Die Entwicklung an beiden Enden – HMI-Gerät und Maschine – wurde seinerzeit über proprietäre Software abgewickelt. Die entsprechenden Ingenieure waren Experten auf ihrem Gebiet und oftmals eigensinnig, wenn es sich darum drehte, wie ein Datenregister korrekt abgebildet wird. Heute kann ein HMI zahlreiche Formen annehmen. Es gibt traditionelle Benutzerschnittstellen wie Schalter, Regler oder Industrie-PCs. Die Nachfrage nach modernen, interoperablen und tragbaren Interfaces bedeutet jedoch, dass das dedizierte HMI-Modell mehr oder weniger ausgedient hat. Anlagenbetreiber benötigen vielmehr eine intuitiv handhabbare und effiziente Benutzerschnittstelle. Als OEM ist das HMI als Gesicht der Maschine möglicherweise der häufigste Berührungspunkt mit seinem Kunden. Der Markttrend bewegt sich somit in Richtung von Webapplikationen und Open-Source-Software.
Plattformunabhängige Visualisierung
Für Maschinenbauer, die ähnliche Maschinen wie ihre Marktbegleiter errichten, stellt das HMI eine wichtige Möglichkeit dar, um ihre Maschine durch ein Markenzeichen zu differenzieren. In den einzelnen industriellen Branchen gibt es meist ähnliche Maschinenbau-OEMs, welche die HMI-Software des gleichen Anbieters verwenden. Häufig sehen die HMIs der OEMs daher ähnlich aus, denn sie arbeiten mit einer einheitlichen, begrenzten Toolbox. Das macht es für den Maschinen- oder Anlagenbauer schwierig, sich abzuheben und sich über das User-Interface einen Wiedererkennungswert zu schaffen. Weiterhin kommen immer seltener gekapselte, von außen nicht zugängliche Steuerungssysteme zum Einsatz. Das Ecosystem PLCnext Technology von Phoenix Contact ist auf Offenheit und Flexibilität ausgelegt. Innerhalb dieser Plattform fungiert das Web Panel WP 6000 als Schnittstelle zum Bediener.
Sind Offenheit und Flexibilität der Maßstab für zukunftsgerichtete Automatisierungslösungen, zeigt sich sofort, dass die Visualisierung in den verschiedenen Systemen nicht auf einer bestimmten Softwareplattform basieren kann. Es stehen zwar unterschiedliche Cross Compiler zur Verfügung, die allerdings Einschränkungen im Hinblick auf die einzelnen Plattformen haben sowie in Bezug auf Releases und Updates nicht auf dem aktuellen Stand der Technik sind. Ferner treten des öfteren Probleme auf, die individuell gelöst werden müssen. Hier bietet die Webtechnologie und speziell die Computersprache HTML5 die Möglichkeit einer plattformübergreifenden Visualisierung. HTML5 erweist sich dabei als Universallösung, jedoch entstehen immer wieder Inkompatibilitäten zwischen den auf den Plattformen genutzten Browsern. Die Schwierigkeiten beziehen sich meist auf die Optik und lassen sich einfach beheben.
Vorteile einer Client-/Server-Struktur
Die auf Basis der IT-Technik entwickelten Web Panels fügen sich nahtlos in vorhandene IT-Infrastrukturen ein. Die Grundlage dazu bildet eine Client-/Server-Struktur. Die Steuerungen umfassen (Web-)Server, auf denen die Bedienoberfläche hinterlegt ist: Prozess-/Maschinendaten, Steuerungsprogramm und Visualisierung werden an einer zentralen Stelle vorgehalten. Die Bedienpanels laden in ihrer Funktion als Client die Visualisierung aus der Steuerung. Zu diesem Zweck benötigen die Panels lediglich einen Browser. Das Visualisierungsprojekt selbst verbleibt im Web-Server. Das Client-/Server-Konzept verfügt in Verbindung mit einer Ethernet-TPC/IP-Vernetzung über entscheidende Vorteile: Engineering, Wartung und Erweiterungen vereinfachen sich. Änderungen werden an einem zentralen Punkt – der Steuerung – vorgenommen und dann sofort automatisch an sämtliche angeschlossenen Bedieneinheiten verteilt, auch an einen räumlich weit entfernten Wartungs-PC. Zur Anzeige der Visualisierung reicht ein Standardbrowser aus – egal ob auf einem Bedien- oder Web Panel, Windows-PC oder sonstigem Unix-/Linux-System installiert. Spezielle Softwareinstallationen, Kommunikationstreiber und Feldbuskarten sind nicht notwendig und Runtime-Lizenzen entfallen ebenfalls. Nach der Ankopplung der Steuerung an das Unternehmensnetzwerk ist die Visualisierung umgehend unternehmensweit abrufbar – bei Bedarf auch über das Internet.
Zentrale Konfiguration aller installierten Panels
Die neue HMI-Generation der Web Panels WP 6000 von Phoenix Contact lässt sich in erster Linie als Komponente in jedes Automatisierungssystem integrieren. Zugleich sind die Geräte mit einigen Softwarefunktionen auf die eHMI-Visualisierung von Phoenix Contact oder das unternehmenseigene Managementsystem Emalytics für die Gebäudeautomation zugeschnitten. Der Aufbau der Web Panels gestaltet sich anwenderfreundlich. In einem vorgelagerten Cockpit kann der Nutzer verschiedene Funktionen aktivieren und die Geräteeinstellungen definieren. Die Visualisierung wird einfach durch die Eingabe der Web-Adresse aufgerufen. Um die Panels möglichst effizient in Betrieb zu nehmen, lassen sich die Einstellungen jedes einzelnen Geräts ebenfalls per Fernzugriff von einem lokalen Rechner ausführen. Mit wenigen Klicks oder Konfigurationsdateien können alle im System befindlichen Panels zentral und komfortabel konfiguriert werden, ohne dass Mitarbeitende vor Ort anwesend sein müssen.
Das WP 6000 öffnet bis zu zehn TAPs (Terminal Access Point) gleichzeitig, die sich jederzeit für den Autostart aktivieren oder deaktivieren lassen. Je nach Anwendung und Energieeffizienz sind die Helligkeit des Displays und die Dauer des Standby-Betriebs selbst wählbar, oder der Bewegungssensor wird aktiviert. Aufgrund der eingebundenen Autoskalierung und des Einbaus im Hoch- und Querformat erweist sich die Programmierung der Visualisierung als flexibel. Viele Anwender – insbesondere OEM-Kunden – fordern eine schnelle Inbetriebnahme sowie einen Wiedererkennungswert über das HMI. Sie können daher selbst über den Startscreen (Boot up Logo) des Panels entscheiden und hier beispielsweise ihr Unternehmenslogo wählen. Durch Dateiformate auf USB-Datenträgern, Mikro-SD-Karten oder remote über das Netzwerk lässt sich das WP 6000 einfach einrichten und updaten.
Zugriffssichere Kommunikation auf Basis von Zertifikaten
Webvisualisierungen sind vielseitig und je nach Programmiertool unterschiedlich aufgebaut. Das beeinflusst den Speicher des Geräts, was wiederum Auswirkungen auf die Performance hat. In diesem Fall muss der Anwender die Ursache der geringeren Leistungsfähigkeit und entsprechende Optimierungsmöglichkeiten erkennen. Mit dem integrierten Memory Tracker kann er deshalb einen Speicherschwellwert festlegen, auf den der Browser die Anwendung zurücksetzt und den Cache leert. Diese Einstellung lässt sich anpassen, wenn der Nutzer die Stabilitätsprobleme bemerkt.
Aktuell kommt dem Thema Cybersicherheit eine besondere Bedeutung zu. Daher können auf dem WP 6000 Client- und Serverzertifikate hinterlegt werden. Die vertrauenswürdigen Zertifikate müssen in dem Fall vorliegen, sofern die jeweiligen Web-Server SSL-verschlüsselt (Secure Sockets Layer) übertragen. Die Clientzertifikate sind für den sicheren zertifikatsbasierten Anwender-Login erforderlich. Darüber hinaus lässt sich das Web Panel mit VNC-Verbindungen (Virtual Network Computing) nutzen, kann also sowohl als Server oder als Client verwendet werden. Dient das WP 6000 als VNC-Client, kann ein externer PC seine Rechenleistung übernehmen. Die Ausführung der VNC-Verbindung erfolgt wahlweise als Autostart oder Fullscreen.
Das Nutzerverhalten der Anlagenbauer und Automatisierer lässt einen deutlichen Trend in Richtung Webtechnologie erkennen. Als entscheidende Vorteile zeigen sich dabei die Unabhängigkeit, Flexibilität und Know-How-Transparenz. Durch den schnellen und ortsunabhängigen Zugriff auf die Geräte werden Ressourcen eingespart. Die zahlreichen Möglichkeiten der Individualisierung ermöglichen es dem Anlagenbauer schließlich, sich durch die Benutzerschnittstelle ohne Aufwand einen Wiedererkennungswert seiner Anlage zu verschaffen.
