HMI-Software systematisch modularisieren

Die Modularisierung der Maschinenvisualisierung heißt auch, Responsive Design bereits bei der Projektierung zu berücksichtigen. Inosoft

Vor diesem Hintergrund hat die Firma Inosoft bei der Version 7.2 ihrer Prozessvisualisierung Visiwin ein Plugin-Konzept realisiert: Damit lässt sich die in der Mechanik bereits gelebte Modularisierung auch auf die Visualisierung übertragen. Das war zwar bereits in den Vorgängerversionen durch eine Aufteilung der Bildschirmkomponenten als Controls möglich, verlangte jedoch immer zusätzliche Handarbeit im Bereich der Definition der Engineering-Daten. Diese Controls enthielten weder Variablen noch Texte oder Alarme. In der aktuellen Version ist die Modularisierung mit dem Plugin-Konzept jetzt durchgängig umgesetzt und in das Entwicklungssystem integriert.

Künftig lassen sich für die verschiedenen realen Maschinenmodule korrespondierende Visualisierungsmodule erstellen und in externe Pakete auslagern, in Plugins. Diese können auch umfassende Funktionen und Informationen beinhalten – von der Bedienoberfläche über Prozessdaten, Alarmmeldungen, Trendaufzeichnungen bis hin zur Logik der HMI-Screens. Außerdem lassen sie sich für mehrfach vorhandene Module sogar instanziieren. Theoretisch ließe sich sogar eine vorhandene, monolithische Maschinenvisualisierung nachträglich modularisieren: Dazu müssten lediglich die einzelnen Visualisierungs-Bereiche separiert und als Plugins abgelegt werden. Allerdings sind monolithische Visualisierungsprojekte oft so ineinander verzahnt, dass sie sich nachträglich kaum noch in ihre Bestandteile zerlegen lassen.

Effizienz im Engineering steigt

Die verschiedenen HMI-Plugins eines Projekts sind zuladbar und werden über ein Framework-Projekt zusammengefasst. Inosoft

Sind die Plugins erstellt, werden die variantenübergreifenden Funktionen zusätzlich in einem Framework-Projekt zusammengefasst. Bei der Projektierung einer neuen Maschine braucht der Maschinenbauer nun lediglich die erforderlichen Plugins aus seinem Baukasten zusammenzustellen und in das Framework nachzuladen. Dabei können einzelne Plugins auch mehrfach instanziiert werden. So entsteht ohne weitere Programmierarbeit eine maßgeschneiderte Visualisierung für eine kundenspezifische Applikation beziehungsweise Maschine. Plugins und Framework lassen sich einzeln updaten, eventuelle Verbesserungen und Pflegemaßnahmen stehen damit automatisch allen künftigen Projekten zur Verfügung. Dieser Ansatz erleichtert nicht nur die Erstellung von Visualisierungen, er reduziert ebenso den Aufwand für Versionierung und Aktualisierung. In Summe steigt die Effizienz im Engineering.

Migration von Fremdsystemen elegant gelöst

Auch Komponenten von Drittanbietern lassen sich als HMI-Bestandteile – sofern sie die notwendige Offenheit bieten – in eine Visiwin-Visualisierung einbinden. Am einfachsten geht das, wenn diese Module die Windows Presentation Foundation (WPF) nutzen. Denn diese Grafikschnittstelle ist fester Bestandteil von Visiwin 7.2 beziehungsweise des User-Interface Modern-UI.

Modern-UI ermöglicht es, High-End-Grafiken mit integrierten Animationen zu erstellen sowie anspruchsvolle Designs oder 3D-Grafiken zu realisieren. Zudem unterstützt es Multitouch- und Gestensteuerung. Mittels eines weiteren Typs von User-Interface, dem Web-UI, lassen sich auch mobile Geräte als HMI-Plattform nutzen. Hier stellen HTML5 und Java-Script die Technologie-Basis für plattformunabhängige Oberflächen dar, die sich aufgrund des Responsive Designs automatisch dem jeweiligen Gerät anpassen.

Das dritte User Interface, Classic-UI, basiert auf Windows Forms. Es stellt zwar geringere grafische Möglichkeiten bereit – vergleichbar mit dem Look-and -feel von Visual Basic – ermöglicht dafür aber ein einfacheres Engineering; ist also prädestiniert für einfache Visualisierungs-Lösungen. Vor allem ist das Classic-UI aber auch der Migrationspfad bestehender Anwendungen von der Vorgänger-Version VisiwinNET nach Visiwin 7.2.

Visualisierung mit Hololens

Statusabfrage beim Rundgang mit einer Hololens Inosoft

Web-Anwendungen und Gestensteuerung erleichtern die Bedienung erheblich. Darüber hinaus entstehen im Rahmen von Industrie 4.0 und Smart Maintenance interessante Konzepte auf Basis von Augmented Reality und smarten Datenbrillen – gerade in Kombination mit einer Prozessvisualisierung.

In einem Showcase auf der SPS IPC Drives wurde demonstriert, wie Microsofts Hololens die Maschinenbediener und Wartungs-Mitarbeiter bei ihren Aufgaben unterstützt: Sobald der Besucher die Microsoft Hololens aufsetzte, wurde der Messestand zu einer Maschinenhalle – auf Computerarbeitsplätzen simulierte Druckmaschinen verfügten nun über virtuelle Statusinformationen, die über den Maschinen zu schweben schienen. Mit einer Geste ließen sich die in die Datenbrille eingeblendeten Menüs ändern – zum Beispiel von der Anzeige aktueller Maschinenwerte zur Darstellung des gerade bearbeiteten Auftrags. So wurde die reale Welt direkt mit der erweiterten Realität verknüpft.

Die zweite Demo, ein Kubus mit verschiedenen Tastern, Schlüsselschaltern und Bedienelementen, stellte modellhaft eine Maschine dar, die nach einem Not-Aus wieder in Betrieb genommen werden sollte. Allerdings erschloss sich dem Besucher die Reihenfolge, in der diese Komponenten zu betätigen sind, nicht durch bloßes Betrachten. Setzte er die Datenbrille auf, wurden ihm die erforderlichen Arbeitsschritte durch Markierungen und Beschreibungen in sein Blickfeld eingeblendet. AR und Hololens führten den Bediener Schritt für Schritt durch den Wieder­inbetriebnahme-Prozess.

Ausblick: User Interface für Datenbrillen

Hololens-Szenario: Der Bediener erhält per Augmented Reality konkrete Anweisungen zum Hochfahren der Anlage. Inosoft

Noch wurde die Anbindung der Hololens an Visiwin durch ein separates Programm realisiert, das eigenständig auf der Brille lief. Die Visualisierung bereitete die Daten lediglich auf und stellte sie per OPC UA zur Verfügung. Bewährt sich die Hololens in Industrieanwendungen, könnte die Brille auch direkt unterstützt werden. Die Grundlagen sind vorhanden: Denn Hololens-Apps basieren auf der Universal Windows Plattform UWP. Und UWP ermöglicht es, ein einzelnes App-Paket zu erstellen, das sich auf einer Vielzahl unterschiedlicher Geräte installieren lässt – auf einem PC oder einer Hololens. Da UWP und die Modern-UI .NET-Programmiersprachen wie C# unterstützen, wird es neben Web-UI und Modern-UI sicherlich auch einen UWP-Client geben. Mit ihm wäre es möglich, eine Microsoft Hololens direkt zu unterstützen – oder jedes andere Gerät, das diese Plattform nutzt. Denn es lässt sich bereits erkennen: Die Kombination von offener Visualisierungs-Software und Mixed-Reality-Technologie verändert die Bedienung von Maschinen und Anlagen nachhaltig und wird die Prozessvisualisierung revolutionieren.

(sk)