Die moderne industrielle Produktion basiert auf fortschrittlichen Technologien, die Fertigungsprozesse steuern, Parameter überwachen und den Betrieb von Maschinen optimieren. Um solche komplexen Systeme effizient zu verwalten, sind geeignete Kommunikationsmittel zwischen Mensch und Maschine erforderlich – sogenannte HMI-Systeme. Das Verständnis ihrer Funktionsweise und ihres Potenzials ist für alle wichtig, die sich mit Industrieautomatisierung beschäftigen oder eine Modernisierung ihres Maschinenparks planen. In diesem Artikel erklären wir, was HMI-Schnittstellen genau sind und wie unsere Tastaturen und Touchpanels ihre Umsetzung unterstützen.

Was ist HMI?

Human Machine Interface (HMI) bezeichnet ein System, das die Kommunikation zwischen dem Benutzer und einer Maschine oder einem industriellen Prozess ermöglicht. Seine Aufgabe besteht darin, Bedienereingaben in konkrete Maschinenbefehle umzusetzen und Gerätedaten in einer für den Menschen verständlichen Form darzustellen.

HMI-Schnittstellen begegnen uns auch im Alltag – in Aufzügen, Verkaufsautomaten oder Haushaltsgeräten. Die anspruchsvollsten Anwendungen finden sich jedoch in der Industrie, wo sie die Steuerung komplexer Produktionslinien, die Überwachung des Maschinenbetriebs und das Reagieren auf Ereignisse in technologischen Prozessen ermöglichen.

Moderne HMI-Systeme sind weit mehr als einfache Displays oder Bedienfelder. Sie vereinen folgende Funktionen:

• Visualisierung industrieller Prozesse in Echtzeit;
• Steuerung von Maschinen und kompletten Produktionslinien;
• Überwachung von Betriebsparametern;
• Alarmierung bei Störungen und Ausfällen;
• Erfassung und Analyse von Produktionsdaten.

Ein gut gestaltetes HMI übersetzt komplexe technologische Prozesse in eine verständliche grafische Darstellung. Der Bediener sieht den aktuellen Maschinenstatus, kann Produktionsparameter anpassen und erhält sofortige Informationen über Abweichungen vom Normalbetrieb. Dies wirkt sich direkt auf die Effizienz des Produktionsprozesses, die frühzeitige Erkennung potenzieller Probleme und die Arbeitssicherheit aus.

Welche Komponenten bilden ein HMI?

Ein HMI-System ist eine komplexe Struktur, die Hardware- und Softwarekomponenten kombiniert. Jedes Element erfüllt eine bestimmte Funktion in der effektiven Kommunikation zwischen Mensch und Maschine.

Bedienpanel

Das Bedienpanel ist der physische Teil der Schnittstelle, mit dem der Benutzer direkt arbeitet. Es kann verschiedene Formen annehmen – von einfachen Folientastaturen über Touchscreens bis hin zu komplexen Bedienpulten. Entscheidend sind Ergonomie und Anpassung an die Arbeitsumgebung. Das Panel muss bei unterschiedlichen Lichtverhältnissen gut ablesbar, gegen Schmutz und Vibrationen resistent und intuitiv bedienbar sein.

Hardware-Komponenten

Das Herzstück eines HMI-Systems bilden Hardware-Komponenten zur Datenverarbeitung und -übertragung – vor allem Industriecomputer, Steuerungen und Kommunikationsmodule. Ihre Konstruktion muss strengen Industrienormen entsprechen, darunter EMV-Beständigkeit, thermische Stabilität sowie Schutz vor Staub und Feuchtigkeit.

Steuerungssoftware

Die Software-Ebene des HMI interpretiert Bedienereingaben und setzt sie in Maschinenbefehle um. Moderne HMI-Software integriert sich in SCADA-Systeme, Datenbanken und Analyseplattformen und ermöglicht neben der Steuerung auch die Datenerfassung und die Erstellung von Produktionsberichten.

Kommunikationssysteme

Der zuverlässige Datenaustausch zwischen Schnittstelle und Maschine erfordert robuste Kommunikationsprotokolle. Moderne HMI-Systeme nutzen industrielle Standards wie Modbus, Profinet und EtherCAT, die eine schnelle und sichere Datenübertragung – oft in Echtzeit – gewährleisten.

Arten von HMI-Schnittstellen

HMI-Schnittstellen gibt es in verschiedenen Ausführungen, angepasst an konkrete Anforderungen und Einsatzbedingungen. Ihre Komplexität und Funktionalität hängt vom jeweiligen Anwendungsfall ab.

• Einfache HMI-Schnittstellen – bestehen aus Tasten, LED-Anzeigen und Segmentdisplays; ideal für robuste Anwendungen in rauen Umgebungen.
• Touchscreen-HMIs – heute Standard in der Industrieautomation; sie bieten eine intuitive Bedienung und flexible Darstellung von Informationen wie Prozessgrafiken oder Parametertrends.
• Erweiterte HMI-Systeme – kombinieren Steuerung, Überwachung und Datenanalyse und arbeiten mit SCADA-Systemen und Datenbanken zusammen.
• Mobile HMIs – ermöglichen den Zugriff auf Steuerungssysteme über mobile Endgeräte wie Tablets oder Smartphones; besonders nützlich für Instandhaltungsteams.

Vorteile von Human Machine Interface

HMI-Systeme haben die Art und Weise der Steuerung von Produktionsprozessen grundlegend verändert. Ihre Einführung bringt unter anderem folgende Vorteile:

• Einfache Bedienung komplexer Prozesse – grafische Benutzeroberflächen stellen komplexe Abläufe verständlich dar;
• Schnelle Reaktion auf Ereignisse – Alarme und Diagnosen ermöglichen ein sofortiges Eingreifen;
• Optimierung der Produktion – Datenerfassung und -analyse helfen, Engpässe zu identifizieren und den Ressourcenverbrauch zu überwachen;
• Flexibilität und Skalierbarkeit – neue Funktionen können ergänzt werden, ohne den technologischen Prozess zu verändern.

Die Implementierung von HMI-Systemen verkürzt die Einarbeitungszeit neuer Mitarbeiter, reduziert Stillstände und Ausfälle und steigert die Gesamtproduktivität. HMI-Schnittstellen sind heute Standard in modernen Industrieanlagen.

Membrantastaturen und Touchpanels von Qwerty als HMI-Komponenten

HMI-Schnittstellen in der Industrie erfordern zuverlässige Komponenten für eine präzise Interaktion zwischen Bediener und Maschine. Bei Qwerty spezialisieren wir uns auf zwei zentrale HMI-Komponenten: Membrantastaturen und Touchpanels, die die physische Kommunikationsebene zwischen Mensch und industriellem System bilden.

Unsere Touchpanels mit Optical-Bonding-Technologie gewährleisten eine präzise Übertragung von Bedienbefehlen an das HMI-System. Die Eliminierung von Luftzwischenräumen verbessert nicht nur die Lesbarkeit der Benutzeroberfläche, sondern erhöht auch die Steuerungsgenauigkeit – ein entscheidender Faktor in industriellen Umgebungen. Schutzbeschichtungen sowie EMI/ESD-Abschirmungen sorgen für einen stabilen Betrieb des gesamten Steuerungssystems.

Die von uns produzierten Membrantastaturen sind ebenfalls ein wichtiger Bestandteil von HMI-Schnittstellen. Ihre Konstruktion auf Basis hochwertiger Polyesterfolien mit UV-Beschichtung gewährleistet eine zuverlässige Bedienung in industriellen Anwendungen. Durchdachte Tastenanordnung und klare grafische Kennzeichnungen erleichtern die Bedienung komplexer Automatisierungssysteme.

Bei der Entwicklung von HMI-Komponenten ist das Verständnis des gesamten Steuerungssystems entscheidend. Deshalb geht jeder Implementierung eine detaillierte Analyse der Prozessspezifikationen und technischen Anforderungen voraus. So entstehen Panels und Tastaturen, die optimal mit anderen HMI-Komponenten zusammenarbeiten und dem Bediener volle Kontrolle über den Produktionsprozess ermöglichen.