28.10.2019

Modulares, kabelloses und industriegerechtes Handbediengerät

Build Your Own Device

Eine Eigenschaft ist allen automatisierten Anlagen gemein: Sie sollten sich möglichst komfortabel und sicher bedienen lassen. Auf fahrerlose Transportsysteme in der Logistik trifft das ebenso zu wie auf industrielle Produktionslinien. Dafür bieten mobile Handbediengeräte eine gute Basis, besonders wenn sie wie ein Smartphone zu bedienen sind. Allerdings stellen die jeweiligen Anwendungen unterschiedliche Anforderungen an die Bedienhardware. Durch einen modularen Aufbau lassen sich die Geräte flexibel konfigurieren und entsprechen bei Bedarf sogar den Normen zur funktionalen Sicherheit.


Das industriegerechte Handheld von ACD soll sich so komfortabel wie ein Smartphone bedienen lassen.
Bild: ACD Elektronik GmbH

Die Maschinen- und Anlagenbedienung orientiert sich seit einiger Zeit an zwei gesellschaftlichen Trends: der gestiegenen Akzeptanz von Funkverbindungen zur sicheren Datenübertragung sowie der verbreiteten Nutzung mobiler Geräte. Praktisch jeder beherrscht den Umgang mit Tablet oder Smartphone. Sowohl WLAN als auch Bluetooth haben sich in den letzten Jahren erheblich weiterentwickelt und übertragen Daten heute schneller und stabiler. Die wachsende Relevanz der beiden Standards im Produktionsumfeld ist wenig überraschend, da die Technik praktische Vorteile bringt. Im Vergleich zur festen Verkabelung wird die Datenübertragung zwischen Maschine und Mensch flexibler. Mobile Geräte verschaffen den Mitarbeitern mehr Bewegungsfreiheit beim Zugriff auf Maschinen, Anwendungen und Daten. Eigentlich wäre es naheliegend, nun auch Smartphones und entsprechende Apps für die Maschinenbedienung zu nutzen. Dagegen sprechen jedoch verschiedene Faktoren. Schließlich sind Consumer-Handys nicht für den Einsatz in rauer Industrieumgebung geeignet. Zudem ist ihre Lebensdauer mindestens um den Faktor fünf bis zehn kürzer als die durchschnittlicher Maschinen; ob die benötigten Apps längerfristig gepflegt werden können, ist damit nicht vorhersehbar. Das eigentliche Ausschlusskriterium für den Handy-Einsatz ist jedoch die Datensicherheit, die sich bei üblichen Betriebssystemen kaum garantieren lässt.

Mobil mit sicherem Betriebssystem

Industrieanwendungen erfordern oft ganz spezielle Handhelds mit individuellen Komponenten, z.B. zusätzliche Bedienelemente oder Nothalt-Taster. Als Anbieter mobiler Geräte hat ACD Elektronik deshalb mit dem Handheld M2Smart Industrie eine modular aufgebaute Lösung für Industrieanwendungen entwickelt. Zum robusten, aber handlichen Grundgerät passen verschiedene Ansteckmodule, die werkzeuglos angebracht und getauscht werden können. Durch die patentierte Modularität sowie ein angepasstes Android Industrial+ als sicherem und modernem Betriebssystem ist das Handheld eine schlanke, robuste und effiziente Lösung für den Einsatz in unterschiedlichen industriellen Szenarien. Das Betriebssystem wurde vom Anbieter im Hinblick auf den Industrieeinsatz und die Datensicherheit angepasst. Der Nutzer profitiert zwar von der üblichen Android-Benutzerführung, kann aber sicher sein, dass seine Daten z.B. nicht ungewollt an Dritte übermittelt werden. Der Quellcode liegt beim Hersteller in Deutschland, der garantiert, dass das Betriebssystem langjährig verfügbar ist. Hinzu kommen ein umfangreicher Security- und Update-Service für Sicherheits-Patches und Bugs. Gleichzeitig punktet das Betriebssystem mit schneller und einfacher Gerätekonfiguration und eigenen, unterstützenden Apps, z.B. dem KioskMode als sicherer Alternative zum standardmäßigen Android Homescreen. Dadurch erhält der Nutzer lediglich Zugriff auf bestimmte, vom Geräteadministrator vorab ausgewählte Apps, was den unerwünschten Zugriff auf sonstige Applikationen verhindert.

Safety First

Zum breiten Einsatzspektrum der Bediengeräte gehört auch der klassische Maschinenbau. Gerade bei großen Anlagen ist es sinnvoll, wenn Mitarbeiter z.B. für Service- oder Wartungsmaßnahmen ihr Handheld nicht verkabeln müssen, sondern sich frei bewegen können. Sie identifizieren sich einfach per NFC am jeweiligen Gateway und können die Maschine dann über das kapazitive 4,8"-Display im Webbrowser oder mit individuell erstellten Apps bedienen bzw. Daten auslesen. Sind sie an einer Stelle fertig, wechseln sie mitsamt dem Handheld zum nächsten Gateway oder einer anderen Maschinen. Da die funktionale Sicherheit an Bedeutung gewinnt, wurde dem Safety-Aspekt bei der Entwicklung des M2Smart Industrie besondere Aufmerksamkeit gewidmet. Abhängig vom Ergebnis der anlagenspezifischen Risikoanalyse muss ein Handbediengerät mit entsprechenden Sicherheitskomponenten ausgestattet sein. Dazu steht ein eigens konzipiertes Modul mit beleuchtetem Nothalt-Taster und dreistufigem Zustimmtaster zur Verfügung, dass Sicherheit gemäß PLe ermöglicht. Damit bleibt der Anwender auch in kritischen Bereichen mobil und kann seine Anlage komfortabel bedienen. Während Bedien- und Visualisierungsdaten über WLAN übertragen werden, sind die sicherheitsrelevanten Daten über ein Safety-Protokoll verschlüsselt und werden separat per Bluetooth übermittelt. Die Kommunikation ist dabei wahlweise direkt mit der Maschinensteuerung oder über ein Safety-Gateway möglich.

Modularer Baukasten erschließt viele Anwendungsfelder

Einsatzbereiche für das modulare Handheld finden sich aber nicht nur im Maschinenbau, sondern z.B. auch bei fahrerlosen Transportsystemen, in der Logistik, bei der Warenannahme oder in der Landwirtschaft. Denn der modulare Baukasten bietet zahlreiche Anpassungsmöglichkeiten. An den beiden Schnittstellen des Geräts finden applikationsspezifische Module Platz, z.B. unterschiedliche Tastaturvarianten, Temperaturmodule, Griffe, Abstandssensoren oder Schnittstellenmodule mit robusten Steckverbindern bzw. USB. Sie lassen sich allesamt werkzeuglos mit einem Handgriff austauschen. Module können zudem kundenspezifisch angepasst oder maßgeschneidert für die konkrete Anwendung entwickelt werden. Auch Modulentwicklungen durch die Kunden selbst sind getreu dem Motto "Build your own Device" möglich. Hier bietet ACD seinen Kunden bei Bedarf die nötige Unterstützung.

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Ergonomie und Performance

Der Verzicht auf Kabel macht das Arbeiten mit dem Handheld sehr ergonomisch. Dabei sind durch den integrierten Lagesensor auch Displayrotation und Querformatbedienung möglich. Das handliche Gerät ist also gleichermaßen für Links- und Rechtshänder geeignet. Der integrierte Lithium-Ionen-Schnellwechselakku sorgt für unterbrechungsfreies Arbeiten bis zu 20 Stunden. Für die nötige technische Performance sorgen unter anderem ein leistungsstarker Prozessor und ausreichend Speicher für sämtliche Anwendungen. Das Betriebssystem kann zudem gezielt auf die Anforderungen der Anwendung angepasst werden. ACD übernimmt hierbei den Support und das Entwicklungsteam steht den Kunden jederzeit zur Verfügung wenn es darum geht, individuelle Lösungen zu finden.

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