Die harten Bedingungen der Industrie macht nicht jede Hardware mit.

Die harten Bedingungen der Industrie macht nicht jede Hardware mit.Industrieblick – Fotolia.com

Folterkammern wie diese finden sich überall: Eine Industriehalle mit großen Fensterflächen, von der Sonne aufgeheizt und vollgepackt mit Werkzeugmaschinen und Nebenaggregaten. Dieser Mix sorgt schnell für Umgebungstemperaturen von rund 40 °C. Hinzu kommen fast immer Staub, Schmutz, mit Öl oder Feuchtigkeit geschwängerte Luft, Erschütterungen und Vibrationen. Eine toxische Mischung für jede Elektronik, ganz speziell für HMI-Systeme.

Mit dem Boom industrieller Touchpanels drängen immer mehr Hersteller auf den Markt, die sich nah am Consumer-Markt orientieren – mitunter zu nah. Solche HMI-Systeme erfüllen selten die Anforderungen der Industrie an Robustheit, Zuverlässigkeit und Langzeitverfügbarkeit. Die Konsequenz sind frühzeitige Ausfälle im Feld, eine Menge Ärger und teure Requalifikationen anderer Geräte.

Technik im Detail

PCT-Multitouch

Projektiv Capacitive Touchpanels bestehen aus drei Komponenten. In einem Gehäuse befinden sich in Sandwich-Bauweise das Display, der Touch-Controller und das Cover-Glas. Der Touch-Sensor wird direkt auf die Unterseite der Glasplatte auf laminiert – je nach Anforderungen das Display konventionell (Air-Gap) befestigt oder mit einem hochtransparenten Klebstoff (Optical Bonding). Dies verhindert Lufteinschlüsse, was die Kondensation ausschließt und interne Reflexionen verhindert. Gerade bei schwierigen Lichtverhältnissen sorgt Optical Bonding für bessere Lesbarkeit gegenüber dem konventionellen Verfahren.Die Bedienung der PCT-Geräte erfolgt durch eine drucklose Berührung, die ein elektrisches Feld (kapazitiv) verändert. Der Touch-Controller errechnet daraus die Koordinaten der Berührungspunkte. Fehlbedienungen, etwa eine unabsichtliche Berührung mit dem Handballen, erkennt und ignoriert der Touch-Controller.

Touchpanel oft zu nah an Consumer-Technik

Als Schwachstelle der Panels kristallisieren sich immer wieder die Rechnereinheiten heraus, die auf der Rückseite angeflanscht werden. Der Grund: Oft werden kostengünstige Rechner eingesetzt, die den Industrieanforderungen nicht gewachsen sind. Anfällige Bauteile wie Lüfter, Harddisks oder Batterien sorgen für frühzeitige Ausfälle. Zudem sind die Steckverbindungen nicht für ständige Vibrationen ausgelegt. Tatsächlich sorgt der Einfluss aus dem Consumer-Markt dafür, dass heute kaum mehr echte Industrie­elektronik erhältlich ist. Doch es gibt Unternehmen, die sich diesem Trend entgegenstemmen, beispielsweise die Firma Syslogic, der sich auf die Entwicklung und Produktion industrietauglicher Embedded Computer und HMI-Systeme konzentriert.

Syslogic fertigt auch maßgeschneiderte HMI-Systeme.

Syslogic fertigt auch maßgeschneiderte HMI-Systeme.Syslogic

Für die Steuerung von Maschinen und Fahrzeugen bietet das Unternehmen beispielsweise HMI-Systeme aus der Projective-Capacitive-Touch-Panel-Serie (PCT). Die PCT-Technologie verbindet gleich mehrere Vorteile: Zum einen befindet sich der Touch-Sensor bei den PCT-­Panels hinter einer Glasscheibe, wodurch dieser keinem mechanischen Verschleiß ausgesetzt ist. Zum anderen lassen sich damit Multitouch-Anwendungen realisieren.

Industrie-Panel verlangen robusten Kern

Neben den Touchdisplays haben auch die gekoppelten Rechner die harten Industrieanforderungen zu erfüllen. Syslogic setzt dabei auf CPU-Boards aus eigener Entwicklung und Fertigung. Herzstück der Boards sind die aktuellen Atom-E6x0T-Prozessoren. Gleichzeitig wurde beim Design des Boards auf ein möglichst reduziertes und stromsparendes Design geachtet. Die Boards können dadurch passiv gekühlt werden und warten mit hohen MTBF-Werten (Mean Time Between Failures) auf. Trotz des lüfterlosen Designs sind die Boards für Anwendungen in einem erweiterten Temperaturbereich von -40 bis 85 °C freigegeben. Zur schnellen Anbindung sind die CPU-Boards standardmäßig mit diversen Schnittstellen ausgestattet, darunter Ethernet, USB, CAN, RS232 und RS422/485. Darüber hinaus werden alle CPU-Boards mit vorinstallierten Betriebssystemen, je nach Anwendung Linux oder Windows, ausgeliefert.

Flexibilität dank Fertigungstiefe: Syslogic entwickelt und produziert die CPU-Boards komplett in Eigenregie.

Flexibilität dank Fertigungstiefe: Syslogic entwickelt und produziert die CPU-Boards komplett in Eigenregie.Syslogic

Schlüsselkriterium Verfügbarkeit

Neben der Lebensdauer bei harten Einsatzbedingungen und einer robusten Bauweise ist für viele Industriekunden eine lange Verfügbarkeit ein Schlüsselkriterium. HMI-Systeme werden über Jahre, manchmal über Jahrzehnte eingesetzt. Deshalb sollten Anwender sich nicht mit einer Verfügbarkeit unter zehn Jahren zufrieden geben. Möglich wird dies durch eine konsequente Auswahl der Bauteile bereits während der Entwicklungsphase und gegebenenfalls ausreichende Bevorratung. Beispielsweise setzt der Anbieter nur Prozessoren ein, welche die Industrieanforderungen erfüllen und auf der Embedded Roadmap aufgeführt sind. Falls gefordert bietet Syslogic auch zwanzig Jahre Verfügbarkeit hinsichtlich Einbaukompatibilität und Funktionalität. Das gelingt aufgrund der Rückwärtskompatibilität von Nachfolgegeräten. Dass Anwender diese Features wollen, belegen zahlreiche Aufträge aus verschiedenen Branchen wie Maschinenbau, Transportation oder Railway.