Einführung in die HMI-Technologie von Siemens

Die Human-Machine-Interface-Lösungen (HMI) von Siemens unter der Marke SIMATIC stellen wichtige Komponenten in industriellen Automatisierungssystemen dar und ermöglichen eine nahtlose Interaktion zwischen Bedienern und Maschinen. Diese Schnittstellen übersetzen komplexe Maschinendaten in intuitive Visualisierungen und erleichtern so die Echtzeitüberwachung, Steuerung und Entscheidungsfindung in industriellen Umgebungen. Die HMI-Produkte von Siemens reichen von einfachen Touchpanels bis hin zu fortschrittlichen PC-basierten Systemen, die alle darauf ausgelegt sind, rauen Industriebedingungen standzuhalten und gleichzeitig Betriebszuverlässigkeit zu gewährleisten. Durch die Integration von Siemens-HMIs mit speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPS) und Überwachungskontroll- und Datenerfassungssystemen (SCADA) entsteht eine einheitliche Automatisierungsumgebung, die für die Umsetzung von Industrie 4.0-Strategien von grundlegender Bedeutung ist. Mit Funktionen, die von der einfachen Gerätesteuerung bis zur Datenanalyse auf Unternehmensebene reichen, dient die HMI-Technologie von Siemens als Eckpfeiler für die digitale Transformation in modernen Industriebetrieben.

Kernproduktfamilien und technische Spezifikationen

Siemens bietet ein vielfältiges HMI-Portfolio, kategorisiert nach Leistung und Anwendungsanforderungen. DerGrundlegende Panels​ (z. B. KTP400) bieten kostengünstige Lösungen für einfache Anwendungen mit Bildschirmgrößen von 3 bis 15 Zoll, unterstützen wichtige Touch-Bedienungen und integrierte PROFINET/PROFIBUS-Schnittstellen.Komfortpaneele​ (z. B. TP1200, KP700) bieten höhere Leistung mit erweiterter Grafik, Multi-Touch-Unterstützung und Skriptfunktionen für komplexe Visualisierungsaufgaben.Mobile Panels​ ermöglichen den mobilen Betrieb in Fertigungs- und LogistikumgebungenEinheitliche Panels​ Nutzen Sie PC-basierte Architekturen für High-End-SCADA-Anwendungen.

Technisch gesehen zeichnen sich diese Systeme durch robuste Hardware-Designs mit industrietauglichen Touchscreens (resistiv oder kapazitiv), große Betriebstemperaturbereiche (-20 °C bis 60 °C) und Schutzarten bis IP65/IP66 für Langlebigkeit unter schwierigen Bedingungen aus. Moderne HMIs von Siemens verfügen über leistungsstarke Prozessoren (z. B. ARM Cortex-A8), ausreichend Speicher (bis zu 4 GB Flash) und vielseitige Kommunikationsoptionen wie PROFINET, Ethernet/IP und OPC UA für eine nahtlose Integration in Automatisierungsnetzwerke. Das Modell 6AV7894-1AG32-1AE0 bietet beispielsweise ein hochauflösendes 19-Zoll-Display mit 1280 x 1024 Pixeln, Schutzbeschichtung für raue Umgebungen und Unterstützung mehrerer Industrieprotokolle.

Software-Ökosystem und Engineering-Tools

Siemens bietet umfassende Softwaretools für die HMI-Konfiguration und -Bedienung. DerTIA-Portal (Totally Integrated Automation).​ dient als primäres Engineering-Framework und bietet eine einheitliche Entwicklung für HMI, SPS und Antriebssysteme. In diesem UmfeldWinCCSoftwareplattformen (WinCC Basic, Comfort, Advanced und Professional) bieten skalierbare Lösungen für unterschiedliche Anwendungskomplexitäten. Diese Tools unterstützen eine effiziente Projektentwicklung durch Bibliotheken, Vorlagen und Simulationsfunktionen und verkürzen die Inbetriebnahmezeit erheblich.

Für Legacy-Systeme:WinCC Flexibel​ bietet Migrationspfade zu neueren Plattformen und gewährleistet so langfristige Kompatibilität. Zu den erweiterten Funktionen gehören die Rezeptverwaltung für Batch-Prozesse, die Datenprotokollierung für Analysen und Webserverfunktionen für den Fernzugriff. Die Integration von HTML5, JavaScript und skalierbaren Vektorgrafiken (SVG) in WinCC Unified-Umgebungen ermöglicht moderne Visualisierungserlebnisse mit erhöhter Flexibilität. Diese Software-Hardware-Synergie ermöglicht die effiziente Implementierung von einfachen Maschinenschnittstellen bis hin zu komplexen anlagenweiten Visualisierungssystemen.

Wichtige Anwendungsszenarien

Die HMI-Lösungen von Siemens finden in den unterschiedlichsten Industriebereichen Anwendung. InFertigung und AutomobilSie ermöglichen eine Echtzeit-Produktionsüberwachung, Roboterzellensteuerung und Qualitätssicherungssysteme mit der Fähigkeit, die Zykluszeiten durch verbesserte Betriebstransparenz um 15–20 % zu verkürzen. DerEnergiesektor​ nutzt diese Schnittstellen zur Netzüberwachung, Turbinensteuerung und Energieverteilungsverwaltung, mit robusten Designs, die für extreme Umgebungen geeignet sind.

Prozessindustrien​ einschließlich der Chemie-, Pharma- und Lebensmittel- und Getränkeindustrie nutzen Siemens-HMIs für die Batch-Prozesssteuerung, Rezeptverwaltung und Compliance-Verfolgung, wobei die Sanitärdesigns den branchenspezifischen Vorschriften entsprechen. InLogistik und MaterialtransportDiese Schnittstellen erleichtern die Lagerverwaltung, die Steuerung fahrerloser Transportfahrzeuge (FTS) und die Bestandsverfolgung. Die Wasser- und Abwasseraufbereitungsindustrie setzt Siemens-HMIs zur Pumpensteuerung, Chemikaliendosierung und Überwachung des Verteilungssystems ein, mit der Fähigkeit, die Entwicklungszeit um bis zu 75 % zu verkürzen und gleichzeitig die Energieeffizienz zu verbessern. Bei diesen Anwendungen stellt die HMI-Technologie von Siemens die entscheidende Verbindung zwischen Betriebstechnologie und Unternehmenssystemen dar und ermöglicht so eine datengesteuerte Entscheidungsfindung.

Best Practices für die Implementierung und Integrationsstrategien

Eine erfolgreiche Siemens HMI-Implementierung erfordert eine sorgfältige Planung und Ausführung. Bei der Auswahl der Hardware sollten Faktoren wie Displaygröße, Umgebungsbedingungen und Kommunikationsanforderungen berücksichtigt werden, um die Kompatibilität mit der vorhandenen Automatisierungsinfrastruktur sicherzustellen. Bei der Softwarekonfiguration sollten intuitive Navigation, konsistente Entwurfsmuster und kontextbezogenes Alarmmanagement Vorrang haben, um die Effektivität des Bedieners zu verbessern.

Die Integration mit Siemens-SPSen (insbesondere der S7-1200/1500-Serie) über PROFINET gewährleistet eine deterministische Echtzeitkommunikation, während die OPC UA-Unterstützung die Konnektivität mit übergeordneten Systemen für die Datenanalyse ermöglicht. Bei Brownfield-Projekten erleichtern Migrationstools den Übergang von alten HMI-Systemen zu modernen Plattformen, wodurch bestehende Investitionen erhalten bleiben und gleichzeitig neue Funktionen freigeschaltet werden. Cybersicherheitsmaßnahmen, einschließlich Netzwerksegmentierung, Benutzerauthentifizierung und regelmäßige Updates, sind für den Schutz kritischer Infrastrukturen unerlässlich. Darüber hinaus gewährleisten umfassende Bedienerschulungen und Dokumentation eine optimale Systemauslastung und Effizienz bei der Fehlerbehebung.

Zukünftige Trends und Entwicklungsrichtungen

Siemens entwickelt seine HMI-Technologie im Einklang mit den Trends der Industrie 4.0 weiter. Die Integration vonIndustrielles Internet der Dinge (IIoT)Die Funktionen ermöglichen vorausschauende Wartung und Cloud-KonnektivitätEdge-ComputingFunktionalitäten bringen die Analyse näher an den Einsatzort.Erweiterte RealitätSchnittstellen werden als Visualisierungsverbesserungen entwickelt, die Betriebsdaten auf physische Geräte überlagern und so das Situationsbewusstsein verbessern.

Die Konvergenz vonInformationstechnologie (IT) und Betriebstechnik (OT)​ schafft neue Möglichkeiten für die Datenintegration über Unternehmensebenen hinweg.Digitaler ZwillingDie Technologie ermöglicht die Simulation und Optimierung von HMI-Anwendungen vor der physischen Implementierung, wodurch die Inbetriebnahmezeit verkürzt und die Systemzuverlässigkeit verbessert wird. Da sich die industrielle Automatisierung weiterentwickelt, sind die HMI-Lösungen von Siemens in der Lage, immer fortschrittlichere Analysen, künstliche Intelligenz zur Mustererkennung und verbesserte Funktionen für die Zusammenarbeit für verteilte Teams zu integrieren. Diese Entwicklungen werden die Rolle der HMI-Technologie als zentrale Komponente in intelligenten Fertigungsökosystemen weiter festigen.

-Endress+Hauser

-ALLEN BRADLEY

-YOKOGAWA

-MTL

-P+F

-Mehr Produkte