Konstrukteure von Produktionsmaschinen sind ständig auf der Suche nach Optimierungen, auch im hausinternen Maschinenbau von Phoenix Contact. Typischerweise werden Visualisierungen in den Maschinen von einem Leitrechner gesteuert. Gängig ist die Verwendung von mehreren Bildschirmen unter Einsatz von VGA/DVI-Splittern. In Maschinen größeren Ausmaßes ist der Einsatz von Super-Long-Distance-Kabeln notwendig. Aber auch hier ist die maximale Leitungslänge begrenzt. Die bisher eingesetzte Technik war aufwendig zu installieren, in der Funktionalität eingeschränkt und unflexibel bei Anpassungen in der Visualisierung.
Kosteneffiziente Visualisierung
Auf Basis eines Raspberry-Pi-Single-Board-Computers (SBC), der in der Nähe der Bildschirme angebracht ist, gibt es nun eine Alternative zur Visualisierung an Anlagen. Dieser SBC kommuniziert über Ethernet mit dem zentralen Rechner zur Bildübertragung. Im Vergleich zur bisherigen Lösung überwiegen die Vorteile deutlich. Der nun verwendete Aufbau, basierend auf dem Raspberry Pi, gestaltet sich sehr flexibel in der Anwendung. Neben der Möglichkeit, mit diesem SBC verschiedene Bildschirmgrößen anzusteuern, lassen sich mit je einem SBC auch zwei Monitore betreiben. Diese Bildschirme lassen sich zudem an jeder Stelle der Maschine installieren.
Eine abschließende Gegenüberstellung der Kosten beider Konzepte zeigt einen klaren Vorteil zugunsten der Raspberry Pi basierten Lösung. Mit einer Halbierung des Aufwandes kann kalkuliert werden.
Erfolg in der Erprobung
Die Kosten sind ein wesentlicher Faktor in der Betrachtung verschiedener Konzepte. Die Ausfallsicherheit in solch sensiblen Systemen ist ebenso wichtig. Die Tauglichkeit des Konzepts gilt es daher zu prüfen: Diese Anwendung muss keine kritischen Anlagenteile steuern. Der Fokus liegt nur auf der Bildübertragung, welche wichtig für den Betreiber der Maschine ist. Somit ist nicht mit einer Überlastung des SBC zu rechnen. Um elektrische oder mechanische Beeinflussungen auszuschließen, wurde die Raspberry-Pi-basierte Applikation an einer Maschine einer dauerhaften Erprobung unterzogen. Mit Ein-/Ausschaltzyklen wurde das Langzeitverhalten simuliert. Das Ziel von 3650 Zyklen – entspricht 10 Jahre a 365 Tage – wurde mit 6550 Zyklen deutlich übertroffen: Raspberry Pi und die notwendige SD-Karte sind intakt.
Wurde die herkömmliche Lösung im Rahmen einer Stoßspannungsprüfung der Maschine gestresst, kam es immer wieder zu Ausfällen bei der Signalübertragung an den Monitoren. Die Raspberry Pi basierte Lösung zeigte dieses Verhalten nicht. Auch ein an der Maschine durchgeführter Rütteltest konnte die Funktionalität nicht beeinflussen.
Anpassung leicht gemacht
Das Thema SBC ist nicht neu und wurde vor dem Erfolg von Raspberry Pi und weiteren schon im industriellen Umfeld eingesetzt. Vereinzelt werden auch sogenannte SOM-Boards verwendet, die im Zusammenspiel mit den Motherboards (Kundenentwicklungen) ein Team bilden. Eines ist jedoch allen SBC gemein: Diese bilden häufig die Basis für durch den Anwender erstellte Lösungen mit unterschiedlichsten Ausprägungen, insbesondere im Bereich der Anschlusstechnik. Hier ist hohe Flexibilität gefragt. Etwa durch unterschiedlichste Interfaces und deren Positionierung. Am Markt sind SBC mit Anschlüssen auf mehreren Ebenen und auch verschiedenen Seiten gängig. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, bedarf es einer hohen Flexibilität. Und genau hier spielt die Gehäuseserie Universal Case System UCS einen ihrer Vorteile aus.
In der zuvor beschriebenen Anwendung erwies sich ein Gehäuse der Serie Universal Case System (UCS) als passende Lösung. Dem Anwender ist es besonders wichtig, den Raspberry Pi in unterschiedlichsten Applikationen in verschiedenen Maschinen einzusetzen. Die Anwendung auf Montageplatte, auf der Tragschiene und am Maschinenbauprofil sollten möglich sein. Darüber hinaus ist es wichtig, dass nicht alle Schnittstellen immer zur Verfügung stehen. Das heißt, die Schnittstellen sollen bedarfsgerecht erreichbar sein. Der modulare Aufbau mit einzeln zu bearbeitenden Seitenwänden unterstützt die einfache und damit auch kostengünstige Umsetzung dieser Anforderung.
Industrietaugliche Gehäuse für Raspberry Pi und Co.
Das Universal Case System UCS ist neben den verschiedenen Raspberry-Pi-Varianten ebenso in der Lage, an weitere Single Board Computer angepasst zu werden. Der modulare Aufbau unterstützt in diesem Fall die einfache Anpassung. Und genau dort stoßen die üblichen Gehäuse am Markt an ihre Grenzen. Neben dem modularen Aufbau unterstützt auch die Materialauswahl bei UCS den Einsatz im industriellen Umfeld. Die verwendeten Kunststoffe weisen neben der mechanischen Stabilität auch ein hohes Maß an Widerstandsfähigkeit gegenüber Umwelteinflüssen auf.
Als ebenso zentraler Punkt für ein erfolgreiches Gerät erweist sich immer mehr ein gelungenes Design, um sich vom Markt abzusetzen. Mit dem Gehäusesystem UCS können Anwender schnell auf kundenspezifische Wünsche reagieren. Die modulare Bauweise unterstützt dabei, die richtige Lösung für die jeweilige Elektronik zu finden. Jedes UCS Gehäuse setzt sich aus zwei identischen Halbschalen, herausnehmbaren Seitenwänden und farblich abgesetzten Eckeinlegern zusammen. Sollte mehr Bauraum notwendig sein, macht es das UCS einfach, die Seitenwände und die Schrauben durch eine 20mm höhere Variante zu ersetzen und mittels Höhenadapter eine neue Gehäusegröße zu generieren. Ebenso einfach lässt sich das Design durch andere Farben bei Eckeinlegern und Seitenwänden anpassen. Seitenwände aus Aluminium sind verfügbar, andere Materialien auf Wunsch ebenso.
Das System ist so konzipiert, dass jeweils die längere Seitenwand als kürzere Seitenwand in der nächstgrößeren Variante eingesetzt werden kann. Der Vorteil: Die für die entsprechenden Interfaces leicht zu bearbeitete Seitenwand steht für verschiedene Applikationen zur Verfügung.
Das Universal Case System UCS wird stetig erweitert, insbesondere im Bereich des Zubehörs, aber auch bei einzelnen Komponenten. Zu den zwei Grundfarben gesellen sich mittlerweile acht Farbvarianten für die sogenannten Eckeinleger. Im Zusammenspiel mit den Adaptern zur Verwendung in verschiedenen Applikationen ergeben sich hunderte von Varianten.
Mit dem Zubehör lässt sich das Gerät in verschiedenen Applikationen einsetzen. Liegend oder stehend auf dem Tisch, gestapelt oder an der Wand. Einem Einsatz des Geräts im Schaltschrank steht auch nichts im Weg: einfach eine Seitenwand durch den entsprechenden Tragschienenadapter ersetzen. Auch für die Module bis 195 x 145mm ist diese Variante möglich. Reicht all das nicht aus, hilft das Service Center weiter.
UCS-Gehäuse in weiteren Anwendungen
Der Raspberry Pi findet bereits Anwendung in vielen Gebäuden, öffentlich, aber auch privat. Gepaart mit smarten Displaylösungen lassen sich schnell und unkompliziert Visualisierungs- und Bedienlösungen realisieren. Weitere Vorteile des Gehäusesystems: Es gibt vorgefertigte Sets, aber auch die Möglichkeit, via Housing Service Center individuelle Ausschnitte für Standarddisplays an der bevorzugten Stelle einbringen zu lassen. Die individuelle Lösung lässt sich per Gehäuse-Konfigurator erstellen. In Verbindung mit dem umfangreichen Zubehör lassen sich diese ohne großen Aufwand an die Anforderungen anpassen und per Lösungs-ID anfragen.
Fazit
Das flexible Gehäusesystem UCS hat nicht nur die Techniker im Maschinenbau bei Phoenix Contact überzeugt. Der Variantenreichtum bietet auch in vielfältigen Anwendungsfällen die richtige Basis für Geräte basierend auf SBC, aber natürlich auch jeder Eigenentwicklung.
Gehäuselösung
- Industrietaugliche Konstruktion
- Hohe Flexibilität
- Leicht anpassbar
- Individualisierbarkeit
- Hunderte von Variationsmöglichkeiten
