Weniger Hardware, mehr Freiheit beim HMI

In die Cloud verlagerte Steuerungen übernehmen die Aufgaben einer klassischen SPS – sie laufen aber nicht mehr auf einem Panel PC direkt an einem Arbeitsplatz in der Fertigung, sondern in einem Rechenzentrum. Das befindet sich entweder auf dem Firmengelände oder bei einem externen Dienstleister. Die Monitore direkt an der Fertigungslinie dienen nur noch der Visualisierung der an den dortigen Montageplätzen ablaufenden Arbeitsschritte. Auf ihnen wird keine Steuerungssoftware mehr gehostet.

Die Verlagerung von Maschinen- und Prozesssteuerungen in die Cloud ist eine logische Weiterentwicklung der Software-SPSen, die sich in den letzten zehn Jahren mehr und mehr etabliert haben. Im Gegensatz zu einer klassischen Hard-SPS benötigen Software-SPSen keine spezifische Hardware mehr als Basis, sondern können auf normalen PCs betrieben werden. Der Anwender kann für die SPS also seine ohnehin vorhandene IT-Infrastruktur nutzen. Das spart Kosten und erhöht die Flexibilität, da sich die Steuerung schnell und einfach an sich ändernde Produktionsbedingungen anpassen lässt. 

Cloud-Steuerung ist für große Anlagen ideal

Nachdem sich Software-SPSen immer weiter verbreiteten, war es nur eine Frage der Zeit, bis der nächste Schritt erfolgte: Die Auslagerung der Anlagensteuerung in die Cloud. „Das ist besonders bei komplexen Fertigungsanlagen sinnvoll“, meint Nils Stello, Geschäftsbereichsleiter HMI bei Rose Systemtechnik. Er verantwortet bei dem Unternehmen die Entwicklung und Fertigung von Panel-PC, Industriemonitoren, Steuergehäusen, Handbediengeräten sowie Geräteträgersystemen. Bei seinen Kundenbesuchen erfährt Stello aus erster Hand, was die Industrie aktuell beschäftigt. „Wir sind gerade mit einem namhaften Unternehmen im Gespräch, das sich vorstellen kann, in einigen Jahren seine gesamte Fertigung aus der Cloud zu steuern.“

Die Firma hat aktuell Panel-PC von Rose im Einsatz, die in einigen Jahren das Ende ihrer Lebensdauer erreichen werden. Nils Stello und seine Kollegen konzipieren deshalb schon jetzt die Nachfolge-Generation der Industrie-PCs und definieren dazu die Anforderungen an die Gehäuse der neuen Geräte.

Digital planen, intelligent produzieren

Engineering-Services werden zum Schlüssel für die Produktionsstätten der Zukunft: Digitale Zwillinge, KI-gestützte Simulation, IT/OT/ET-Integration und vorausschauende Wartung helfen Herstellern, Prozesse zu optimieren, Kosten zu senken und softwaredefinierte Produkte effizient zu fertigen.

Raghavendra K.A.

Kompaktere Gehäuseform eröffnet viele Optionen

Da durch den Einsatz einer virtuellen Steuerung auf den Panel-PCs in der Fertigung keine SPS mehr laufen muss, können die Gehäuse für die künftigen PCs des Kunden deutlich flacher als bisher entworfen werden. „Mit einer cloudbasierten Steuerung müssen die einzelnen PCs nicht mehr mit einem so leistungsstarken Prozessor wie heute ausgerüstet werden“, erklärt Nils Stello die Folgen der Virtualisierung. Bisher stieg die Verlustleistung des Mainboards von einer Panel-PC-Generation zur nächsten auf zuletzt etwa 45 W.

„Durch die Verwendung einer cloudbasierten Steuerung bräuchte man statt eines Mainboards nur noch ein Singleboard für den jeweiligen PC an der Fertigungslinie, und das hat eine Verlustleistung von lediglich rund 5 W“, so Stello. Das Board würde also kaum Wärme abgeben und damit gäbe es auch keinen Bedarf mehr für einen Rippenkühlkörper, der bisher viel Platz im Gehäuse der Geräte beansprucht.

„Ich habe durch die Verwendung eines Singleboards ganz andere Gestaltungsmöglichkeiten beim Gehäuse des Panel-PC“, erzählt Nils Stello. Der Anwender könnte zum Beispiel ein Edelstahlgehäuse wählen, was vorher unter Umständen problematisch gewesen wäre, weil Edelstahl sich zusätzlich aufheizt und die Wärme schlecht abzuleiten ist. Das kleine Beispiel zeigt anschaulich, wie sich der Bauraum im Gehäuse der Panel-PCs durch den Umstieg auf eine Cloud-Steuerung verändert.

Geringere Rechenleistung senkt die Gerätekosten

Eine cloudbasierte Steuerung erweitert also zum einen die Design-Optionen bei Panel-PCs und ermöglicht zum anderen eine wesentlich kompaktere Konstruktion der Geräte. Diese beanspruchen nicht nur viel weniger Bauraum in der Applikation – sie sind dank der kleineren Platine auch günstiger in der Herstellung. „Ein Singleboard kostet in der Anschaffung etwa ein Fünftel des Preises eines Mainboards“, beschreibt Stello das Einsparpotenzial. Bei komplexen Fertigungsanlagen mit einer Vielzahl von Geräten kommen schnell größere Summen zusammen.

Das geringe Gewicht von Panel-PCs in Anlagen mit cloudbasierter Steuerung wirkt sich auch auf die Auslegung des Geräteträgersystems aus, mit dem die Geräte an die Anwendung angebunden werden. Da die Tragarmsysteme wesentlich kleinere Lasten tragen müssen, können sie auch deutlich kleiner dimensioniert werden. „Wir bauen unser Geräteträger-Portfolio deshalb konsequent mit leichteren Ausführungen aus, die sich besonders für diese Anwendungen eignen.“ 

Thema ist schon länger auf der Agenda

Rose entwickelt seit über 40 Jahren anwendungsspezifische HMI-Komplettsysteme für verschiedenste Branchen. Die individuelle Beratung der Kunden und die enge Abstimmung mit ihnen ist fester Bestandteil der Arbeit von Nils Stello und seinen Kollegen. Mit dem Thema cloudbasierte Steuerungen und ihren Auswirkungen auf das eigene Produktprogramm beschäftigen sie sich schon seit einiger Zeit. In einigen Bereichen wird es Anpassungen und Veränderungen geben, in anderen nicht.

„Die Virtualisierung von Steuerungen wird erst einmal ein Nischen-Thema für einige wenige, große Unternehmen sein“, ist sich Stello sicher. Sie wird Rose umfassend bei der Transformation begleiten: „Wir entwickeln gemeinsam mit ihnen HMI-Lösungen, die die Vorteile virtueller Steuerungen hinsichtlich eines schlankeren, günstigeren Gerätekonzepts vollständig ausschöpfen.“