Industrie-PC Modulare Industrie-PCs für sensible Prozesse

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Der Industrie-PC ist der zentrale Hardware-Baustein im Edge Computing einer Anlage in der Lebensmittel-, Pharma- oder Kosmetikfertigung. Dabei ist die Elektronik genauso sensibel wie die hergestellten Produkte. Lesen Sie, was bei der Industrie-PC-Auswahl zu beachten íst und welche Normen stehen für die optimale Lösung.

Damit sich Pharma-Erzeugnisse oder Lebensmittel einerseits qualitativ hochwertig sowie andererseits effizient herstellen lassen sind das Zusammenspiel von Informations-, Automatisierungs- und Hygienetechnik entscheidend. Spezielle, für den Extrem-Einsatz konzipierte Industrie- und Panel-PCs erfüllen gleich mehrere Aufträge z. B. für die Interaktion Mensch-Maschine, für die Datensammlung und für die Steuerung der Anlage.

„An Verarbeitungsmaschinen oder Abfüllanlagen in Branchen, die mikrobiologisch sensible Produkte herstellen, werden hohe Hygieneanforderungen gestellt,“ erklärt Lucian Binder, Industrie-PC-Experte bei TL Electronic.

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Prinzipiell gelten für die Panel-PCs oder Industrie-PCs drei Kriterien für den Einsatz in hygienegerechte Maschinen und Anlagen:

• Intensive Reinigungsmöglichkeit,

• leichte Integration,

• Hohe Usability, also Bedienerfreundlichkeit.

„Unsere speziell entwickelten industriellen Rechnersysteme erfüllen im hygienischen Prozess wesentliche Richtlinien und orientierten sich an den zahlreichen Leitfäden der Maschinenrichtlinie 2006/42/EG oder der EHEDG“ erläutert der Fachmann des IPCs-Herstellers aus Bergkirchen bei München. Zudem ist der systematische Ansatz sowie die Anwendersicht relevant für maximale Hygienesicherheit und hohe Produktivität. Aufgrund des anwendungsbestimmten äußeren Aufbaus kann man die Industrie-Rechner einfacher und schneller in die Applikation integrieren. Zwei koexistierende Normen geben Hinweise zur Projektierung der Maschine sowie deren Einzelsysteme wie die Schnittstelle Mensch-Maschine: die DIN EN 1672-2 und die DIN EN ISO 14159. Als Brückennorm für die Maschinenrichtlinie 2006/42/EG konkretisiert die Norm 14159 von 2008 die „Maschinensicherheit: Erfordernis bezogen auf die Hygiene für die Planung der Maschinen”.

Als die bekannteste mit Gültigkeit in Europa und darüber hinaus gilt die europäische Norm 1672-2. Sie enthält die Anforderungen an Hygiene und an Reinigbarkeit für Maschinen und Maschinenkomponenten in der Lebensmittelproduktion. Die ISO 14159 der internationalen Organisation für Normung gilt global und ist und auf die Maschinenvorschriften harmonisiert. Während die Norm 1672 vom Typ C ist und detaillierte Sicherheitsanforderungen an eine Maschinen vorgibt, ist sie gegen die Norm 14159 vom Typ B vorzuziehen. Denn die Definitionen der Norm 14159 sind eingebettet und die Kriterien in der Norm 1672 sind besser beschrieben. Darüber hinaus ist sie ab der Fassung DIN EN 1672-2:2009 auf die Richtlinie für Maschinensicherheit angepasst.

Der Einsatzort entscheidet

„Die Norm definiert das Prinzip, das bei der Projektlösung den besten Kompromiss zwischen den hygienischen Eigenschaften und der Bedienersicherheit ableitet“, erklärt Lucian Binder. „Das ist gar nicht so einfach“, weiß der Industrial-IT-Experte von TL Electronic, das 2023 die 40-jährige Erfolgsgeschichte feiert. „Es gilt zu verstehen, ob und wann die Einzelbausteine der Maschinen z. B. ein Industrie-PC aus Edelstahl sein soll.

Laut der Studie der Allianz Global Corporate & Specialty (AGCS) aus dem Jahr 2022 bleiben Störungen des Betriebs die Hauptsorge der Unternehmen. Vor Projektierung einer neuen Anlage oder einer Anlagenerweiterung unterstützt die Hygiene-Gefahrenanalyse.

„Selbst wenn man beispielsweise in der Lebensmittelbranche arbeitet, kann es sein, dass in der Packaging-Linie bereits verpackte Lebensmittel behandelt werden. Dort besteht keine Hygienegefahr und wir gehen mit standardmäßigen Konstruktionskriterien die effiziente Industrie-PC-Lösung.“, erläutert Lucian Binder.

Industrie-PC-Lösungen für jeden Bereich

Im Hygienic-Design-Bereich besteht das größte Risiko für Produktkontamination. Deswegen entsprechen die Kriterien an die Industrie-PCs in diesem Einsatzgebiet den höchsten Anforderungen. Mit gleich mehreren Serien an Panel-PCs und LC-Displays speziell für die Lebensmittelindustrie bietet TL Electronic optimalen Schutz und Sicherheit sowie hohen Bedienkomfort.

Für den Touchscreen erhält man einerseits den bewährten resistiven Touch, der auf Druck reagiert. Endanwender fordern heute verstärkt Multi-Touch-Bildschirme, die die Bedienung wesentlich erleichtern. Mit der Projective Capacitive Touch Technologie (PCAP) lassen sich die Systeme sogar bei Feuchtigkeit und mit verschiedenen Arbeitshandschuhen problemlos bedienen. „Ein Musterhandschuh hilft bei der Lösungsfindung. Für einen Anwendungsfall hat ein Kunde gefordert, dass der PCAP-Multi-Touch für drei unterschiedliche Handschuhtypen ohne Umschalter funktioniert. Diese Anforderung konnten wir lösen“, so Binder. „Die völlig plane Frontfläche der PCAP-Multitouch-Screens ohne Schmutzkanten erfüllen die hohen Reinigungsstandards und Vorgaben der Lebensmittelindustrie.“

Leichtere Bedienung, sicherer Ablauf

Im Edelstahlgehäuse integrierte Not-Aus- und Flachtaster sorgen direkt im Arbeitsbereich für schnelle Arbeitsabläufe und verbessertes Monitoring. Über den griffigen Drehschalter kann man anwenderfreundlich zwischen den verschiedenen Touch-Modi für Hand-, Nass- und Handschuh-Bedienung wechseln. Der Schalter lässt sich auf Wunsch auch anders belegen.

Die umfangreiche Produktserie der Panel-PCs und Industriemonitore von TL Electronic kann man z. B. als Steuerungseinheit in der Rohstoffverarbeitung einsetzen oder als Monitoring-Instanz nutzen, um die Endverpackung der Lebensmittel zu kontrollieren. Verschiedene Displaygrößen der Panel-PCs oder passive Monitore ab Diagonalen von 10,1 Zoll (25,7 cm) lassen sich flexibel auch bei wenig Platz integrieren. Die Panel-PCs der neuen R-Serie erhält man z. B. im Format 4:3 mit Diagonalen von 15 bis 19 Zoll (38,1 bis 48,3 cm) und Auflösungen von 1024 Pixel × 768 Pixel bis 1280 Pixel × 1024 Pixel. Im Format 16:9 mit Diagonalen von 21,5 bis 23,8 Zoll (54,6 bis 60,5 cm) bekommt man brillante Full-HD-Qualität mit 1920 Pixel ×1080 Pixel.

Auf das Material kommt es an

Der Hersteller konstruiert die Rechner- und Bediensysteme so, dass es keine Ecken und Kanten gibt. Dadurch lassen sich die Geräte optimal reinigen und Schmutzablagerungen werden verhindert, die später zu Kontaminationen führen können. Besonderes Augenmerk liegt auf den eingesetzten Werkstoffen. Die Edelstahlgehäuse aus eigener Fertigung sind aus langlebigem Edelstahl-Werkstoff 1.4401 (AISI 316) und somit besonders korrosions- und flüssigkeitsbeständig auch bei häufigen Reinigungsprozessen. Im Gegensatz zur sehr gebräuchlichen Sorte 1.4301 (AISI 304) ist der 316-Edelstahl (1.4401) ein Chrom-Nickel-Edelstahl mit zwei bis drei Prozent Molybdän. Der kleine Unterschied macht es aus. Der Molybdän-Gehalt macht den 316-Werkstoff noch korrosionsbeständiger sowie verschleißfester, insbesondere wenn das Material Chemikalien und Wasser – vor allem salzigen oder chlorierten Bedingungen – ausgesetzt ist.

Das Gehäuse-Design bietet weitere Vorteile: Die robusten, modernen Gehäuse sind inklusive aller Schnittstellen vollständig gegen Staub- und Wasser-Eintritt nach Schutzart IP65 geschützt. Darüber hinaus erhält man Ausführungen mit Schutzart IP69K, die gemäß IEC 60529 getestet sind bei 8.000 bis 10.000 kPA (80 bis 100 bar) und 80 °C heißem Wasser. Somit lassen sich die Rechner- und Bediensysteme noch besser säubern. Dichtmaterialien wie Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM) maximieren den Schutz der Industrie- PC-Einheiten. Der EPDM ist ein extrem belastbarer ist terpolymer Elastomer und ist u.a. resistent gegen chlorhaltiges Wasser und andere chemischen Beanspruchungen. Dadurch wird die Dichtigkeit des Edelstahl-Panel-PCs und seine hohe Schutzklasse langfristig gesichert.

Ob neue oder bestehende Anlage - die Bedien- und Steuergeräte-Serie kann man sehr einfach installieren und anschließen. Alle Schnittstellen sowie der Not-Aus- und die drei Front-Taster verfügen über IP65-geschützte M12-Gewindeanschlüsse. Passende Kabel gehören zum Lieferumfang. In der neuen R-Serie gibt es extra eine Anschlussbox, mit der man die Rechner an Tragarm oder Standfuß montieren kann. Außerdem verfügt das moderne Gehäuse über eine VESA- Schnittstelle. Eine weitere Idee bietet der Yoke-Mount aus Edelstahl, womit sich die Geräte schwenken lassen.

Die Technik im Detail

Die leistungsstarke PC-Einheit z. B. der aktuellen R-Serie meistert mit dem Intel-Prozessor der Whiskey-Lake-Generation i5-8265U und viermal 1,6 GHz Taktfrequenz zuverlässig jede Steuerungsaufgabe. Dafür sorgen zudem bis zu 32 GB DDR3L-RAM sowie ein Solid-State-Disc-Festspeicher ab 64 GB. Darüber hinaus lassen sich kosteneffiziente Rechnereinheiten mit Celeron- oder Pentium-Performance realisieren.

Alle Industrie-PCs von TL Electronic für den Lebensmittelbereich benötigen keine externen Lüfter – ein weiterer Vorteil für das Gesamtsystem und für die hohe Dichtigkeit. Selbst die serienmäßigen Kommunikationsschnittstellen für zweimal USB, RJ45 für Gigabit Ethernet und RS232 sowie für die externe 12-V_DC-Spannungsversorgung sind vollständig IP65-geschützt - spezielle Anschlusskabel inklusive. Auf Wunsch kann man die Systeme auch mit RFID-Reader, WLAN oder Bluetooth erweitern. „Die Panel-PCs und Display-Lösungen werden ideal ergänzt mit Edelstahltastaturen, verschiedenen Tragarm- oder Standfuß-Systemen. Insgesamt wird so aus den Industrie-PCs die perfekte Mensch-Maschine-Schnittstelle in der Lebensmittel-Herstellung – leicht zu integrieren, zu reinigen und sehr bedienerfreundlich“, so Binder abschließend.

Im Video mehr zu den Panel-PCs von TL Electronic:

 (mk)

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