Mit dem Fortschritt von Industrie 4.0 und Industrial Internet of Things (IIoT) sind Daten eines der wichtigsten Werkzeuge der heutigen Zeit. Aber ohne ein effizientes Mittel zum Datensammeln, -analysieren, -entschlüsseln und besonders die Daten zu präsentieren sind die Vorteile dieser Informationen einer vernetzten Infrastruktur nichtig. Dies hat zur Entwicklung der HMIs (Human Machine Interfaces) geführt. Diese bieten eine zugängliche und intuitive Möglichkeit, auf Informationen und vernetzte Geräte zuzugreifen.
Patrick Neuhalfen ist Associate Product
Line Manager für die HMI-Lösungen von Eaton. Das Portfolio umfasst u. a. die Gecma-Workstation-Baureihe, die in Deutschland hergestellt wird. Er erklärt: „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.“
Risikobewertung
„Die Beurteilung explosionsgefährdeter Bereiche ist ein gutes Beispiel“, sagt Neuhalfen. „Zu Zeiten hoher Öl- und Gaspreise spielte die Höhe der Investitionskosten eine andere Rolle als gegenwärtig. Die heutigen Zeiten zwingen viele Firmen zu Optimierung und Kostensenkung. Dies kann gegebenenfalls durch eine neue Beurteilung der Atex-relevanten Zonen erfolgen.“
Allerdings bringen diese Beurteilungen auch gewisse Risiken für ein Unternehmen und seine Mitarbeiter mit sich. Ein einziger Fehler in der Kette von Ex-Zoneneinteilung, Produktauswahl, Installation und vorgeschriebener Wartung könnte katastrophale Folgen hervorrufen. Daher bestimmen Normen 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.
„In der Regel kann man sagen, dass die Anforderungen stetig strenger werden“, sagt Neuhalfen. D. h., ein Produkt, das vor einigen Jahren auf den Markt gebracht wurde, kann den heutigen Anforderungen unter Umständen nicht mehr genügen und darf eventuell 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.
„Um die Gefahr für 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 der 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“, erläutert Neuhalfen. „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.“
Vorteile des modularen Designs
„Unserer Meinung nach sollte jedes Unternehmen die Sicherheit der Mitarbeiter mit höchster Priorität behandeln. Allerdings bringen Lösungen für Ex-Zone 1 höhere Anschaffungskosten mit sich als für eine Zone 2. Wir haben uns daher entschlossen, eine Option zu entwickeln, die langfristig die Kosten unter Kontrolle hält, ohne Abstriche bei der Sicherheit in explosionsgefährdeten Bereichen zu machen“, erklärt Neuhalfen.
Das Gecma-Team setzt auf das Konzept eines modularen HMI-Designs. Durch diesen Ansatz werden die Ausfallzeiten und Instandhaltungskosten möglichst gering gehalten.
Vorteile bei Service sowie hohe Flexibilität und Konfigurierbarkeit liegen auf der Hand. Ebenso ist eine spätere Umrüstung möglich, um sich neuen Anforderungen anzupassen. So kann z. B. 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.
„Unsere Expertise kann hier den bestmöglichen Support bieten“, erklärt Neuhalfen. „Basierend auf fundierten Kenntnissen über Anwendungen und die damit verbundenen Zertifizierungsanforderungen können wir Lösungen genau auf die Bedürfnisse des Kunden und die Rechtsvorschriften abstimmen.“
Individuelles Design effektiver
Branchenkenntnisse und das Erkennen der Kundenbedürfnisse ist für Neuhalfen essenziell. „Manchmal kann ein Mehrwert relativ einfach geschaffen werden. Beispielsweise stehen Decken- und Wandhalterungen für Offshore-Anwendungen zur Verfügung. Dort müssen auf engstem Raum Lösungen realisiert werden.“
Und noch ein anderes aktuelles Beispiel unterstreicht Eatons Möglichkeiten. Bei einer Öl- und Gasapplikation (Ex-Zone 1) in Kasachstan werden die HMI-Geräte Temperaturen von bis zu -40 °C ausgesetzt. „Eine Standardlösung scheitert bei diesen Temperaturen zwangsläufig“, sagt Neuhalfen. „Wir arbeiteten deshalb bei diesem Projekt direkt mit der Projektleitung des Kundendienstleisters zusammen, um eine maßgeschneiderte Lösung zu entwickeln.“ Eaton führte dazu eine Machbarkeitsstudie durch, um sicherzustellen, dass der empfohlene Ansatz praktikabel ist, indem es die Umsetzung der Kundenerwartungen in allen Punkten überwachte und einen klaren Lieferzeitplan festlegte.
Das speziell entwickelte HMI ist in der Lage, bei Temperaturen von -40 °C zu arbeiten. Allerdings erforderte es eine Re-Zertifizierung, um die Konformität gemäß Atex, IECEx und EAC zu gewährleisten, da eine interne Heizung integriert wurde. Sie gewährleistet einen zuverlässigen Betrieb und hält eine minimale Temperatur von 0 °C im Inneren der HMIs aufrecht. Um die Qualitiät der kundenspezifischen Gehäuse zu gewährleisten, wurden diese gegen Staub und Wasser getestet (IP 66). Anschließend wurde noch eine umfassende Systemzertifizierung durchgeführt, die als Grundlage der vom Kunden geforderten EAC-Kennzeichnung diente. Neuhalfens Resümee fällt entsprechend aus: „Standardlösungen sind möglich, aber speziell auf Kundenanforderungen entwickelte Systeme sind wesentlich effektiver.“
Eaton MTL Gecma, Gecma Components electronic GmbH, Kerpen
Dr. Bernd Rademacher
Redakteur
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