HMI-Systeme Neue Generation von HMI-Systemen für den Ex-Bereich – modular und richtig smart

Autor / Redakteur: Dr. Marc Seißler / Dr. Jörg Kempf

Da die Vernetzung und Digitalisierung von Automatisierungssystemen mit großen Schritten voranschreitet, wächst auch die Bedeutung smarter HMI-Systeme in der Prozessautomation. Eine neue Generation modularer Thin-Client-Lösungen ist maßgeschneidert für die speziellen Anforderungen von Industrie 4.0.

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Visunet GXP: Das neue System bietet eine Vielzahl an Montage- und Zubehör-Lösungen für Zone 1/21-Applikationen.
Visunet GXP: Das neue System bietet eine Vielzahl an Montage- und Zubehör-Lösungen für Zone 1/21-Applikationen.
(Bild: © Oliver Farys / Pepperl+Fuchs)

Die Vernetzung der Sensorik durch Internet-Technologie bietet der Industrie eine Vielzahl neuer Möglichkeiten. Mit der Zunahme vernetzter Automatisierungskomponenten wächst aber zugleich die Datenmenge. Smarte HMI-Systeme ermöglichen hier eine komfortable Nutzung und einfache Handhabung der Informationen.

Bei Pepperl+Fuchs in Mannheim müssen solche Lösungen für Industrie 4.0 ganz zentrale Anforderungen erfüllen: Der Anwender hat über sie direkten horizontalen und vertikalen Zugriff auf die Informationen des Produktionssystems. So ist neben der Kommunikation innerhalb des Produktionsprozesses auch – über alle Hierarchieebenen hinweg – ein Zugriff vom Prozessleitsystem (PLS) bis auf das Manufacturing Execution System (MES) möglich. Und genau das bieten die Visunet-Remote-Monitore des Unternehmens: Mittels Ethernet kommunizieren die netzwerkbasierten Thin-Client-Lösungen mit dem PLS oder MES. Für Inbetriebnahme, Konfiguration oder Wartung kann darüber hinaus per Web Browser auf Industrie 4.0 taugliche Sensoren zugegriffen werden.

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Hoch flexibel: Der modulare Baukasten

Direkter Zugriff auf Prozessinformationen ist auch dort entscheidend, wo raue Umgebungsbedingungen höchste Ansprüche an Material und Technologie stellen. Smarte HMI-Systeme, die hier bestehen wollen, müssen umso passgenauer auf die Anforderungen der Prozessanlage zugeschnitten sein. Bei Pepperl+Fuchs hat man für diese Umgebung die Visunet-GXP-Reihe entwickelt. Die Zulassung für Atex und IECEx Zone 1/21 ermöglicht den Einsatz selbst dort, wo explosionsgefährdete Produktionsbereiche eine zusätzliche Herausforderung darstellen. Im täglichen Handling ist insbesondere der kompakte, modulare Aufbau der Geräte von großem Vorteil, da sie mit geringer Manpower installiert und ausgetauscht werden können. Die Geräte bestehen aus einer extra großen Display-Einheit mit 21,5 Zoll (54,61 cm) Bildschirmdiagonale, einem AC- oder DC-Netzteil und der Thin-Client-Rechnereinheit.

Mit der neuen PC-Rechnereinheit, die Anfang 2017 verfügbar sein wird, wird der modulare Baukasten für Stand-Alone-Applikationen sinnvoll erweitert. Durch das offene Windows-Betriebssystem und die seriellen Schnittstellen (RS232 und RS485) können so Punkt-zu-Punkt Verbindungen z.B. zu Steuerungen aufgebaut werden, und individuelle Scada-Applikationen installiert werden. Dies erlaubt es insbesondere Maschinenbauern, kompakte und hoch performante Automatisierungslösungen zu entwickeln.

Für einen effizienten Betrieb bietet die GXP-Reihe auch in puncto Montage maximale Flexibilität. Vom Standfuß über die äußerst platzsparende Wandmontage bis hin zur anwenderspezifischen Lösung durch die Pepperl+Fuchs Solution Engineering Center kann für den Anlagenbetreiber alles realisiert werden. Besonders interessant für Maschinenbauer ist beispielsweise der bündige Einbau (Flush-Mount) der Panels, da er optimale Reinigbarkeit nach GMP-Richtlinien gewährleistet. Neue Anwendungsmöglichkeiten eröffnet auch der Box Thin Client, der dank eines erweiterten Temperaturbereiches einfach in einer Schublade oder einem Schrank eingebaut werden kann, ohne zu überhitzen. Die Unterstützung von vier Monitoren ermöglicht z.B. den gewohnten Zugriff auf das Prozessleitsystem. Dual Ethernet erlaubt darüber hinaus den Einsatz in redundant aufgebauten Netzwerken.

Benutzerfreundlichkeit im Fokus

Werden Thin Clients im Büroalltag eingesetzt, sind üblicherweise die IT-Fachkräfte eines Unternehmens dafür verantwortlich. In der Prozessautomation dagegen sind Inbetriebnahme, Einrichtung und Wartung häufig Sache der Prozessingenieure. In Mannheim hatte man daher bei der Entwicklung der Firmware neben Sicherheit und Zuverlässigkeit auch die Benutzerfreundlichkeit im Fokus. Die RM Shell 4.1 ist kein hochkomplexes Tool, sondern konzentriert sich auf wesentliche Einrichtungsaspekte und erfordert kein spezielles IT-Wissen. Geschaffen wurde vielmehr eine Firmware, die durch große Übersichtlichkeit sowie besonders einfaches Handling überzeugt und deren komfortable Benutzeroberfläche eine denkbar einfache Integration ins Prozessleitsystem ermöglicht.

Den Windows-Desktop hat man dafür vollständig mit der RM Shell 4.1 ersetzt. Er zeigt nun ausschließlich Aspekte der Systemeinrichtung, die für die Konfiguration notwendig sind. Dadurch wird nicht nur die Einrichtung des Systems vereinfacht, sondern auch die Security des Systems maßgeblich erhöht, da keine Software installiert werden kann und Viren effektiv ausgeschlossen werden. Via Ethernet kann so in wenigen Minuten eine Verbindung hergestellt und auf eine Vielzahl unterschiedlicher Prozessleitsystemrechner zugegriffen werden.

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Auch die erweiterten Funktionen der RM Shell 4.1 sind im täglichen Betrieb von Vorteil: Der Remote-Monitor kann per Auto-Connect-Funktion so konfiguriert werden, dass er nach dem Start eine Verbindung zum festgelegten Prozessleitsystemrechner aufbaut. Das geschieht automatisch, ganz ohne Zutun des Anwenders. Sobald die Verbindung hergestellt ist, wird sie beständig überwacht, und bei auftretenden Netzwerkstörungen oder Server-Ausfällen baut das Gerät eigenständig eine vordefinierte Backup-Verbindung auf. So sind eine fehlerfreie Anzeige der Prozessbilder und die höchste Verfügbarkeit der Anlage zu jeder Zeit sichergestellt.

Die Firmware steht auch für hohe Flexibilität, da sie die neuesten Versionen aller gängigen Remote-Protokolle unterstützt – z.B. das Microsoft-Remote-Desktop-Protokoll 8 (RDP), Real VNC, Citrix Receiver oder NetC@P. Die RM Shell 4.1 ermöglicht so eine direkte Verbindung mit allen konventionellen Prozessleitsystemen und erspart den kostspieligen Einsatz von KVM-Extendern. Eine besondere Lösung stellt die Integration des Emerson DeltaV Remote Desktop Connection (DRDC) Clients für die Unterstützung von virtualisierten DeltaV-Leitsystemen dar. Das erlaubt einen direkten Zugriff auf virtualisierte DeltaV-Workstations. Auch für DRDC stehen alle Vorteile wie beispielsweise die „Auto-Connect“-Funktion und die formulargestützte Parametrierung zur Verfügung. Der Einrichtungsaufwand für den Kunden wird dabei auf ein Minimum reduziert.

Effizient und komfortabel: die zentrale Verwaltung

Ein spezielles Highlight bietet die Zusatz-Software Visunet Control Center. Über sie kann der Anwender alle HMI-Systeme mit RM Shell 4.1 effizient zentral verwalten. Dank IP-basierter Kommunikation können die Systeme mittels Control Center von einem zentralen Arbeitsplatz aus eingerichtet, konfiguriert und überwacht werden. Anwender müssen daher nicht mehr lange Wege zurücklegen, um in der Anlage verteilte Geräte direkt im Feld einzurichten oder zu warten. Auch Gefahrenbereiche und Reinräume müssen nicht mehr zur Inbetriebnahme und Wartung betreten werden, da die Remote-Monitore zeit- und kostensparend von zentraler Stelle aus verwaltet werden.

Doch nicht nur die Konfiguration kann über das Control Center komfortabel ausgeführt werden. Der Anwender hat zudem die Möglichkeit, Verbindungsprofile für einen Remote-Monitor zu erstellen und dann einfach auf andere Geräte zu übertragen. Mit einem einzigen Klick können so auch Firmware-Updates zeitsparend und wirtschaftlich durchgeführt werden.

Im täglichen Betrieb bieten die Fernwartungs-Mechanismen des Control Centers erhebliche Vorteile, da sich der Anwender auf jeden Remote-Monitor mit RM Shell 4.1 im Netzwerk verbinden kann. So lässt er sich z.B. per „Session-Shadowing-Funktion“ aktuelle Bildschirmansichten der Remote-Monitore an einem beliebigen Arbeitsplatz anzeigen, um jederzeit deren Zustand zu überwachen oder Nutzer im Feld zu unterstützen. Außerdem ist es möglich, per passwortgeschütztem Fernzugriff die Kontrolle über einen Remote-Monitor im Netzwerk zu übernehmen. Das vereinfacht den Support und erhöht die Verfügbarkeit der Prozessanlagen deutlich.

Die Visunet-GXP-Reihe mit RM Shell 4.1 und dem Control Center steht so insgesamt für eine neue Generation besonders smarter und hocheffizienter HMI-Systeme. Eine innovative Technologie, geschaffen um die Vorteile von Industrie 4.0 für die Prozessautomation nutzbar zu machen.

* Der Autor ist Product Portfolio Manager für den Geschäftsbereich Prozessautomation, Pepperl+Fuchs GmbH, Mannheim.

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