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Projektierbare Human Machine Interfaces

Einfach eigene Erweiterungen einbringen

Der Gebrauch von Smartphones und Tablets haben die Nutzungsgewohnheiten der Menschen stark beeinflusst. Auch Human Machine Interfaces sollten gemäß der veränderten Gewohnheiten funktionieren. Für die Entwicklung solcher Geräte bedeutet das große Herausforderungen – sie sollten projektierbar sein.



Bild: GTI-Control mbH

Smartphones haben Standards für moderne Benutzeroberflächen gesetzt, die sich gegenüber den alten, klassischen umschaltbaren Bildschirmseiten durch eine hohe Dynamik und die Nutzung von Gesten auszeichnen. Die bevorzugte Technologie für solche Oberflächen ist HTML5, da strukturierte Oberflächen mit stylebaren Controls umgesetzt werden können. Durch die Plattformunabhängigkeit und die Unterstützung für Responsive Design sind auch geräteangepasste Lösungen technologisch bestens umzusetzen. Daneben ist der Zugriff auf eine extrem breite Basis leistungsfähiger Controls möglich, mit der Vorlagen für spezialisierte Oberflächenelemente gegeben sind, ohne dass weitere Kosten entstehen.

Projektierbarkeit bleibt grundsätzliche Anforderung

Auch wenn HTML5 als Technologie gute Voraussetzungen für moderne Human Machin Interfaces mitbringt, ist es eine sehr komplexe Materie, die umfangreiches Wissen und Know-how in der Anwendung verlangt, um zu stabilen Lösungen zu kommen. Da HMIs heute im Wesentlichen von Automatisierungstechnikern gepflegt werden und oft im Rahmen einer Inbetriebnahme Änderungen anfallen, muss die Oberfläche projektierbar sein, also nicht über einen Web-Entwickler erstellt werden. Schon alleine die Erstaufwendungen für die Erstellung einer kompletten Bedienoberfläche für eine Maschine sind bei projektierbaren Lösungen erheblich geringer, als beim Lösungsansatz über eine Programmierung. Komplexe Zusammenhänge können meist nur mit darauf abgestimmten Controls übersichtlich und intuitiv bedienbar dargestellt werden. So kann ein Gantt-Diagramm den zeitlichen Ablauf parallel laufender Aktionen sehr eindeutig darstellen oder über Drag&Drop sogar beeinflussen. Für eine übersichtliche Darstellung von Zuständen innerhalb einer großen Industrieanlage könnte zum Beispiel ein 3D-Modell genutzt werden. HTML5 unterstützt auf Basis von WebGL solche Darstellungen, die interaktiv ausgerichtet werden können und über Änderungen von Anlagenzuständen eine Einfärbung erfahren können. Über die Selektion von Objekten oder Bereichen sind darüber hinaus eine Navigation oder Bedienfunktionen möglich. Die Möglichkeit einer HMI-/Scada-Lösung solche neuen Objekte einfach in eine Oberfläche zu integrieren, versetzt den Systemhersteller in die Lage, sehr schnell auf besondere Anforderungen zu reagieren und die Grenzen des Basissystems zu sprengen.

Standardisierte Interfaces sind notwendig

Eine projektierbare HMI erzeugt, auf Basis einer im Designer interaktiv zusammengestellten und konfigurierten Oberfläche, eine Webanwendung. Diese besteht aus HTML, Javascript und CSS-Files. Diese werden vom Browser gerendert und über das mitgelieferte Javascript-Programm dynamisiert. Dazu werden Daten aus dem Prozess über den Server ausgetauscht. Um eigene dynamisierbare Objekte in eine solche Umgebung einzufügen, wäre es fatal, den Output des Designers dahingegen zu verändern, dass an den ‚passenden‘ Stellen Ergänzungen vorgenommen werden. Dies würde zum einen ein sehr umfangreiches Wissen über den Aufbau der Bildbeschreibung, als auch der Anbindung an den Server erfordern. Zudem müsste bei jeder Änderung über die Projektierungsumgebung diese Manipulation erneut vorgenommen werden. Deshalb hat die GTI bei Procon-Web ein eigenes Interface definiert, das eine unkomplizierte Erweiterung des Systems um ein oder mehrere eigene Controls ermöglicht. Dabei fügt der Web-Entwickler in eine eigene Javascript-Datei für jedes Control eine eigene Darstellung und die notwendige Anbindung an die benötigten Daten ein. Ebenso kann er hier die Reaktion auf Änderung der Lokalisierung (Sprachumschaltung) und von Rechten definieren. Dies erfolgt in der Form, dass jedes Objekt mehrfach verwendet und bei seiner Verwendung im Designer mit den gewünschten Attributen und Datenzuordnungen versehen werden kann. Auch eigene Controls können wie die vorhandenen Standardcontrols über den Projekteur genutzt werden. Eine nachträgliche Ergänzung des vom Designer erzeugten Outputs ist nicht notwendig. Zudem verwaltet der Designer die Ergänzungen so, dass die Zusatzdatei ähnlich einer Bibliothek gehandhabt wird.

Unterstützung systemweiter Designbarkeit

Procon-Web hat eine zentrale Styleverwaltung, die bei der Verwendung eines Controls benutzt werden kann. Dies erlaubt eine nachträgliche, zentrale Anpassung des Designs eines Controls zum Beispiel in der verwendeten Farbe oder Schriftart. Der Vorteil einer selbstentwickelten, weitgehend programmierten HMI-Lösung liegt in der beliebigen Erweiterbarkeit. Der Vorteil einer zugekauften, projektierbaren Lösung liegt in der sofortigen Verfügbarkeit und der einfachen Erstellung der Oberfläche. Auf der Kostenseite steht den meistens deutlich unterschätzten Entwicklungs- und Wartungskosten ein mehr oder weniger attraktives Lizenzmodell gegenüber. Abseits der Kostenfrage ist oft die Angst vor Systemgrenzen die Entscheidungsbasis für eine eigene Entwicklung. Procon-Web wurde konzeptionell auf eine Erweiterbarkeit durch den Kunden ausgelegt und sprengt darüber die Systemgrenzen. Damit ist eine sofort verfügbare, technologisch offene HMI-/Scada-Lösung vorhanden, mit der gelassen den Herausforderungen der Zukunft entgegengesehen werden kann. Dabei stellt das standardisierte Interface eine einfache und vor allem risikofreie Erweiterung sicher.

Gesamtsystem kann ‚customized‘ werden

Auch die Serverumgebung kann kundenspezifisch erweitert werden. Hierfür sind standardisierte Interfaces und Vorlagen verfügbar. Zudem erlaubt der Designer eine Anpassung an besondere Anforderungen, die zum Beispiel zu Vorlagen für unterschiedliche Zielsysteme führen können. Dabei werden die Beschränkungen unterschiedlicher Zielsysteme in der Serverfunktionalität beachtet. Über eine API kann der Designer zudem in eine externe Engineeringumgebung integriert werden.

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