Brauche ich einen HMI-Panel-PC oder eine SPS-HMI?

Die Frage, ob eine SPS oder ein Panel-PC als HMI für die industrielle Automatisierungslinie verwendet werden soll oder nicht, beschäftigt Ingenieure in Fertigungsbetrieben schon seit mehreren Jahrzehnten. Speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS) wurden 1968 von Richard Morely erfunden und in den 1970er Jahren von der Firma Allen-Bradley eingeführt, die maßgeblich daran beteiligt war, die Vereinigten Staaten auf den Mond zu bringen. Seitdem haben sich SPS und HMI-Panel-Computer Seite an Seite entwickelt. Man könnte argumentieren, dass die SPS der Ausgangspunkt für Computer als „Ja/Nein“- oder „Auf/Zu“-Entscheidungsträger in der Industrie waren. Logik ist die Art und Weise, wie eine Steuerung aufgebaut ist, die einem System aus 1en und 0en ähnelt.

Konzept Übersicht

Was SPS und Panel-PCs gemeinsam haben, ist, dass es sich bei beiden um elektrische Logiksysteme handelt, die als Grundlage für die Steuerung anderer Systeme in der Maschinenautomatisierung verwendet werden können. Der Zusatz HMI (Human Machine Interface) beschreibt die Tatsache, dass sie auch als Kanal für die Interaktion von Menschen mit den zu steuernden Maschinen dienen können. Darüber hinaus ist die Schnittstelle der HMI in der Regel ein Touchscreen für einen Panel-PC, sie kann aber auch ein System von Tasten oder Schaltern sein, wie es bei älteren SPSen üblich ist.

In der Welt der industriellen Fertigung bezieht sich der Begriff HMI in der Regel auf das gesamte Steuerungssystem einschließlich des eigentlichen Computers oder SPS-Systems. In der Welt der Softwareentwickler, Programmierer oder UX-Designer bezieht sich eine HMI nur auf den Bildschirm und die Tasten oder die eigentliche sensorische Schnittstelle. Für die Zwecke dieses Artikels und für die Zielgruppe wird der Begriff HMI im Kontext der industriellen Fertigung verwendet.

Welche Gemeinsamkeiten gibt es zwischen der Verwendung eines HMI-Panel-PCs und einer HMI-SPS?

Externes Design

Einige SPS sehen genauso aus wie kleine Panel PC HMIs und sind auf den ersten Blick kaum von einem Panel Computer zu unterscheiden. Ältere SPS und/oder große SPS haben in der Regel eine Reihe von Schaltern und viele COM-Anschlüsse auf der Rückseite. Moderne PLCs und Panel PC HMIs haben in der Regel einen Touchscreen. Allerdings sind SPS in der Regel nicht für die Umgebungsbedingungen ausgelegt, denen ein Panel PC standhalten kann.

Aufgaben, die sie ausführen können

Sowohl eine SPS als auch ein Panel-PC können einen Fertigungsprozess steuern und beide können als Programmier-HMI dienen (Menschen, die den Fertigungsmaschinen sagen, was sie tun sollen). Während sich die typische „Kontaktplanlogik“ einer SPS von der eines Computers unterscheidet, können beide einige der gleichen Funktionen ausführen.

Eine SPS funktioniert über ein fortschrittliches Schaltfeld, das Steuersignale über elektrischen Strom an die Prozessausrüstung sendet. Das bedeutet, dass eine SPS zur Steuerung verschiedener Fertigungsprozesse auf der Grundlage von Sensoren und Gerätesignalen verwendet werden kann. Ein Industrie-Panel-PC kann alles, was ein SPS-System kann, arbeitet aber mit einer völlig anderen Technologie. Ein Industrie-Panel-PC benötigt eine Millisekunde, um ein Kontrollthema zu „durchdenken“, was bei einem elektrischen Signal einer SPS sofort möglich ist. Eine SPS hat jedoch eine begrenzte Anzahl von Entscheidungen, die sie gleichzeitig treffen kann. Daher ist eine SPS in der Regel besser für einfache, unveränderliche und örtlich begrenzte Fertigungsprozesse geeignet, während ein Panel PC HMI in der Regel besser für komplexere, häufig wechselnde und stark vernetzte Fertigungsprozesse geeignet ist.

Was sind die Unterschiede zwischen einem HMI Panel PC und einer HMI PLC?

Programmierung

PLCs – Wie bereits erwähnt, ist eine PLC kein Computer im eigentlichen Sinne, sondern arbeitet mit einer anderen Art von Technologie. Derzeit gibt es fünf Programmiersprachen für die Programmierung von SPS, die in der Norm IEC 61131-2 festgelegt sind. Es handelt sich dabei um Ladder Logic (Kontaktplan), Function Block Diagram (FBD), Structured Text (ST), Sequential Function Chart (SFC) und Instruction List (IL). Wenn Sie sich für eine SPS für Ihre Steuerungsschnittstelle entscheiden, müssen Sie sicherstellen, dass Sie sich innerhalb der von IEC 61131-2 vorgegebenen Systeme bewegen. Das Programmiersystem bleibt geschlossen.

Panel PCs – Es gibt viele Programmiersprachen, die für Panel PCs verwendet werden, wie C/C++, .NET, Python, PHP, Javascript und mehr. Die Möglichkeit, auf jeder gängigen Programmiersprache aufzubauen, verschafft der Panel PC HMI einen klaren Vorteil bei der Flexibilität von Softwareanwendungen. Das Programmiersystem bleibt offen.

Konnektivität und E/As

PLC HMI – Obwohl PLCs im Laufe der Jahre immer ausgefeilter geworden sind, verfügen sie im Allgemeinen immer noch über begrenzte E/As. Die am häufigsten verwendeten E/As sind Ethernet-, RS-232- oder RS-884-Anschlüsse. Darüber hinaus können sie über Leitungsein- und -ausgänge, Stromversorgung und manchmal USB-Anschlüsse verfügen. Die neuesten SPS können zwar über Fernsignalisierung angesprochen werden, sind aber nicht mit dem Internet verbunden. Dies kann für einige ein Sicherheitsvorteil und für andere ein betrieblicher Nachteil sein.

Panel PC HMI – Panel PCs können mit nahezu jeder Art von E/A ausgestattet werden, die Sie wünschen. Aus Gründen der Effizienz und der Kosten werden sie jedoch in der Regel so gebaut, dass sie nur die minimal benötigten E/As haben. Viele Panel-PCs verfügen jedoch über einen Erweiterungsport oder einen Mini-PCI-e-Anschluss, der spätere Konfigurationsanpassungen ermöglicht. Der wichtigste Konnektivitätsvorteil, den ein Panel PC HMI für den Fertigungsprozess mit sich bringt, ist, dass er mit Industrie 4.0 oder dem IIoT (Industrial Internet of Things) verbunden werden kann. Das bedeutet, dass gesetzliche Anforderungen mit Echtzeit-Tracking erfüllt werden können, während gleichzeitig die Effizienz durch mehr Eingaben gesteigert wird.

Rechenleistung und Speicherplatz

Aufgrund der unterschiedlichen Technologie können PLCs einige Aufgaben schneller ausführen als ein Panel PC HMI am Steuer. Denken Sie daran, dass ein Kind mit einer kleineren Masse schneller schalten oder wenden kann als ein Erwachsener, der eine größere Masse hat. Die gleiche Analogie gilt für Verarbeitungsleistung und Speicherplatz. Eine kindliche SPS ist gut darin, sich nur auf die unmittelbare Aufgabe zu konzentrieren, während das „Erwachsenengehirn“ eines Panel PC HMI in der Lage ist, viele externe Überlegungen mit einzubeziehen.

Fazit

Wenn Ihr Herstellungs-, Verarbeitungs- oder Verpackungsbetrieb einen Prozess hat, der nicht mit externen Systemen interagieren muss, sich nicht ändert und relativ einfache Maschinen hat, ist eine SPS-HMI zur Steuerung Ihrer Maschinen vielleicht die richtige Wahl. Wenn Sie Prozesse haben, die auf intelligenten Daten aufbauen, sich regelmäßig ändern und immer komplexer werden, benötigen Sie wahrscheinlich eine Panel PC HMI. Wenden Sie sich an einen sachkundigen Teguar-Kundenbetreuer, der Ihnen mit Rat und Tat zur Seite steht. Und wenn er die Antwort nicht weiß, können Sie sich an einen Produktmanager oder Vertriebsingenieur von Teguar wenden.