1. Einführung
Im heutigen industriellen Umfeld werden veraltete Bedienerschnittstellen (HMIs) zu einem kritischen Engpass. Vor Jahrzehnten entwickelte proprietäre Systeme schränken die Integration mit modernen Netzwerkprotokollen wie OPC UA oder MQTT ein, die für die Umsetzung von Industrie 4.0-Prinzipien notwendig sind. Veraltete Hardware erhöht das Risiko ungeplanter Ausfallzeiten aufgrund fehlender Ersatzteile und der Unfähigkeit, Software zu aktualisieren. Gemäß Energieeffizienzanforderungen und Sicherheitsstandards wie EN 60204-1 ist die Modernisierung des Steuerungssystems ein notwendiger Schritt, um die Wettbewerbsfähigkeit des Unternehmens zu erhalten.
2. Bewertung veralteter Systeme
Bevor eine Entscheidung über einen Austausch getroffen wird, muss der technische Zustand der vorhandenen Ausrüstung beurteilt werden.
| Bewertungskriterien | Risikoindikator | Auswirkungen auf die Produktion |
|---|---|---|
| Verfügbarkeit von Ersatzteilen | Niedrig (eingestellt) | Hohes Risiko längerer Ausfallzeiten |
| SPS-Kompatibilität | Begrenzt (alte Protokolle) | Unfähigkeit, die Automatisierung zu erweitern |
| Cybersicherheit | Es gibt keine Unterstützung für Updates | Gefahr von Fremdeinwirkung |
| Energieverbrauch | Hoch (alte Displays) | Erhöhte Betriebskosten |
3. Moderne Alternativen
Der Übergang zu offenen Standards ermöglicht eine Vereinheitlichung der Managementarchitektur. Betrachten Sie als Beispiel für eine Modernisierung die Verwendung der Danfoss-Panels 9051678.
| Eigenschaften | Veraltetes System | Danfoss 9051678 |
|---|---|---|
| Protokolle | Proprietär | Unterstützt PROFINET, Ethernet/IP, Modbus TCP |
| Anzeige | Resistiv, niedrige Auflösung | Projektionskapazitiv, hochauflösend |
| Zuverlässigkeit (MTBF) | 25.000 Stunden | > 50.000 Stunden |
| Compliance | Veraltete Standards | CE, UL, erfüllt strenge Sicherheitsstandards |
4. Berechnung der Rendite (ROI)
Stellen Sie sich den Fall vor, eine Produktionslinie mit 5 HMI-Panels aufzurüsten.
- Modernisierungskosten (Ausrüstung + Ingenieurarbeiten): 15.000 EUR.
- Durchschnittliche Ausfallzeit aufgrund eines Ausfalls einer älteren HMI: 4 Stunden pro Monat.
- Die Kosten für eine Stunde Ausfallzeit: 2.500 Euro.
- Jährliche Verluste durch Ausfallzeiten: 4 * 12 * 2.500 = 120.000 EUR.
- Erwartete Reduzierung der Ausfallzeit nach Austausch: 90 %.
- Jährliche Ersparnis: 108.000 EUR.
- Amortisationszeit: weniger als 2 Monate.
Energieeinsparungen und reduzierte Wartungskosten sorgen für einen zusätzlichen positiven wirtschaftlichen Effekt.
5. Roadmap für die Umsetzung
Um die Auswirkungen auf den Produktionsprozess zu minimieren, wird ein schrittweises Vorgehen verwendet:
- Planung und Prüfung: Zusammenstellung einer vollständigen Liste von Signalen und Integrationspunkten.
- Vorbereitung: Einrichten von Danfoss 9051678 unter Laborbedingungen.
- Protokollierung: Implementierung in einem unkritischen Abschnitt der Leitung.
- Vollständige Migration: Installation und Inbetriebnahme während der geplanten PPR (geplante vorbeugende Wartung).
6. Technische Herausforderungen
Die Hauptschwierigkeit liegt in der Übertragung der Logik von proprietärer Software auf offene Standards. Um dieses Problem zu lösen, verwenden wir Zwischendaten-Gateways und automatische Tag-Konvertierungstools. Es ist wichtig, die vollständige Kompatibilität mit vorhandenen SPSen sicherzustellen, was durch die Verwendung von Standard-Kommunikationstreibern erreicht wird.
7. Beispiel (Fallstudie)
In einer Polymerverarbeitungsanlage konnte durch den Austausch von 10 alten HMIs durch Danfoss 9051678 die Reaktionszeit des Bedieners auf kritische Notfallmeldungen um 40 % verkürzt und Ausfallzeiten aufgrund von Ausfällen älterer Displays um 100 % vermieden werden. MTBF stieg von 18.000 auf 55.000 Stunden.
8. Inbetriebnahme und Prüfung
Nach erfolgter Installation:
- Testen der Kommunikation mit der SPS (Validierung von Tags).
- Überprüfung von Notsignalen (Fehlersimulation).
- Sicherheitstests (Überprüfung der Benutzerzugriffsebenen).
- Das endgültige Abnahmeprotokoll gemäß den Anforderungen interner Qualitätsstandards.
Zusammenfassung
Bei der HMI-Modernisierung handelt es sich nicht nur um den Austausch von Hardware, sondern um einen strategischen Schritt zur Gewährleistung der Stabilität und Einhaltung moderner Sicherheitsstandards. Die UNITEC-D GmbH übernimmt sowohl die Lieferung der Komponenten selbst als auch den vollständigen technischen Support für den Migrationsprozess. Schauen Sie sich die verfügbaren Nachrüstlösungen in unserem UNITEC-D E-Katalog an.
Referenzen
- EN 60204-1: Maschinensicherheit. Elektrische Ausrüstung von Maschinen.
- ISO 9241: Ergonomie der Mensch-System-Interaktion.
- EU-Richtlinie 2009/125/EG (Ökodesign).
