HMI System als Smart Factory Plattform bei Bushersteller

Touch Panel Systeme von AMC

Intelligente HMI Lösungen auf Basis industrietauglicher All-in-One Touch Panel PC Systeme sind inzwischen Standard Plattformen zur Verbindung von Maschinen und Anlagen mit übergeordneten MES/ERP-Systemen zur effizienten Kontrolle und Planung von Produktionsprozessen. Häufig sind diese in älteren Anlagen zusätzlich zu vorhandenen Steuerungen nachträglich zu implementieren, um diese den aktuellen Anforderungen an moderne Produktionssysteme anzupassen bzw. diese zu integrieren. Nachfolgendes Applikationsbeispiel soll dies näher veranschaulichen.

Ausgangszustand

Chinas Yutong Bus Group ist ein großes Produktionsunternehmen, das mit zu den führenden Busherstellern weltweit zählt. Seine Bus-Produkte werden in mehr als einhundert Länder und Regionen exportiert. Um das Herstellungsverfahren zu verbessern und die transparente Produktionskontrolle effektiver zu ermöglichen, beabsichtigte das Unternehmen, die bestehende Fertigungshalle in eine moderne und effiziente Fabrik umzubauen. Neben dem Einsatz von MES als Produktionsmanagementsystem war es auch notwendig, Panel PCs als HMI zu übernehmen und eine Netzwerkkommunikation im Fertigungsstandort zu etablieren.

Chinas Yutong Bus Group - Bushersteller (Bild-Quelle Yutong)

Aufgrund der Stabilität schloss die IT-Abteilung dieses Unternehmens kommerzielle Computer aus und beschloss, industrielle Produktplattformen zu wählen, die die Vorteile von hoher Leistung und niedrigen Ausfallraten aufweist. 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 Module und/oder Systemen zu ermöglichen und 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.

Systemanforderungen

Der Kunde hatte mehrere Vorgaben für dieses Projekt. Nicht nur musste die neue Hardware klein und robust genug sein, um in der rauen Fabrikumgebung zu überleben, 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 optimale Produktions-Kontrolle und Verwaltung zu erreichen.

Stuktur des HMI-System am Produktionsstandort

Systembeschreibung

Entsprechend den unterschiedlichen funktionalen Anforderungen wurden zwei Touch Panel IPC 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. Zum Beispiel haben sie folgende Eigenschaften:

  • lüfterloses und flaches Design mit IP66-zugelassenem Frontplattenschutz, um Staub oder Fremdkörper zu vermeiden, die den Computer beschädigen;
  • Einen breiten Betriebstemperaturbereich, um Hochtemperatur-Schweißbedingungen auszuhalten; (BSMI, CCC, CE, FCC Klasse A und UL) und um Geräte gegen elektromagnetische Störungen zu schützen.
  • Zusätzlich eine Vielzahl an Schnittstellen, um Peripheriegeräte wie z.B. Drucker, Scanner und Datenerfassungsmodule anzuschließen
  • Unterstützung der innovativen iDoor-Technologie, mit der die Systemfunktionen flexibel erweitert werden können. 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.

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 mit zum Einsatz. Durch die Switche und WLAN-Router wurde 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 können bestehende Produktionsmaschinen  vernetzt werden, mit übergeordneten IT-Systemen kommunizieren und zusätzliche Daten erfasst werden.

Schlussfolgerung

Basierend auf industrietauglichen Produkten wie Touch Panel IPC, Switchen, Remote I/O Modulen u.a. kann eine effiziente und kostengünstige Modernisierung bestehender Anlagen in Unternehmen realisiert werden. Dies führt zu einer effizienteren Produktion und effektiveren Steuerung und Überwachung der Produktionsprozesse inkl. Anbindung an moderne MES-ERP-IT-Systeme.

Bild IoT Produkte für Smart Factories

Zusätzliche Unterstützung durch den Lieferanten hilft, die optimale Kombination aus intelligentem Automatisierungsmanagement und dazu passenden Produkten zu finden sowie die schnelle Einrichtung der Komponenten vorzunehmen. Mit den niedrigsten Ausfallraten beeindruckte die hervorragende Leistung der TPC den Kunden bereits früh in der Testphase. Zweitens ermöglichen die umfassenden Produkte dem Hersteller, seine Ressourcen nahtlos zu integrieren, ohne sich um Kompatibilität zu kümmern, während die Mitarbeiter sofort den Arbeitsfortschritt melden und in Echtzeit den Produktionsstatus besser kontrollieren und so die Produktivität deutlich steigern können. Die zufriedenstellenden Ergebnisse ermöglichten es dem Hersteller seine Produktionskapazität zu erhöhen.

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