thin-Film-Transistortechnik (TFT) die voluminösen und recht empfindlichen Katodenstrahlröhren (CRT) zunehmend ab. Obwohl auch CRTs für den industriellen Einsatz noch immer sehr viel kostengünstiger sind als die derzeitigen Flachdisplays, scheinen die Systemkosten durch geringeres Volumen, niedrigeren Energieverbrauch, der sich in der schlankeren Stromversorgung bemerkbar macht und der geringeren Wärmeentwicklung rechenbare Vorteile zu bieten. Auch Farbe wird Gottseidank nicht mehr als Luxus angesehen und erhöht die Erkennungssicherheit der Darstellung ganz enorm.

Die Hersteller solcher Displays arbeiten hart daran, die Eigenschaften zu verbessern. Das beginnt insbesondere bei der erzielten Helligkeit, dem Kontrast und dem Betrachtungswinkel. Insbesondere herkömmliche Flüssigkristall-Displays müssen hier in vielen Fällen noch Defizite aufarbeiten. Die Temperaturempfindlichkeit bereitet in manchen Anwendungen ebenfalls noch Probleme.

Inzwischen gibt es beispielsweise ultrahelle TFT-Displays, die sogar bei direkter Sonnenbestrahlung noch gut lesbar sind. Für den blendfreien Einsatz selbst bei Nacht lässt sich das ¿Backlight¿ an die jeweiligen Bedingungen anpassen. Derartige Displays stehen in Größen von 10,4 bis 15 Zoll mit Auflösungen von 640 ´ 480 bis 1024 ´ 768 Punkten zur Verfügung.

Dass dieser Bereich der Displaytechnik hohe Wachstumsraten erwarten lässt, zeigt das Engagement von Siemens im Bereich der ¿Industrial Siemens Flatpanel Display Technology¿ (I-SFT). Im rheinhessischen Wendelsheim eröffnete der Konzern einen neuen Standort zur ¿Flatpanel¿-Produktion für Deutschland und Europa. Als neueste Entwicklung und Glanzstück präsentiert das Unternehmen einen hochintegrierten Flachbildschirm mit 10,4 Zoll, der seine große Helligkeit durch den Einsatz von Kaltkatodenröhren erreicht, deren Licht durch ein komplexes optisches System in die Glasmatrix eingekoppelt wird. Außer dieser brillanten Helligkeit erreichen die Displays Betrachtungswinkel von bis zu 80 Grad von den Seiten und mehr als 50 Grad von unten und oben. Sie halten mindestens 35 000 Stunden.

Tasten oder berühren

Solche Bildschirme kommen mit getrennter Tastatur oder als Steuerung mit integrierten Bedientasten zum Einsatz. Dies engt jedoch die flexible Anwendung an unterschiedlichen Maschinen und Anlagen stark ein, weil beispielsweise die Beschriftung und Zuordnung der Tasten angepasst und verändert werden müssen. Ein gewisses Maß an Flexibilität erreichen die Hersteller, wenn ein Teil der Tasten am Rand des Bildschirms angeordnet werden und die bezeichnende Funktion auf dem Bildschirm erscheint.

Sehr viel einfacher im Aufbau und erhebliche Vorteile bei der flexiblen Programmierung bieten grafikfähige Bildschirme mit berührungsempfindlicher Oberfläche, die unter der Bezeichnung Touchscreen bekannt sind. Hierbei wird die Displayfläche mit einer berührungssensitiven Schicht versehen und in Zonen unterteilt, die das unterlegte Bild und/oder die Beschriftung programmabhängig als Tasten für die jeweilige Aufgabenstellung definiert. Um die Darstellung nicht zu überfrachten, kombinieren die Hersteller diese Touchscreens häufig mit zusätzlichen elektromechanischen Tasten für die Grundfunktionen. Durch geschickte Anordnung der grafischen Elemente lässt sich auf diese Weise eine sehr zuverlässige Bedienerführung erreichen, die den Menschen vor dem Bildschirm deutlich entlasten kann.

Für den eigentlichen Touch-Screen stehen unterschiedliche Techniken zur Verfügung. Bei den resistiven, kapazitiven und auf Piezotechnik basierenden Systemen muss tatsächlich die Oberfläche berührt und geringfügig verformt werden um ein entsprechendes Signal zu erzeugen. Das macht es zuweilen etwas schwieriger, die Displays gegen die Unbilden der industriellen Umgebung zu schützen. Ausgesprochen robuste Ausführungen in den Angeboten der Hersteller widerlegen allerdings dieses Vorurteil. Touchscreens auf Infrarotbasis, Arbeiten mit einem feinen Raster von Infrarotstrahlen über dem Display. Relativ dicke Glasscheiben vor dem Bildschirm beeinflussen die Sensitivität also nicht. Dem Einsatz unter ausgesprochen extremen Umgebungsbedingungen steht hier also nichts im Wege.

Es lebe der Standard

Schon aus Kostengründen lohnt es sich nicht, für jede Steuerung das passende Bediengerät zu bauen. Der Trend geht also zu Standardsystemen, die sich weitgehend an den marktgängigen speicherprogrammierbare Steuerungen orientieren. Da hier lediglich die Software anzupassen ist, bleibt das ein einfaches Verfahren. Das abgebildete ¿Touch-Panel¿ von Moeller passt beispielsweise an alle kompakten und modularen Steuerungen des Unternehmens. Darüber hinaus werden aber über 30 verschiedene Protokoll-Treiber benötigt und stehen im Lieferprogramm, um die Panels an die unterschiedlichsten SPS-Systeme am Markt ankoppeln zu können. Lassen Sie es mich sarkastisch ausdrücken: Die Standardisierung der Technik erinnert mich über lange Strecken an den Turm zu Babel. Dem weltweiten Gewirr der menschlichen Sprachen kann dieses Gerät aber immerhin durch seine hundertfache Online-Sprachumschaltung Paroli bieten und so den ¿globalen¿ Einsatz unterstützen.

Bernhard Siegmund

EAE electronics, Mainz, Tel. 06131/91750, Fax 917575,

Moeller, Bonn, Tel. 0228/6020, Fax 6022275,

Diessner Datentechnik, Sindelfingen, Tel. 07031/879993, Fax 879944,

Bernecker & Rainer, Bad Homburg, Tel. 06172/40190, Fax 457790,

Siemens A & D, Erlangen, Tel. 09131/7-0, Fax 7-20415

Links: http://www.eae.de, http://www.moeller.net, http://www.ddt.de, http://www.br-automation.com