HMI Busse aus der Smart Factory

Autor / Redakteur: Bernd Göbel* / Dipl. -Ing. Ines Stotz

Um ältere Anlagen zu modernisieren, müssen intelligente HMI-Lösungen – häufig zusätzlich zu vorhandenen Steuerungen – implementiert werden. Basis bilden industrietaugliche All-in-One Touch-Panel PCs, die inzwischen als Standard-Plattformen Maschinen und Anlagen mit übergeordneten MES/ERP-Systemen verbinden.

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Chinas Yutong-Busse in Lianjing mit Flüssigerdgas-Antrieb
Chinas Yutong-Busse in Lianjing mit Flüssigerdgas-Antrieb
(Bild: Spamlian, flickr.com / Spamlian, flickr.com - CC BY 2.0 / BY 2.0)

In mehr als einhundert Ländern und Regionen lassen sich Passagiere in Bussen der Yutong Bus Group transportieren. Der chinesische Bus-Hersteller hat sich in den letzten Jahren auch einen Namen mit umweltfreundlichen Bussen gemacht: Yutong fertigt Plug-in-Hybrid-Busse von 10 bis 18 m und Batteriebusse von 6 bis 12 m Länge. Nach eigenen Angaben hat das Unternehmen in China bei den Plug-in-Bussen einen Marktanteil von 40 Prozent und bei den Batteriebussen von 20 Prozent. 2015 erhielt auch ein Brennstoffzellenbus die Marktzulassung für China. Die Brennstoffzelle dieses 12 m langen Solobusses wird mit Wasserstoff, welcher in acht 140-l-Gasflaschen gespeichert ist, gespeist. Ohne Nachtanken fahren sie 300 km weit.

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Geeignete IPCs sorgen für Stabilität in rauer Umgebung

Um das Herstellungsverfahren zu verbessern und die Produktionskontrolle transparenter und effektiver zu gestalten, hat das Unternehmen die bestehende Fertigungshalle in eine moderne und effiziente Smart Factory umgebaut. Neben dem Einsatz von MES als Produktionsmanagementsystem war es auch notwendig, Panel-PCs als HMI zu übernehmen und eine Netzwerkkommunikation im Fertigungsstandort zu etablieren.

Weil Stabilität ein wichtiger Kernpunkt bei der Produktion ist, beschloss die IT-Abteilung industrielle Produktplattformen zu wählen, um von hoher Leistung und niedrigen Ausfallraten zu profitieren. Denn die Fabrik bietet das typische, komplexe und raue Umfeld bei Produktionsprozessen, sodass dieses Projekt die Bereitstellung verschiedener Arten von Touch-Panel IPCs mit robusten Funktionen für verschiedene Maschinen-Anwendungen erforderte. Drahtgebundene und drahtlose Netzwerkanbindung der Geräte sollte möglich sein, um eine komplette Kommunikation zu allen angeschlossenen Modulen und/oder Systemen zu ermöglichen sowie auch periphere Daten mit zu erfassen. Zur Sicherstellung dieser Stabilität setzte der Systemintegrator industrielle drahtlose Geräte mit einer breiteren Netzabdeckung und einer höheren Leistungsabgabe ein.

Kleine und robuste Hardware

Eine Projektanforderung bestand zum einen darin, dass die neue Hardware klein und robust genug sein musste, um in der rauen Fabrikumgebung zu überleben. Zum anderen es war auch wesentlich, dass es keinen Zusammenbruch in der Kommunikation zwischen dem Produktionsbereich und dem Kontrollraum gibt. Für die Zwecke des Sammelns von Informationen über Vor-Ort-Ausrüstung sollte eine einheitliche HMI-Gesamtlösung mit ausreichend Standard Schnittstellen wie RS-232/422/485 und USB gefunden werden, um die bestmögliche Produktions-Kontrolle und Verwaltung zu erreichen.

Touch-Panel IPC – zuverlässig und robust

Entsprechend den unterschiedlichen funktionalen Anforderungen wurden zwei Touch-Panel IPCs der AMC – Analytik & Messtechnik GmbH aus Chemnitz ausgewählt, die als Thin Client (TPC-1551T) und als Hochleistungs-HMI-Plattform (TPC-1581WP) in der Werkhalle an den Anlagen und Maschinen eingesetzt werden. Diese empfangen die Echtzeit-Produktionsdaten und Arbeitsaufträge von Schlüsselmaschinen. Der TPC-1581WP bietet neben seiner besseren Rechenleistung zusätzlich die Möglichkeit hochauflösende Bilder und 3D-Zeichnungen darstellzustellen.

Beide Produkte haben die Zuverlässigkeit und Haltbarkeit, um einen reibungslosen Betrieb an produktionsnahen Arbeitsplätzen zu gewährleisten. Sie punkten durch ihr lüfterloses und flaches Design mit IP66-zugelassenem Frontplattenschutz, um Staub oder Fremdkörper zu vermeiden, die den Computer beschädigen. Ein breiter Betriebstemperaturbereich stellt sicher, Hochtemperatur-Schweißbedingungen auszuhalten (BSMI, CCC, CE, FCC Klasse A und UL). Auch sind die Geräte gegen elektromagnetische Störungen geschützt. Zusätzlich stehen eine Vielzahl an Schnittstellen zur Verfügung, um Peripheriegeräte wie Drucker, Scanner und Datenerfassungsmodule anzuschließen. Schließlich unterstützt die so genannte iDoor-Technologie, mit der die Systemfunktionen flexibel erweiterbar sind. In diesem Projekt wurden sie mit dem PCM-24S2WF-Kommunikations-WIFI-Modul ausgestattet, damit der TPC-1551T und der TPC-1881WP über WLAN-Funktionalität verfügen.

Drahtgebundene und drahtlose Netzwerkinfrastruktur

Neben den beiden Touch-Panel PC der TPC-xx51W und TPC-xx51T-Serie als HMI-Geräte kamen weitere Netzwerkgeräte wie Switche und WLAN-Router der EKI-Serie und Datenerfassungsmodule der ADAM-4000-Serie zum Einsatz. Damit wurden die drahtgebundene und eine drahtlose Netzwerkinfrastruktur aufgebaut. Das Remote I/O Modul ADAM-4055 wird beispielsweise zum Erfassen und Ausgeben digitaler E/A-Signale genutzt. Mit dieser Lösung lassen sich bestehende Produktionsmaschinen vernetzen, mit übergeordneten IT-Systemen kommunizieren und zusätzliche Daten erfassen.

Gute Leistung: niedrige Ausfallraten

Basierend auf industrietauglichen Produkten wie Touch Panel IPC, Switchen und Remote I/O Modulen konnte Yutong eine effiziente und kostengünstige Modernisierung seiner bestehenden Anlagen realisieren. Dies führte insgesamt zu einer effizienteren Produktion und effektiveren Steuerung und Überwachung der Produktionsprozesse inkl. Anbindung an moderne MES-ERP-IT-Systeme. Zusätzliche Unterstützung durch den Lieferanten hilft, die bestmögliche Kombination aus intelligentem Automatisierungsmanagement und dazu passenden Produkten zu finden sowie die schnelle Einrichtung der Komponenten vorzunehmen.

Mit niedrigen Ausfallraten beeindruckte AMC mit seinen TPC Touch-Panel IPCs den Kunden bereits früh in der Testphase. Zudem gelang es dem Bus-Hersteller seine Ressourcen nahtlos zu integrieren, ohne sich um Kompatibilität kümmern zu müssen. Dadurch konnten die Mitarbeiter sofort den Arbeitsfortschritt melden und in Echtzeit den Produktionsstatus besser kontrollieren. Die Ergebnisse stellten Yutong zufrieden: Produktivität und Produktionskapazität stiegen deutlich.

* Bernd Göbel, Geschäftsführer, AMC - Analytik & Messtechnik GmbH, Chemnitz

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