Eingabesysteme

So entwickeln Sie ein HMI-System mit einem Embedded-Board

| Autor / Redakteur: Heiko Müller * / Hendrik Härter

Embedded-Systeme für die HMI-Entwicklung: Für kleine und mittlere Unternehmen spielen die Entwicklungskosten sowie die Langzeitverfügbarkeit eine wichtige Rolle.
Embedded-Systeme für die HMI-Entwicklung: Für kleine und mittlere Unternehmen spielen die Entwicklungskosten sowie die Langzeitverfügbarkeit eine wichtige Rolle. (Bild: ADKOM)

Kleine und mittlere Unternehmen sollten bei Eigenentwicklungen von von HMI-Anwendungen immer einen Blick auf die Langzeitverfüg- barkeit der Embedded-Hardware werfen.

Bei der Industrie 4.0 ist die Vernetzung und Verteilung der produktions-relevanten Daten aller an der Wertschöpfungskette beteiligten Akteure das beherrschende Thema. In Echtzeit hat man jederzeit Zugriff auf alle verfügbaren Daten, um daraus die optimale Wertschöpfungskette zu generieren. Eine wichtige Rolle spielt dabei das HMI-System, ist es doch die Schnittstelle zwischen dem Anwender und der Maschine. Echtzeitoptimierte und unternehmensübergreifende Netzwerke in der Wertschöpfungskette entstehen genau aus einem passgenauen HMI-System. Doch welche Konsequenzen entstehen für die Entwicklung eines neuen Produktes?

Produkteigenschaften und Spezifikationen eines HMI

Der erste und wichtigste Schritt stellt das Lastenheft dar. Hier sind die gesetzten und notwendigen Produkteigenschaften und alle Spezifikationen beschrieben. Erfasst werden auf der einen Seite die Erwartungen des Unternehmens in die Leistungs- und Zukunftsfähigkeit des Produktes und auf der anderen Seite wesentliche Produktspezifika wie Ex-Schutz-Normen oder EMV-Verträglichkeit.

Außerdem müssen Fragen geklärt werden, welches Betriebssystem sich für die HMI-Anwendung eignet und welche Schnittstellen werden jetzt und in Zukunft für die Datenverarbeitung benötigt. Diese Grundlagen haben Einfluss auf die anstehende Wahl der notwendigen Embedded-Komponenten. Die möglichen Bauteile eines HMI-Systems sind das eigentliche Gehirn eines Embedded-Systems mit all den möglichen Schnittstellen zur Datenverarbeitung und -übertragung.

Geht man von einem Idealsystem aus, so stellt dieses die gesamte Bandbreite an Schnittstellen einer CPU zur Verfügung. Es setzt sich aus zwei getrennten Komponenten, einer Basisplatine und einem Prozessorboard zusammen oder aus einem singulären Board, auf dem alle Bauteile platziert sind.

Basis- und Prozessorboard sind physikalisch getrennt

Getrennte Hardware: Es gibt eine Basisplatine, Prozessorplatine und ein Display zur Ausgabe. Die Entwicklungskosten sind zwar höher, aber eingebettete Systeme lassen sich flexibler entwickeln.
Getrennte Hardware: Es gibt eine Basisplatine, Prozessorplatine und ein Display zur Ausgabe. Die Entwicklungskosten sind zwar höher, aber eingebettete Systeme lassen sich flexibler entwickeln. (Bild: ADKOM)

Der Vorteil der Trennung in Basis- und Prozessorplatine liegt darin, dass die entsprechenden Schnittstellen optional als Bestückungsvariante vorgesehen werden. Für Anwender von kleinen und mittleren Stückzahlen sind in der Auswahl des Boards schon die ersten Fallen eingebaut. Der Computermarkt mit seinen vier Produktgenerationen in einem Jahr ist oftmals ein Faktor, der gegenläufig zur notwendigen Lebensdauer des eigentlichen Produkts steht.

Gerade die kurzen Produktgenerationen führen zu sehr umfangreichen und aufwendigen Re-Engineering-Arbeiten in kurzen Zeitabständen. Dabei hat der Entscheider die Wahl, sich an einem Anbieter zu binden, der CPU-Boards mit sehr großen Stückzahlen im Einsatz hat. Das ist Ökonomisch sehr verlockend, aber eventuell mit dem Risiko eines schnellen End of Life (EOL) verbunden.

Für kleine und mittlere Unternehmen ist es oft ein gangbarer Weg, getrennte Basis- und Prozessorboards einzusetzen. Am Anfang ist das durch das kundenspezifische Layout der Basisplatine mit höheren Entwicklungskosten verbunden. Durch den getrennten Aufbau ergibt sich ein wesentlich flexiblerer Umgang bei einer Änderung. Auch hat man über einen Partner, der entsprechend dem Anforderungsprofil die Systeme in kleinen Stückzahlen anbieten kann, eine wesentlich sichere und längerfristigere Verfügbarkeit für die Platinen.

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