Das HMI (Human Machine Interface — Mensch-Maschine-Schnittstelle) ist die Ebene, auf der der Bediener mit der Maschine kommuniziert. Es zeigt, was die Maschine tut, erlaubt Einstellungsänderungen und erklärt im Störungsfall, was geschehen ist. Ein richtig ausgewähltes HMI verkürzt die Inbetriebnahmezeit und reduziert Störstillstände; ein falsch ausgewähltes HMI hingegen verursacht auf der Anwenderseite ständig Probleme, selbst wenn der Rest der Maschine einwandfrei ist.
Die Auswahl hat zwei Standbeine: Hardware und Softwareumgebung. Letztere wird oft unterschätzt, ist aber langfristig entscheidender.
1. Bildschirmgröße und Auflösung
Was die Bildschirmgröße bestimmt, ist nicht die Ästhetik, sondern die Menge an Informationen, die gleichzeitig dargestellt werden müssen. Für einige Einstellungen und Statusinformationen genügt ein kleines Panel; wenn bei einer mehrachsigen Maschine Rezepturtabellen, Produktionszähler und Diagnosebildschirme benötigt werden, ist ein großer Bildschirm erforderlich.
Die Auflösung bestimmt die Informationsdichte. Auf einem Bildschirm mit niedriger Auflösung ist kleine Schrift nicht lesbar; um die Information unterzubringen, muss das Design beeinträchtigt werden.
Auch der Montageort wird berücksichtigt: Betrachtungsabstand und -winkel des Bedieners zum Bildschirm bestimmen die Anforderungen an Schriftgröße und Blickwinkel des Bildschirms.
2. Bildschirmtechnologie und Touch-Typ
Resistiver Touch: Funktioniert über Druck. Kann mit Handschuh und nasser Hand bedient werden. Unterstützt kein Multi-Touch, die Bildqualität ist geringer als beim kapazitiven Typ.
Kapazitiver Touch: Funktioniert über Fingerkontakt. Bietet ein schärferes Bild und Multi-Touch-Unterstützung. Bei der Bedienung mit dicken Handschuhen und auf nassen Oberflächen ist er eingeschränkt — daher muss er in Lebensmittel- und Reinigungsumgebungen sorgfältig bewertet werden.
Helligkeit: In direktem Sonnenlicht oder sehr hellen Bereichen sind hohe Helligkeit und eine entspiegelte Oberfläche erforderlich. Bei Installationen im Außenbereich werden zudem UV-Beständigkeit und ein weiter Temperaturbereich gefordert.
3. Bedarf an physischen Tasten
In manchen Anwendungen reicht Touch allein nicht aus. Bei Arbeit mit Handschuhen, in vibrationsbelasteter Umgebung oder wenn der Bediener bedienen muss, ohne auf den Bildschirm zu schauen, werden Modelle mit physischen Tasten (oder Mischformen) bevorzugt.
Sicherheitsrelevante Befehle wie Not-Halt, Sicherheitsfunktionen und Hand-/Automatik-Wahl werden nicht dem Touchscreen überlassen; sie bleiben als Hardwareelemente erhalten.
4. Prozessor, Speicher und Leistung
Drei Dinge bestimmen die Leistung eines HMI: die Komplexität der Bildschirme, die Anzahl der Datenpunkte (Tags) und die Kommunikationslast. Bildschirme mit vielen Live-Werten, Trenddiagrammen und Animationen laufen auf einem Panel mit schwacher Hardware langsam — Seitenwechsel verzögern sich, Werte aktualisieren sich spät.
Auf der Speicherseite gibt es zwei getrennte Anforderungen: Projektspeicher (Bildschirme, Grafiken, Schriften) und Datenspeicher (Rezepturen, Alarmhistorie, Trendaufzeichnungen). Sollen Daten über lange Zeit gespeichert werden, wird die Unterstützung externen Speichers (SD-Karte, USB) gefordert.
5. Kommunikation
Dies ist der kritischste Prüfpunkt: Kann das HMI mit der einzusetzenden PLC und den anderen Geräten kommunizieren?
Zu prüfen ist:
- Liste der unterstützten Treiber/Protokolle (Modbus TCP, Modbus RTU, Profinet,
- Mit wie vielen verschiedenen Geräten gleichzeitig eine Verbindung möglich ist — von einem HMI kann verlangt werden, sowohl PLC als auch
- Anzahl der physischen Ports: Ethernet, RS-485/RS-232, USB
- Bei Bedarf an Fernzugriff Unterstützung von VNC / webbasiertem Zugriff
EtherNet/IP, herstellerspezifische Protokolle)
Antrieb und Energieanalysator zu lesen
Soll Fernzugriff genutzt werden, muss die Sicherheitsseite von Anfang an geplant werden; das Panel wird nicht direkt mit dem Internet verbunden.
6. Schutzart und Umgebungsbedingungen
Die Schutzart der Frontfläche wird nach der Umgebung gewählt, in der das Panel montiert wird. In Lebensmittel- und Reinigungsbereichen werden eine hohe Schutzart und ein Frontrahmen aus Edelstahl bevorzugt. Bei vibrationsbelasteten Maschinen und mobilen Geräten wird die Vibrations-/Stoßfestigkeit aus dem Katalog geprüft.
Der Betriebstemperaturbereich wird zusammen mit der Temperaturberechnung im Schaltschrank bewertet. Der Wärmestau hinter dem Panel ist einer der häufigsten Gründe, die die Lebensdauer des Bildschirms verkürzen.
7. Softwareumgebung — das langfristig entscheidendste Kriterium
Hardware lässt sich aus dem Katalog auswählen; die Softwareumgebung hingegen ist ein Thema, das über die gesamte Lebensdauer der Maschine hinweg begleitet.
Lizenz und Zugänglichkeit: Ist die Entwicklungssoftware kostenpflichtig, wird sie nach Tag-Anzahl lizenziert? Kann das Team, das die Maschine wartet, auf diese Software zugreifen? Wenn nicht, wird selbst eine einfache Textänderung von außen abhängig.
Bibliotheks- und Objektunterstützung: Fertige Objekte für Alarm, Trend, Rezeptur und Benutzerverwaltung verkürzen das Projekt. Fehlen sie, muss dieselbe Funktion von Hand aufgebaut werden.
Mehrsprachigkeit: Soll die Maschine exportiert werden oder arbeiten Bediener in verschiedenen Sprachen, wird gefordert, dass der Sprachwechsel zur Laufzeit möglich ist.
Benutzerberechtigung: Die Ebenen Bediener, Wartung und Ingenieur müssen mit getrennten Berechtigungen definierbar sein. Das Ändern kritischer Parameter durch den Bediener wird verhindert.
Datenübertragung: Wenn Produktionsdaten als Datei exportiert, berichtet oder an ein übergeordnetes System gesendet werden müssen, wird diese Fähigkeit von Anfang an geprüft.
8. HMI oder Panel-PC
Das HMI-Panel ist ein mit eingebettetem Betriebssystem laufendes, zweckgebundenes und stabiles Gerät. Die Startzeit ist kurz, es erfordert keine Wartung.
Der Panel-PC hingegen ist ein Allzweckcomputer. Er wird bevorzugt, wenn Datenbank, Bildverarbeitung, komplexe Berichterstellung oder das Ausführen von Drittanbietersoftware erforderlich ist. Dafür bringt er Themen wie Betriebssystem-Updates, Datenträgerlebensdauer und Startzeit mit sich.
Der Entscheidungspunkt ist einfach: Für den Bedarf an einer Standard-Bedienoberfläche das HMI-Panel, für Anwendungen mit Rechenlast der Panel-PC.
9. Bildschirmgestaltung — die eigentliche Arbeit nach der Auswahl
Gute Hardware rettet keine schlecht gestaltete Oberfläche. Einige in der Praxis bewährte Grundsätze:
- Der Hauptbildschirm sollte den Gesamtzustand der Maschine auf einen Blick zeigen
- Alarmmeldungen sollten erklären, was geschehen ist und was zu tun ist; ein Fehlercode
- Farbe sollte Bedeutung tragen und konsistent verwendet werden; wegen Farbenblindheit sollte die Farbe nicht das einzige
- Häufig genutzte Vorgänge sollten mit wenigen Berührungen erreichbar sein
- Der Diagnosebildschirm sollte für das Wartungsteam gesondert bedacht werden: Ein-/Ausgangszustände,
allein genügt nicht
Unterscheidungsmerkmal sein
Kommunikationsstatus, Zähler
Auswahl-Checkliste
- [ ] Bildschirmgröße und Auflösung entsprechend der darzustellenden Informationsdichte
- [ ] Zur Umgebung passender Touch-Typ und Helligkeit
- [ ] Bedarf an physischen Tasten bewertet
- [ ] Prozessor/Speicher entsprechend Tag-Anzahl und Bildschirmkomplexität
- [ ] Protokollkompatibilität mit PLC und anderen Geräten bestätigt
- [ ] Anzahl der Ports und Kapazität für gleichzeitige Verbindungen ausreichend
- [ ] Schutzart, Temperatur- und Vibrationsfestigkeit geeignet
- [ ] Softwarelizenz und Zugriff des Wartungsteams geklärt
- [ ] Bedarf an Mehrsprachigkeit und Benutzerberechtigung erfüllt
- [ ] Bedarf an Datenaufzeichnung und Export geplant
Verwandte Produktfamilien: HMI, HMI-Panel, Touch-HMI, Panel-PC, HMI-Zubehör, PLC
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