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Die Auswahl eines HMI-Bildschirms erfolgt unter Berücksichtigung von sechs gleichzeitig bestehenden, teils widersprüchlichen Kriterien. Höhere Helligkeit erhöht die Innentemperatur, dickeres Deckglas verbessert die Haltbarkeit, verringert aber die Berührungsempfindlichkeit, und ein größeres Panel führt zu einer seriellen Schnittstelle. Käufer, die diese Konflikte in der richtigen Reihenfolge lösen – zuerst die Umgebungsbedingungen, dann das Panel und zuletzt die Schnittstelle – erhalten eine Maschinenschnittstelle, die den Anforderungen der jeweiligen Umgebung standhält, anstatt lediglich in den Ausschnitt zu passen.
Es handelt sich um die Anzeige- und Touchscreen-Einheit, mit der ein Bediener eine Maschine bedient.
Ein HMI-Bildschirm vereint ein Anzeigemodul, einen Berührungssensor, ein Deckglas und die mechanische Schnittstelle zur Montage im Bedienfeld. Er ist nicht die Steuerung selbst: Die speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) oder die Maschinensteuerung erzeugt die Benutzeroberfläche, der Bildschirm stellt diese dar und nimmt Eingaben entgegen. Diese Trennung ist bei der Auswahl wichtig, da sie festlegt, welche Entscheidungen in die Zuständigkeit des Bedienfeldlieferanten und welche in die des Steuerungssystemlieferanten fallen.
Für den Käufer bedeutet die praktische Definition, dass die Baugruppe in das Gehäuse eingeschlossen, aus der Arbeitsentfernung des Bedieners abgelesen, mit den verwendeten Handschuhen berührt und an einen Host angeschlossen werden muss, dessen Ausgang bereits festgelegt ist.
Sechs Bedingungen legen die Spezifikation fest, noch bevor ein Datenblatt geöffnet wird.
Entscheidend sind die Umgebungshelligkeit am Bildschirm, die Innentemperatur des Bildschirms, der Betrachtungsabstand des Bedieners und die kleinsten erkennbaren Details, die Art der Handschuhe und die Reinigungsmaßnahmen, die Kabellänge zum Host sowie der Betriebszyklus und die erwartete Lebensdauer. Jeder dieser Faktoren ist messbar oder abschätzbar und schränkt die Auswahlmöglichkeiten ein.
Käufer, die mit einer Panelgröße beginnen, greifen in der Regel später auf diese Bedingungen zurück, nachdem die mechanische Konstruktion feststeht – dann sind Änderungen kostspielig. Sie von Anfang an in die Anforderungen aufzunehmen, spart eine Stunde Zeit und verhindert dies.
Die Zeichenhöhe bestimmt die Größe, der Inhalt die Auflösung.
Die Bedienoberfläche einer Maschine wird in den meisten Installationen aus einer Entfernung von 500 mm bis 1,000 mm abgelesen, bei Verwendung eines Bedienpults oder einer großen Steuerstation aus größerer Entfernung. Die relevante Spezifikation ist die Höhe des kleinsten Zeichens in dieser Entfernung, die, sobald der Pixelabstand des Panels bekannt ist, in die Pixelanzahl umgerechnet wird. Eine höhere Auflösung ist nur dann sinnvoll, wenn die Inhalte tatsächlich sehr detaillierte Informationen enthalten: Trenddiagramme, Signalverläufe, Kamerabilder oder umfangreiche Diagnosetabellen.
Ein praktisches Vorgehen besteht darin, die Größe anhand der Lesbarkeitsanforderungen festzulegen und anschließend zu prüfen, ob die gewählte Auflösung die höchste Pixeldichte in der Benutzeroberfläche ohne Skalierung ermöglicht. Die Skalierung ist der versteckte Kostenfaktor: Eine für eine bestimmte Auflösung konzipierte und auf eine andere skalierte Benutzeroberfläche verliert an Klarheit und führt oft zu Verzögerungen.
Die Lesbarkeit ist ein Verhältniswert, keine Leuchtdichteangabe.
Eine Maschine in einer hellen Produktionshalle konkurriert mit der Deckenbeleuchtung und im Freien mit direkter Sonneneinstrahlung. Was das Auge des Bedieners erreicht, ist das vom Display emittierte Licht plus das von dessen Vorderseite reflektierte Licht, wobei bei hoher Umgebungshelligkeit der reflektierte Anteil überwiegt. Entspiegelungsbehandlungen streuen die Reflexionen, Antireflexbeschichtungen reduzieren sie, und optische Verklebungen beseitigen interne Reflexionen zwischen Display und Deckglas.
Die Konsequenz für die Auswahl ist, dass ein Panel mit mittlerer Helligkeit und der richtigen Frontoberfläche ein helleres Panel mit glänzender, unbeschichteter Front übertreffen kann – und das bei geringerem Stromverbrauch und niedrigerer Innentemperatur. Bei tatsächlich hohem Umgebungslichtpegel sollte die Spezifikation die Kontrastanforderung unter diesen Bedingungen angeben, anstatt einen Nits-Wert.
Der Handschuh bestimmt die Touch-Technologie häufiger als die Benutzeroberfläche.
Die projizierte kapazitive Touch-Technologie mit optimiertem Profil eignet sich für dünne Untersuchungs- oder Nitrilhandschuhe und liefert optimale optische Ergebnisse. Dicke Arbeitshandschuhe, nasse Hände und starke Verschmutzung reduzieren die Kopplung unter den Wert, der durch die Optimierung nicht mehr wiederherstellbar ist. In solchen Fällen sind resistive Bedienfelder oder Hybridlösungen mit physischen Tasten die praktikablere Wahl. Bei der Bedienung der Maschine im laufenden Betrieb ist es am sichersten, die am häufigsten genutzten Funktionen auf physischen Bedienelementen zu platzieren und die Touch-Oberfläche für Einstellungen und sekundäre Bildschirme zu reservieren.
Die Validierung sollte mit den Handschuhen des Kunden und auf nasser Oberfläche auf der Produktionsglasstärke erfolgen, nicht mit einem bloßen Finger auf einem Bewertungsmuster.
Wählen Sie die Schnittstelle anhand des Host-Ausgangs und der Kabelführung.
Wenn der Host einen Standard-Videoausgang bereitstellt, entfällt durch ein Display mit integriertem Timing-Controller die Konvertierungsstufe und die damit verbundene Latenz. Bei einem Abstand von einem Meter oder mehr zum Display ist eine Differenzialverbindung wie LVDS oder eine Serialisierungsverbindung über ein einzelnes Adernpaar die zuverlässige Wahl; paralleles RGB eignet sich für kurze interne Kabelstrecken. Der Stecker sollte eine sichere Verriegelung aufweisen und das Kabel einen definierten Biegeradius besitzen, da ein Bedienfeld häufiger gewartet wird als ein Endgerät.
Die Auswahl der Schnittstellen und deren Distanzgrenzen sollten vor der Freigabe des mechanischen Designs überprüft werden, da die Position des Steckers und die Kabelführung davon abhängen.
Das Panel erfasst das Klima des Gehäuses, nicht das des Raumes.
Ein abgedichtetes Bedienfeld kann 10 bis 20 Grad wärmer als die Raumtemperatur sein, und die Hintergrundbeleuchtung trägt zusätzlich zur Wärmeentwicklung bei. Die Spezifikation sollte die interne Lufttemperatur am Display, die Anforderungen an den Kaltstart und den erwarteten Betriebszyklus angeben, da diese die Temperaturschwankungen und die erreichbare Lebensdauer der Hintergrundbeleuchtung bestimmen. Die Abdichtung ist eine Eigenschaft der montierten Frontplatte: Die Dichtung bzw. die verklebte Frontplatte, die Blende und die Gehäuseoberfläche ergeben zusammen die IP-Schutzart, die für die Reinigung und Desinfektion relevant ist.
Wird die Maschine mit Wasserstrahlen oder Chemikalien gereinigt, sind die Materialien der Frontbaugruppe ebenso wichtig wie die Leistungsklasse, und die Reinigungsmittel sollten in den Anforderungen aufgeführt werden. Das dem Modul zugrunde liegende Qualitätssicherungssystem ist auf der Seite „Qualitätszertifizierungen“ dokumentiert , und Installationshinweise finden Sie auf der Seite „Häufig gestellte Fragen“.
Entwerfen Sie den Ersatzpfad, solange die Konstruktion noch offen ist.
Von einer Maschinen-HMI wird eine Lebensdauer von mindestens zehn Jahren erwartet. Daher sollte die Spezifikation die minimale Leuchtdichte nach einer bestimmten Betriebsdauer bei der tatsächlich verwendeten Helligkeit angeben. Die Konstruktion sollte zudem einen Austausch der Frontblende ohne Demontage des Gehäuses ermöglichen. Auch die Versorgungssicherheit ist ein Auswahlkriterium: Ein Standardpanel mit dokumentierter Ankündigung der Produktabkündigung ist über zehn Jahre hinweg wertvoller als eine nur geringfügig bessere Spezifikation eines Bauteils von einem einzigen Hersteller.
Servicezugang, Steckerposition und Kabelspiel sind Teil derselben Entscheidung, da die Kosten eines Reparatureinsatzes in der Regel den größten Kostenfaktor bei einem Ausfall im Feld darstellen.
Werkzeugkosten und Ausbeute sind entscheidend, nicht der Panelpreis.
Die sichtbaren Kostentreiber sind das Bedienfeld, der Touchsensor und das Deckglas. Kostenfaktoren, die das Programmbudget beeinflussen, sind die Werkzeugkosten für das Deckglas, die Ausbeute beim Kleben, die Anzahl der unterschiedlichen Teilenummern, die durch die Variation des Designs innerhalb einer Maschinenfamilie entstehen, und der Validierungsaufwand, der sich bei den Varianten erhöht. Die Standardisierung von Bedienfeld, Touch-Einheit und Benutzeroberfläche bei gleichzeitiger Variation von Form und Aufdruck des Deckglases ist in der Regel die kostengünstigste Methode, eine Produktfamilie abzudecken.
Auch die Leistungs- und Wärmeentwicklung verursacht Kosten: Ein helleres Panel benötigt eine größere Stromversorgung und einen besseren Wärmepfad, und beides wird erst später im Programm berücksichtigt, wenn es in der ursprünglichen Kostenschätzung nicht enthalten war.
Bitte bestätigen Sie diese zehn Punkte, bevor das Design endgültig festgelegt wird.
Umgebungslicht am Bildschirm und der unter diesen Bedingungen erforderliche Kontrast.
Die interne Lufttemperatur am Display und die Kaltstartanforderung.
Betrachtungsabstand und kleinstes Zeichen, das lesbar sein muss.
Handschuhtyp, Reinigungsmittel und Versiegelungsmethode.
Host-Ausgang, Kabellänge und Steckerposition.
Bildschirmgröße und Auflösungsklasse, wobei der Bildschirm mit der höchsten Pixeldichte auf Skalierung geprüft wird.
Die Handschuhe verfügen über eine Touch-Technologie und physische Tasten für wichtige Funktionen.
Materialien für die Frontmontage, einschließlich Beschichtung und Bedruckung, sowie deren Anforderungen an die Haltbarkeit.
Die angestrebte Lebensdauer wird als Leuchtdichte-Untergrenze bei der Betriebshelligkeit angegeben.
Service- und Lieferplan, einschließlich Einstellungsmitteilung und Ersatzvorschlag.
Zu den Normen, die die Spezifikation unterstützen, gehören der Rahmen für die interne Elektroniksicherheit nach IEC 62368-1 und die EU-EMV-Richtlinie für die fertige Maschine. Anforderungen an die Montage werden vom IPC , Gehäuse- und Gerätekonventionen von NEMA und Leitfäden für Steuerungsplattformen von Anbietern wie Rockwell Automation und Siemens veröffentlicht . Richtlinien zur statischen Entladung beim Umgang mit den Modulen werden von der EOS/ESD Association herausgegeben.
Was ist ein HMI-Bildschirm?
Es handelt sich um die Anzeige- und Touch-Einheit, mit der ein Bediener eine Maschine bedient: ein Anzeigemodul, ein Berührungssensor, ein Deckglas und eine Montageschnittstelle, die in das Bedienfeld integriert sind. Die Steuerung erzeugt die Benutzeroberfläche; der Bildschirm stellt sie dar und nimmt Eingaben entgegen, weshalb beide separat spezifiziert werden.
Worin besteht der Unterschied zwischen einer SPS und einem HMI?
Die SPS (Speicherprogrammierbare Steuerung) ist die Steuereinheit, die die Maschinenlogik ausführt; die HMI (Human-Machine Interface) ist die Schnittstelle, die den Status anzeigt und Eingaben des Bedieners entgegennimmt. Im Hinblick auf die Auswahl bestimmt die SPS den Host-Ausgang und die verfügbare Schnittstelle, während die HMI die Entscheidungen bezüglich Bedienfeld, Touch-Bedienung und Versiegelung trifft.
Was kostet ein industrielles HMI-Display?
Der Stückpreis hängt von der Panelgröße und -auflösung, der Helligkeit, der Farbtemperatur, der Touch-Technologie und der Frontblende ab. Die größten Kostenfaktoren eines Programms sind die Werkzeuge für das Deckglas, die Ausbeute beim Bonden, die Anzahl der verschiedenen Varianten und deren Validierung. Daher reduziert die Standardisierung der Komponenten innerhalb einer Maschinenfamilie in der Regel die Gesamtkosten.
Benötigt ein HMI ein Display mit hoher Helligkeit?
Nur bei wirklich hoher Umgebungshelligkeit. Die Lesbarkeit hängt vom Verhältnis der emittierten Leuchtdichte zum reflektierten Licht ab. Daher kann eine entspiegelte, geklebte Frontplatte ein helleres, glänzendes Display bei geringerem Stromverbrauch und niedrigerer Innentemperatur übertreffen. Geben Sie den Kontrast anhand der Installationsbedingungen und nicht anhand der Helligkeitszahl in Nits an.
Senden Sie die Maschinenbedingungen – Umgebungslicht, Innentemperatur, Betrachtungsabstand, Handschuhe und Kabellänge – an CDTech; die Antwort wird die Kombination aus Bedienfeld, Touchscreen und Schnittstelle vorschlagen und die erforderlichen Werkzeuge erläutern.
Kontaktieren Sie [email protected] oder nutzen Sie die Kontaktseite ; industrielle Displayklassen sind unter industrielle LCD-Displays aufgeführt.
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