Embedded System

Zweitbedienfelder verbessern den Bedienkomfort

Vorbei ist die Zeit, als Werkzeugmaschinen noch überschaubar waren. Heutzutage nehmen hochkomplexe Zentren zur Werkstück-Komplettbearbeitung mehrere Quadratmeter Fläche in Anspruch. Zweitbedienfelder an verschiedenen Stationen, z.B. am Werkzeugmagazin, unterstützen Bediener und Einrichter bei der Vermeidung von Wegstrecken und damit verbundenem Zeitaufwand.

Ohne Zweitbedienfeld am Werkzeugmagazin müsste ein Einrichter bei jeder Neu- oder Umbestückung immer zwischen dem Magazin und dem Hauptbedienfeld pendeln, um beispielsweise Daten einzugeben oder Parameter zu ändern. Jede Wegstrecke kostet Zeit. Diese Stillstandszeiten lassen sich mit lokal angebrachten Zweitbedienfeldern vermeiden, sodass der Einrichter gleich vor Ort bestücken und parametrieren kann.

Zweitbedienfelder für Werkzeugmaschinen - v.l.n.r.: als abgesetztes Industrie-Display mit 10,4" TFT-Display und integriertem Mouse Stick, als Embedded Client im Standard-Design und mit integrierten Befehlsgeräten

Für die Anbindung von Zweitbedienfeldern an PC-basierten CNC-Systemen sind zwei Möglichkeiten denkbar: als abgesetztes Industrie-Display über DVI bzw. VGA und USB (Tastatur- und Maussignale) oder als Thin Client über Ethernet.
Die direkte Verbindung eines Industrie-Displays mit integrierter CNC-Tastatur über die Grafik- und USB-Schnittstellen ist eine problemlose Plug-and-Play-Lösung, die bis zu einer Länge von fünf Metern kostengünstig realisierbar ist. Größere Distanzen können mittels speziell geschirmter Kabel überbrückt werden, die jedoch teuer in der Anschaffung und komplex in der Verlegung sind.

Im Gegensatz dazu kann eine Ethernet-Verbindung mit einem einzigen CAT5-Kabel bis zu 100 Meter überbrücken. Für Zweitbedienfelder an PC-basierten Systemen bietet sich dabei die Nutzung der Fernwartungssoftware VNC (Virtual Network Computing) an, die sich seit über einem Jahrzehnt bewährt hat und unter der GPL (GNU General Public License) als freie Software verfügbar ist. Das Programm verwendet das so genannte "Remote Framebuffer (RFB) Protokoll", mit dem der aktuelle Bildschirmspeicher des Host-Computers an den Client übertragen wird.

Schematische Darstellung des Zweitbedienfelds am Werkzeugmagazin

Ein Client-System greift dabei mit Hilfe der Client-Software, dem VNC-Viewer, auf das CNC-System zu, das hierfür einen installierten VNC-Server bereitstellen muss. Zu Beginn der Verbindung authentifiziert sich der Client verschlüsselt über ein Passwort am Server, danach verständigen sich beide Seiten auf die verwendete Protokollversion und das Datenformat zur Übertragung der Framebuffer-Inhalte. Während in Folge der Client alle Eingabeaufforderungen überträgt (Tastatur, Maus etc.) sowie Framebuffer Update Requests für bestimmte Bereiche des Bildspeichers zur Aktualisierung der Anzeigeinhalte vom Server anfordert, übermittelt dieser im Gegenzug den entsprechenden Teil des Bildspeichers.
Das RFB-Protokoll sieht dabei keine Verbindungsüberwachung vor. Diese kann durch eine separate, den VNC-Viewer quasi umgebende Applikation ergänzt werden, die während des Client-Betriebs permanent die Erreichbarkeit des VNC-Servers auf der CNC überprüft. Bei Nichterreichbarkeit gibt die Anwendung eine Fehlermeldung aus, prüft weiterhin die Server-Verfügbarkeit und startet bei positiver Server-Rückmeldung den Viewer mit automatischer Verbindungsinitiierung neu. Zusätzlich zur automatischen Verbindung stellt das Programm dem Bediener auch den Verbindungsaufbau bei Bedarf auf Knopfdruck bereit.

Die Zweitbedienfeld-Funktion ist auch über weitere Protokolle realisierbar, z.B. als web-basierte Visualisierung an CNC-Systemen mit integriertem Webserver.

Die typische Leistungsaufnahme der Embedded Panels liegt dank Geode-LX800-CPU und der Verwendung energieeffizienter Komponenten für die Version mit 12,1"-Display bei lediglich 28 W. Im Standard-Design verfügt die IP65-geschützte Frontplatte über zwei USB-Schnittstellen unter einer ebenfalls IP65-geschützten Abdeckung und eine CNC-spezifische Folientastatur, deren Funktion ein spezieller Tastaturcontroller übernimmt.
Die Systeme sind komplett lüfterlos gekühlt und besitzen auch sonst keine rotierenden Teile. Auf dem CompactFlash-Speicher sind ein angepasstes Embedded Betriebssystem, der VNC-Client und die Überwachungsapplikation installiert. Ein Installations-Assistent unterstützt den Administrator bei Systemeinrichtung und Verbindungsprojektierung.

Neben den Standard-Designs im Hoch- und Querformat sind die Zweitbedienfelder auch als individuell gestaltete OEM-Kundenlösungen erhältlich, womit ein Hersteller trotz Verwendung unterschiedlicher CNC-Systeme eine durchgängige Bedienphilosophie anbieten kann. So sind beispielsweise die Farbgebung der Frontplatte und das Tastaturlayout gestaltbar sowie zusätzliche Befehlsgeräte wie Not-Aus-Schalter, Drucktaster oder Profibus-Direkttasten integrierbar.

Welche Technologie ein Werkzeugmaschinen-Hersteller auch bevorzugt einsetzten möchte - Zweitbedienfelder sind eine kostengünstige Möglichkeit, um in bestimmten Situationen, z.B. beim Werkzeugwechsel, die Bedienung effizienter zu machen und Wegstrecken zu vermeiden.