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Hardware

Was bei der Spezifizierung von HMIs wichtig ist

Welche Faktoren sollten bei der Spezifizierung von HMIs berücksichtigt werden? Patrick Neuhalfen, HMI-Experte von Eaton, gibt einen Überblick.

Welchen Mehrwert spezialisierte HMI-Hersteller anbieten können und worauf man bei der Spezifizierung von HMIs achten sollte, erklärt uns Patrick Neuhalfen, Associate Product Line Manager für die HMI-Lösungen von Eaton:

HMI: Visionen verwirklichen

Die zunehmende Automatisierung und Datenerfassung in der Industrie hat zu einer viel stärkeren Nutzung von Schnittstellen zwischen Menschen und Maschinen geführt, aber es gibt keine Universallösung, da jede Anwendung unterschiedlich ist – nicht selten gibt es sehr spezifische Anforderungen an die HMI.

Änderungen der Zoneneinteilung

Wechselnde Marktanforderungen und Herausforderungen erhöhen den Druck auf die Anlagenbetreiber, die Kosten zu senken. Eine Neubeurteilung der Ex-Zonen kann hier erhebliche Vorteile bringen. Ein einziger Fehler in der Kette von Ex-Zoneneinteilung, Produktauswahl, Installation und vorgeschriebener Wartung können katastrophale Folgen hervorrufen.

Normen bestimmen im Wesentlichen die Entwicklung eines Produkts oder definieren Anforderungen an die Installation oder Wartung. Allerdings unterliegen sie fortlaufenden Änderungen. Dies kann z.B. durch neue technologische Erkennisse oder als Reaktion auf Unfälle erfolgen.

Die Anforderungen steigen

In der Regel kann man sagen, dass die Anforderungen stetig strenger werden. D.h. ein Produkt, das vor einigen Jahren auf den Markt gebracht wurde, kann den heutigen Anforderungen ggf. nicht mehr genügen und darf evtl. nicht mehr in Verkehr gebracht werden. Allerdings gibt es einen Bestandschutz, d.h. Installationen im Feld dürfen weiter betrieben werden, selbst wenn sie nach neuesten Normen nicht mehr für sicher angesehen werden.

Besser auf Nummer sicher gehen

Um die Gefahr und Mensch und Unternehmen so gering wie möglich zu halten verfolgen wir die Philosophie „Safety first“. Auch wenn z.B. ein Ex-Bereich vermeintlich als Zone 2 beurteilt wird, kann ein Einsatz eines für Zone 1 zugelassenen Gerätes Sinn machen. Dadurch wird ein möglicher Fehler bei der Ex-Zoneneinteilung ausgeschlossen und man kann sich durch die erhöhten Sicherheitsanforderungen auch relativ sicher sein, dass das Produkt über seine gesamte Lebensdauer den gestiegenen Anforderungen der Normen entspricht. Außerdem können Unternehmen die Bescheinigungen für Atex Zone 2 selber ausstellen. Im Gegenzug werden Zone-1-Produkte extern durch eine zuständige Behörde zertifiziert, was das Risiko möglicher Designfehler deutlich reduziert.

Der ausschließliche Einsatz von Zone-1-Equipment verhindert, dass ein mobiles Geräte den Weg in eine nicht dafür vorgesehenen Ex-Atmosphäre findet. Mögliche fatale Fehler, z.B. wenn ein HMI neu aufgestellt wird, werden hier von vorne herein ausgeschlossen.

Vorteile des modularen Designs

Mögliche Fehlerquellen zu antizipieren und sich während der Entwicklung auf eine kundenfreundliche Installation und Wartung zu konzentrieren, ist eine Möglichkeit, wo spezialisierte Firmen einen Mehrwert bieten können. Nach der Meinung von Eaton sollte jedes Unternehmen die Sicherheit der Mitarbeiter mit höchster Priorität behandeln. Allerdings ziehen Lösungen für Ex-Zone 1 höhere Anschaffungskosten mit sich als für eine Zone 2. Wir haben uns also entschlossen, eine Option zu entwickeln, die langfristig die Kosten unter Kontrolle hält, ohne Abstriche bei der Sicherheit in explosionsgefährdeten Bereichen zu machen. Die Lösung, die vom Gecma-Team entwickelt wurde, setzt auf das Konzept eines modularen HMI-Designs:

  • Durch diesen Ansatz werden die Ausfallzeiten und Instandhaltungskosten so gering wie möglich gehalten.
  • Vorteile bei Service sowie hohe Flexibilität und Konfigurierbarkeit liegen auf der Hand.
  • Ebenso ist eine spätere Umrüstung möglich um sich neuen Anforderungen anzupassen. Z.B. kann ohne Aufwand ein Thin Client gegen KVM-Technologie im Feld getauscht werden.
  • Aus mechanischer Hinsicht haben Anlagenbetreiber ebenfalls viele Möglichkeiten. Diverse Gehäuse und Montageoptionen bieten Lösungen für jede Gegebenheit.

Fachkompetenz im Bereich Zertifizierung

Ein weiterer Bereich, wo spezialisierte HMI Hersteller einen Mehrwert schaffen können, ist die Fachkompetenz im Bereich Zertifizierungen. Es existieren eine große Anzahl von internationalen Richtlinien und Normen die Industrieanwendungen und die Geräte definieren. Diese zu verstehen und richtig zu interpretieren erfordert spezielle Kenntnisse und Erfahrung.

Eaton unterstützt hier mit seiner Fachkompetenz im Bereich Atex, Iecex etc. seine Kunden. Dies ermöglicht eine zielgerichtete Beratung und die Realisierung von kundenspezifischen Lösung. Unsere Expertise kann hier den bestmöglichen Support bieten. Basierend auf fundierten Kenntnissen über Anwendungen und die damit verbundenen Zertifizierungsanforderungen, können wir Lösungen genau auf die Bedürfnisse des Kunden und den Rechtsvorschriften abstimmen.

Spezifizierung von HMIs – Erwartungen vs. Realität

Branchenkenntnisse and das Erkennen der Kundenbedürfnisse ist essentiell. "Manchmal kann ein Mehrwert relativ einfach geschaffen werden, z.B. stehen Decken- und Wandhalterungen für Offshore-Anwendungen zur Verfügung, gerade dort, wo auf engstem Raum Lösungen realisiert werden müssen", sagt Patrick Neuhalfen. "Ein weiteres aktuelles Beispiel unterstreicht Eatons Fachkompetenz. Bei einer Öl- und Gas Applikation (Ex-Zone 1) in Kasachstan werden die HMI-Geräte Temperaturen von bis zu -40°C ausgesetzt. Standardlösungen können bei diesen Temperaturen nicht funktionieren.“

Bei diesem Projetk arbeitete Eaton direkt mit der Projektleitung des Kundendienstleisters zusammen um eine maßgeschneiderte Lösung zu entwickeln. Eaton führte auch eine Machbarkeitsstudie durch, um sicherzustellen, dass der empfohlene Ansatz praktikabel ist, indem es die Umsetzung der Kundenerwartungen in allen Punkten überwacht und einen klaren Lieferzeitplan festlegte.

Eine erfolgreiche Umsetzung

Das speziell entwickelte HMI ist in der Lage, bei Temperaturen von -40°C zu arbeiten, und erforderte daher eine Re-Zertifizierung, um die Konformität gemäß Atex, Iecex und Eac zu gewährleisten. Eine interne Heizung wurde integriert um einen zuverlässigen Betrieb zu gewährleisten und eine minimale Temperatur von 0°C im Inneren der HMIs aufrechtzuerhalten. Um die Qualitiät der kundenspezifischen Gehäuse zu gewährleisten, wurden diese gegen Staub und Wasser getestet (IP66). Anschließend wurde noch eine umfassende Systemzertifizierung durchgeführt, die als Grundlage der vom Kunden geforderten EAC Kennzeichnung diente.

Eaton hat vor kurzem eine HMI-Lösung entwickelt, die bei Temperaturen von -40°C betrieben werden kann.

Schlussfolgerung

HMIs sind heute ohne Zweifel eines der wichtigesten Bestandteile jeder modernen Herstellungs und Verarbeitungsanwendung. Weltweit gibt es mehrere bewährte Beispiele, die die Wirksamkeit und die positiven Auswirkungen einer zuverlässigen und innovativen Informationsbereitstellung hervorheben. Aber Daten und Informationsübermittlung sind nur ein Teil der Gleichung. Ohne die richtige Hardware und Unterstützung können die erwarteten Vorteile verloren gehen, da Kosten, Ausfallzeiten und Wartung ins Spiel kommen.

Standardlösungen sind möglich, aber speziell auf Kundenanforderungen entwickelte Systeme sind wesentlich effektiver. Möchte man das bestmögliche Ergebnis zu erzielen, benötigt man eine effizientes Projektierungs- und Support-Team mit ausgeprägter Fachkompetenz.