Industrial Panel PCs

Schlanke Bauform – breite Anwendung

Robuste Intelligenz für „besseren Durchblick“ – Industrial Panel PCs sind aus der Automatisierung nicht mehr wegzudenken. Worauf muss der Anwender bei der Auswahl eines Panel PC achten?

Ob in der Fertigungs-, Prozess- oder Gebäudeautomatisierung – es herrschen meist harte Umgebungsbedingungen: Staub, Nässe und hohe Temperaturen oder Chemikalien sind nichts ungewöhnliches. Mit diesen harten Bedingungen müssen Industrie-PCs (IPC) zurechtkommen.
Panel PCs sind Industrie-PCs mit integriertem Flachdisplay. Sie werden zunehmend dort eingesetzt, wo die Visualisierung von Abläufen oder Prozessen in rauher Industrieumgebung vor Ort erfolgen muss.

Robustheit
Die Bauweise von Panel PCs ist abgestimmt auf die besonderen Anforderungen, die in der Industrieumgebung herrschen. Die Gerätemechanik muss beispielsweise schock- und schwingungsabsorbierend konstruiert sein. Spezielle Kartenniederhalter sorgen dafür, dass Baugruppen sich nicht lösen und Kontakte stets verbunden bleiben. Alle Steckverbindungen sind mit Verriegelungen gesichert und Kabel sind so verlegt, dass ihre Funktion auch bei „unruhigen“ Betriebsbedingungen gewährleistet ist. Bei der zulässigen Betriebstemperatur erfüllt der Panel PC die erhöhten industriellen Anforderungen: 45 °C werden von den meisten Herstellern garantiert. Staub, Nässe und verschiedene Chemikalien dürfen den sicheren Betrieb nicht beeinträchtigen. Die Front weist heute standardmäßig die Schutzart IP65 auf.

Kommunikation und Datenaustausch
Bei der Kommunikation wird Individualität groß geschrieben: Die im PC-Bereich üblichen Standardschnittstellen müssen ebenso zur Verfügung stehen wie freie ISA- und PCI-Steckplätze.
Als Anzeigeeinheit sind heute 10″- und 12″-Flachdisplays weit verbreitet. Sehr gute Ablesbarkeit – auch aus größerer Entfernung, unter verschiedenen Blickwinkeln und bei unterschiedlichen Helligkeitsverhältnissen – ist unverzichtbar. Ebenso sind für den Dauerbetrieb möglichst lange Wartungsintervalle für den Austausch der Hinterleuchtungsröhren wünschenswert.

Betriebssysteme: Standards gefragt
Die meisten industriellen Anwendungen laufen heute unter Windows NT 4.0 ab. Dieses Betriebssystem ist auch im Office-Bereich weit verbreitet. Daneben findet man allerdings noch zahlreiche kleinere Applikationen, die auf DOS aufsetzen. Der DOS-Anwender findet sich jedoch schon heute konfrontiert mit mangelndem Support auf Seiten der Treiber und Peripheriegeräte. Neue Betriebssysteme bringen weitere Probleme, wenn sie keine Abwärtskompatibilität zu DOS mehr aufweisen.
Viele Trends vom PC-Markt dringen auch in das Feld der Industrieautomatisierung vor. Nur Panel PC-Hersteller mit umfassendem Know-how und mit den erforderlichen Ressourcen sind in der Lage, wichtige Trends frühzeitig zu erkennen und sie in industrietaugliche Produkte umzusetzen. Aber was sind das für Trends? Worauf muss der Anwender bei der Auswahl des Industrial Panel PC achten und wie erkennt er kompetente Hersteller?

Kompaktheit und hohe Performance
Kompaktheit ist der entscheidende Faktor, wenn der Panel PC in kleinen Schaltschränken, in Bedienpulten an der Maschine eingesetzt oder sogar direkt in das Maschinengehäuse integriert werden soll. Nichtsdestoweniger bestehen aber die Ansprüche an hohe Systemleistung und Funktionalität weiter.
Dass Systemleistung nicht im Widerspruch zu Kompaktheit stehen muss, beweisen die SIMATIC Panel PC von Siemens. Mit einer maximalen Einbautiefe von 100 bzw. 130 mm kann der Anwender die Geräte auch bei sehr beengten Einbauverhältnissen einsetzen. Dabei verfügen die Geräte über Pentium II Mobile-Technologie. Diese Prozessoren helfen mit ihrer minimalen Verlustleistung (7 W gegenüber ca. 35 W bei herkömmlichen Büro-PCs), den Wärmehaushalt auf niedriger Ebene zu halten. Auf freie Steckplätze muss der Anwender trotzdem nicht verzichten: zwei PCI-/ISA-Steckplätze und ein Slot für PCMCIA-Karten lassen Raum für Erweiterungen.

Interoperabilität der Komponenten
Natürlich ist der IPC von Natur aus eine offene Plattform, auf der die verschiedenen Anwender-Software-Pakete ablaufen können. Es zeigt sich aber, dass mehr noch als Offenheit eine Interoperabilität der Komponenten aus Anwendersicht gefordert ist. Wenn beispielsweise Visualisierungssoftware, PC basierende Kontroll- und Kommunikationsnetze aufeinander abgestimmt sind, wird der Kundennutzen um ein Vielfaches gesteigert und der Engineeringaufwand stark reduziert.
Das ist das Ziel von „Totally Integrated Automation“ aus dem Hause Siemens. Alle zur Lösung einer Automatisierungsaufgabe gehörenden Komponenten/Geräte verstehen sich und werden mit einem einzigen, modular aufgebauten Software-Baukasten projektiert, konfiguriert, programmiert, in Betrieb genommen, getestet und überwacht. Selbstverständlich lässt sich diese SIMATIC Industrie-Software problemlos auf den SIMATIC Panel PCs integrieren. Dem Anwender bleibt es dadurch erspart, sich durch eine fast undurchschaubare Anzahl von Anbietern und Systemintegratoren zu kämpfen, um anschließend doch wieder vor den Problemen teilweiser Inkompatibilitäten zu stehen.

Größere Displays – längerer Lebensdauer
Der Trend geht auch bei den Panel PCs zu größeren Displays und höherer Auflösung. Wie im Office-Bereich setzen sich hier XGA-Auflösung (1.024 x 768 Pixel) mit 15″-Displaydiagonale (entspricht einem 17″-Büromonitor) immer mehr durch. Eine mittelmäßige Lebensdauer der Display-Hinterleuchtungsröhren ist bei modernen Panel PCs kein Beanstandungsgrund mehr. Die MTBF (Mean Time Between Failure) der Röhren weist Werte auf, die nahe an die Lebensdauer des gesamten Displaymoduls heranreichen. Aufwendige konstruktive Maßnahmen zum leichten Wechseln der Röhren werden damit überflüssig. Die hohen MTBF-Werte sparen Wartungs- und Reparaturkosten.
Gleichzeitig gehen mit der neuen Röhren-Technologie höherer Kontrast, höhere Helligkeit und ein besserer Ablesewinkel der Displayeinheit einher.

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Gewünschte Features
Die Bedeutung von Touchscreens für Panel PCs nimmt stetig zu. Da immer nur die aktuell notwendigen Tasten angezeigt werden, ist die Realisierung von besonders intuitiven Bedienphilosophien möglich.
Eine wertvolle Hilfestellung bei der Realisierung optimaler Bedienphilosophien sind Leuchtdioden, die in die Funktionstasten integriert sind. Die Applikation versetzt den Bediener mit leuchtenden Funktionstasten in die Lage, sehr schnell die unmittelbar notwendigen Bedienschritte einzuleiten.
Vom Konzept her ist der Panel PC eine offene Plattform. Seinen größten Nutzen zieht der Anwender jedoch, wenn die Kommunikation mit den anderen Komponenten der Automatisierungslösung reibungslos und einfach gestaltet ist. Bei SIMATIC Panel PCs ist eine Ethernet-Schnittstelle bereits auf dem Motherboard integriert, so dass kein freier Steckplatz mit einer zusätzlichen Einsteckkarte belegt wird. Ebenso dient die kombinierte PROFIBUS-DP/MPI-Schnittstelle „on-board“ dazu, eine zuverlässige Verbindung zum Automatisierungsprozess sicherzustellen. Auch hier bleibt der Steckplatz frei.
Windows 2000 bringt einen weiteren Innovationsschub: Plug&Play-Funktionalität ist ebenso integriert wie Power-Management, DirectX für schnellere Grafikdarstellung und erweiterte Funktionen für den Client-Serverbetrieb. Systemdateien sind besser geschützt und fehlerhafte Installationen lassen sich sicher wiederherstellen. Dabei helfen zahlreiche Assistenten, die auch den Active-Desktop (verbesserte Bedienoberfläche) verwalten. Eine weitere, auch in Windows 98 integrierte Kernfunktion ist der USB-Support.

USB: Alle ziehen an einem Strang
Universal Serial Bus ist die Standard-PC-Peripherieschnittstelle. In der Office-PC-Welt schon seit geraumer Zeit ein Begriff, hält die Technologie durch innovative Hersteller nun auch Einzug in die Industrieautomatisierung.
Mit Hot Plug&Play können bei laufender Anwendung Erweiterungen wie z. B. eine Maus, eine Tastatur, ein CD-ROM-Laufwerk und viele weitere Geräte einfach installiert und in Verbindung mit den Panel PC betrieben werden. Wichtig für den Anwender ist, dass die USB-Schnittstelle nicht nur an der Rückseite des Panel PC vorhanden ist, sondern auch frontseitig sehr einfach zugänglich ist. Ganz gleich, ob Software auf dem Panel PC installiert oder bei laufender Anwendung ein Daten-Backup vorgenommen werden soll – USB bietet die Basis für einen einfachen und schnellen Datentransfer.

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Innovation und Investitionssicherheit
Innovation ist gerade bei Industrie-PCs notwendig und selbstverständlich. Mit Recht fordert der Anwender, dass Industrial Panel PCs neue Technologien besitzen, die bei der Lösung moderner, anspruchsvoller Automatisierungsaufgaben helfen. Oft erweitern diese neuen Technologien auch die prinzipiellen Anwendungsbereiche – so eröffnet beispielsweise der Einsatz von USB, wie oben beschrieben, gänzlich neue Möglichkeiten der Integration von Peripheriegeräten in die Automatisierungslösung. Neue Prozessorgenerationen bieten neue Leistungsreserven, um anspruchsvolle Software-Funktionalität auf den Panel PC-Plattformen zu integrieren.
Auf der anderen Seite muss der Anwender bei der Realisierung einer Automatisierungslösung das investierte Kapital langfristig sichern. Gerade deshalb muss sich der Anwender davor hüten, nur die reinen Anschaffungskosten bei der Kaufentscheidung zu berücksichtigen. Vielmehr sind es die Kosten über die gesamte Lebensdauer der Automatisierungslösung die die Wirtschaftlichkeit sichern. Stehen bei dem Thema „Innovation“ die Eigenschaften des Produktes im Vordergrund, so spielt bei der Investitionssicherheit die Leistungsfähigkeit des Herstellers des IPC die entscheidende Rolle. Aber wie erkennt der Anwender einen Hersteller, der ihm die erforderliche Investitionssicherheit bietet? Die nachfolgenden Fragen können als eine Art „Checkliste“ eine wertvolle Hilfe sein:
• Welche Garantiezeit bietet der Hersteller?
• Welcher PC-Hersteller garantiert eine Ersatzteil-Lieferung und einen Reparatur-Service nicht nur während der aktiven Vermarktung des Produktes, sondern auch für einen längeren Zeitraum (5 Jahre) danach?
• Welcher Hersteller bietet kompetenten Support und Unterstützung bei der Lösung der Automatisierungsaufgabe und das weltweit, 24 Stunden am Tag?
• Welcher Hersteller bietet alle Komponenten der Automatisierungslösung abgestimmt aufeinander an und reduziert somit für den Anwender das Risiko der Systemintegration?
• Ist das zukünftige System sicher und einfach nachträglich erweiterbar, d. h. sind die PC-Komponenten leicht zugänglich und gegen solche der nächsthöheren Leistungsklasse austauschbar? Sind diese Komponenten vom IPC-Hersteller qualifiziert zur Gewährleistung der Betriebssicherheit in der Industrieumgebung oder handelt es sich doch nur um Bauteile aus der Büro-PC-Welt?
Der Anwender fordert beides: Innovation und zugleich Investitionssicherheit.

Ergo …
Um die eben gestellten Fragen braucht sich der Kunde nicht zu sorgen, wenn er als HW-Plattform die neuen SIMATIC Panel PCs von Siemens einsetzt.
Bei dieser Produktreihe wurden die oben erwähnten Trends mit ihren unmittelbaren Kundennutzen realisiert. Displaygrößen von 10″, 12″ und 15″ bieten eine skalierbare Gerätefunktionalität mit einheitlichem „Look&Feel“. Dabei wird man über eine IP65-Folientastatur mit integriertem Mouse-Pad oder über einen Touchscreen den unterschiedlichsten Anforderungen an die Bedienung gerecht.
Auch die anderen, oben erwähnten „Trends von morgen“ haben Eingang gefunden in das Konzept einer neuen Produktreihe. Damit bringen die SIMATIC Panel PCs ein herausragendes Preis-/Leistungsverhältnis mit optimalem Kundennutzen.

Autoren: Hans-Peter Schütz
Thomas Steinhorst

Siemens
Tel. (05) 17 07-27906
Fax (05) 17 07-53288
ESonline 03000

Bildtexte:
Bild 1: Moderne Touchscreens ermöglichen die Realisierung intuitiver Bedienphilosophien. Industrietaugliche 15″-Displays lassen Freiraum für die Visualisierung umfangreicher Automatisierungsaufgaben.

Bild 2: Die frontseitige USB-Schnittstelle sorgt für einfaches Datenhandling. Eine Vielzahl von Peripheriegeräten kann problemlos, sogar im laufenden Betrieb, angeschlossen werden.

Bild 3: Unterschiedliche Automatisierungsaufgaben stellen unterschiedliche Ansprüche an die PC-basierte Lösung. Mit Displaygrößen von 10″, 12″ und 15″ und die Bedienung über Folientastatur oder Touchscreen wird der Panel PC den unterschiedlichsten Anforderungen an die Bedienarten gerecht.

thomas.schenk@siemens.at