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Ende der Gemütlichkeit

Ex-geschützte Bediengeräte in rauer Umgebung
Ende der Gemütlichkeit

Früher wurden Computer wie rohe Eier behandelt. Doch diese Zeit ist vorbei: Bediensysteme und Industrie-PCs wurden aus den industriellen Wohlfühloasen verbannt und müssen jetzt ihren Dienst unter rauen Umgebungsbedingungen in der Arktis oder in Wüstengebieten verrichten. Hierfür hat Stahl seine Exicom-Serie mit einigen nützlichen Features ausgestattet.

Autor Horst Friedrich Director Product Management and Software Development, R. Stahl

Es war einmal in der guten alten Zeit, da wurden Computer beinahe behandelt wie geschätzte Lebensmittel: „Kühl und trocken lagern“, lautete die übliche Devise. Dass empfindliche Rechner nur an gut geschützten Orten standen, war praktisch durchweg selbstverständlich. Nicht nur die größeren Vertreter ihrer Art genossen nicht selten sogar den Luxus eigener klimatisierter Gemächer. In Serverräumen lebt diese Tradition bis heute fort – doch für das gemeine Elektronenhirn von nebenan ist diese Idylle nur noch ein ferner Traum.
Fürs Fußvolk der Prozessoren-Zunft, das unermüdlich seinen Frondienst im Alltag in der Industrie versieht, sind längst härtere Zeiten heraufgezogen. Speziell für Bediengeräte – die großteils inzwischen PC-basierte HMI-Systeme, also eigentlich Erben privilegierter Ur-Computer sind – ist das Komfort-Bit ein für alle Mal gekippt. Viele Maschinen und Anlagen werden im Freien betrieben, wo jetzt das Gegenteil der früheren Gemütlichkeit die Regel ist. Die Formel lautet also nun: „Man sollte besser immer mit dem Schlimmsten rechnen.“
Mitgefangen, mitgehangen
Komplexe Maschinen werden zunehmend gemeinsam mit der erforderlichen Steuerungs-, Beobachtungs- und Bedienausrüstung auf einem fertig konfigurierten Gestell ausgeliefert. Hierzu gehört neben einem Schaltschrank mit Automatisierungs- und Energieverteilungskomponenten auch HMI-Technik. Als Teil des Gesamtpakets hat sie deshalb nicht mehr die Wahl, problematischen Einsatzbedingungen der Maschine aus dem Weg zu gehen. Insbesondere Öl- und Gasapplikationen bringen notorisch Zusatzanforderungen durch Aufstellort und Witterung mit sich, die zur branchenüblichen Grundvoraussetzung einer explosionsgeschützten Auslegung hinzukommen. Einschlägige Beispiele finden sich im Rigfloor-Bereich, bei Bohrständen, Slick- und Wirelines, Separatoren und LNG-Kompressoren oder Anlagentechnik in und um Tankfarmen herum. Bei Transportmaschinen, Verladearmen, Abfüllbühnen und zahlreichen weiteren Maschinen auch in ganz anderen Industrien kann die Einsatzumgebung ebenfalls besondere Herausforderungen mit sich bringen. Bedien- und Beobachtungssysteme müssen diesen durch spezielle Ausstattungsmerkmale und durchdachtes Engineering begegnen.
Klimawandel im Griff
Die weiter steigende Anzahl industrieller Anwendungen in und nahe der Polarregion zum Beispiel macht es notwendig, dort einzusetzende technische Ausrüstung auch auf extreme Tieftemperaturen einzurichten. In Skandinavien, Kanada oder Russland geben Kundenanforderungen für Bedienplätze inzwischen vor, auch bei Umgebungstemperaturen bis -40 °C noch einen zuverlässigen Betrieb zu ermöglichen. HMI-Systeme müssen dazu unter anderem mit speziellen Dichtungen ausgestattet werden und außerdem etwa auf außen liegende Kunststoffmaterialien verzichten. Wird dann noch eine integrierte Heizung vorgesehen, bleiben auch enorme Kältegrade für Geräte wie die Operator Interfaces der Exicom-Serie 200 von R. Stahl tolerabel. Integrierte Heizungen sind ebenfalls ganz wesentlich, um einem weiteren witterungsspezifischen Anforderungsprofil gerecht zu werden, nämlich dem Einsatz bei – mehr oder wenig häufig – wechselnden Temperaturen. Gerade im Freien ist dabei vielerorts zusätzlich kondensierende Feuchtigkeit ein Problem. Begegnen lässt sich dem neben der Heizung vorzugsweise mit integrierten Klimastutzen, wie sie beispielsweise für Panel-PCs der Exicom-Serie 400 von R. Stahl angeboten werden.
Rau und rau gesellt sich gern
Zu guter Letzt ist heute auch das andere Extrem, also große Hitze, durch die wachsende Bedeutung von Märkten wie Brasilien, den Anrainern des Persischen Golfs oder südostasiatischer Staaten wie Malaysia ein gewohntes Phänomen. In diesen Ländern kommt es teils zu Tageshöchsttemperaturen von +58 °C. Kunden aus diesen Gefilden stellen oft den Anspruch, HMI-Lösungen sogar auf bis zu +65 °C in der Umgebung auszulegen. Hierzu müssen entweder Sonnenschutz und/oder Kühlmöglichkeiten vorgesehen werden oder die Verlustleistung ist ganz konsequent zu minimieren. Für LOIs der Exicom-Serie 200 zum Beispiel sind weniger als zehn Grad Differenz erreichbar. Daneben ist auch beim Gerätedesign für solche hohen Temperaturen erneut die Auswahl passender Dichtungsmaterialien besonders wichtig. Kälte, Hitze oder Temperaturschwankungen kommen allerdings kaum allein. Andere Umweltfaktoren setzen HMI-Geräten mit Touchscreens und Zeigerinstrumenten in der Regel ebenfalls noch zu. Je nach Art und Ort der Anwendung können dies Regen, Schnee und Hagel sein, außerdem selbstverständlich Schmutz, Vibrationen, sonstige Erschütterungen und Stoßbelastungen – und in maritimer Umgebung Salzwasser und salzhaltige Luft, die manche Materialien angreifen und auf Dauer ruinieren können. Als Gegenmaßnahme ist eine hohe Schutzklasse wie IP 66 erste Wahl, doch noch kein ausreichender Schritt. Interfaces wie die Exicom-Serie 200 setzen zusätzlich auf ein Gehäusedesign aus unempfindlichem Metall und Glas, das Grundlage für durchweg seewasser- und bohrschlammfeste Konstruktionen ist. Festplatten, Ventilatoren und andere Komponenten mit bewegten Teilen kommen für HMIs, die auch mechanisch umfassend robust ausgelegt sein sollen, als Standardausstattung natürlich grundsätzlich nicht in Betracht.
Blendende Verfassung
Im Freien installierte und damit auch hellem Tageslicht ausgesetzte Bedien- und Beobachtungstechnik gehört in zahlreichen Branchen zum Alltag. Ein unterschätztes, doch ganz praktisches Problem für jeden Bediener stellt häufig die schwierige Ablesbarkeit von HMI-Displays dar, wenn hier die Anzeige von Sonnenlicht und Reflexionen aus der Umgebung überstrahlt wird. Die Anzeigen als Gegenmaßnahme durch einen mechanischen Überbau zu beschatten, ist nicht immer praktikabel. Die Verwendung besonders leuchtstarker Backlights bringt eine gewisse Verbesserung, kommt aber angesichts eines erhöhten Energieverbrauchs und entsprechender Verlustwärme nicht in jedem Fall infrage. Außerdem kann sie bei HMI-Systemen für explosionsgefährdete Bereiche sogar unzulässig sein, wenn bestimmte Energielimitierungen und maximale Oberflächentemperaturen, die der Explosionsschutz fordert, damit nicht mehr einzuhalten wären. Bewährt haben sich als universelle Lösung seit einigen Jahren Display-Lösungen, die – so weit möglich – helle Displays (teils mit Lichtstärken über 1000 cd) mit einer stark entspiegelten Front kombinieren. Die Darstellung für den Betrachter darf dabei aber nicht durch Beschichtungen leiden, was sich nur mit besonderem Know-how sicherstellen lässt: Bei HMIs der Exicom-Serie 400 zum Beispiel wird optimale Ablesbarkeit durch ein spezielles Paket mehrerer Polarisationsfilter erreicht, die vor der Anzeige sehr effektiv über- bzw. hintereinander angeordnet werden. Einfallendes Umgebungslicht wird dadurch wirksam zur Seite hin abgelenkt, die eigene Helligkeit des Displays aber nicht wesentlich vermindert.
prozesstechnik-online.de/cav0814444
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