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Softwareseitige Konsequenzen bei handelsüblichen Tablets als HMI
ACD Antriebstechnik
Welche Konsequenzen ergeben sich auf der Softwareseite, wenn handelsübliche Tablets als Bediengeräte (HMI) oder Terminals in der Industrie eingesetzt werden?
Heutzutage genügt in vielen Fällen ein Standard-Consumer-Tablet als Bediengerät (HMI) oder Terminal in Bezug auf Touch-Qualität, Auflösung und Größe. Die intuitiven Gesten und die Multi-Touch-Fähigkeit sind mittlerweile plattform-und browserunabhängig geworden und bieten somit eine nahtlose Benutzererfahrung. Dieser Ansatz wurde bereits in den letzten zwei News-Beiträge der ACD Antriebtechnik vorgestellt.
Aber welche Konsequenzen ergeben sich auf der Softwareseite, wenn handelsübliche Tablets als Bediengeräte (HMI) oder Terminal in der Industrie eingesetzt werden?
Standard-Consumer-Tablets verfügen über Schnittstellen und Funktionen, einschließlich der entsprechenden Treiber in den Betriebssystemen. Egal, ob die Software webbasiert im Browser, als nativ entwickelte App oder als Cross-Plattform-Anwendung umgesetzt wird, die vorhandene Hardware kann mit den zahlreichen Standardtools bequem genutzt werden. Das Betriebssystem ist auf dem aktuellen Stand des Geräte-Anbieters und bleibt im Original-Zustand. Die erwähnten Tools für die HMI-Entwicklung entwickeln sich rasant weiter und können auf dem neusten Stand verwendet werden. Somit kann die Anwendungssoftware schnell entwickelt werden, da keine umfangreichen Betriebssystemanpassungen erforderlich sind.
Die Absicherung und Verwaltung von Updates können in der Regel über die Einstellungen in der Systemsteuerung ausreichend organisiert werden. Dies ermöglicht eine effiziente Entwicklung und Wartung der Anwendungssoftware auf dem aktuellen Stand des Betriebssystems.
Was passiert jedoch, wenn spezielle zusätzliche Hardware wie Taster, Sensoren usw. erforderlich sind?
Die Integration spezieller Hardware in das System erfordert die Entwicklung von Treibern im Betriebssystem. Hierfür werden Developer-Kits für das entsprechende Betriebssystem benötigt, die in der Regel in Bezug auf die Betriebssystem-Version oft Jahre hinter dem aktuellen Stand zurückliegen. Ein Beispiel ist das Android-Betriebssystem, das seit seiner Version 1 im Jahr 2008 jedes Jahr eine neue Version hervorgebracht hat und 2023 bei Version 14 angekommen ist. Zudem gibt es Zwischen-Versionen der API (aktuell API 34). Für jede Hardware ist eine Anpassung der Hardware-Abstraktionsebene (HAL) und eine Überprüfung für jede Version erforderlich. Dies bedeutet einen erheblichen Aufwand und stellt eine massive Einschränkung bei der Verwendung der Tools dar, da diese dann in früheren Versionen verwendet werden müssen. Prinzipiell macht es auch wenig Sinn, einen Treiber für eine Multi-App-Umgebung zu entwickeln, wenn er nur in einer einzigen App verwendet wird.
In solchen Fällen ist es oft einfacher und sinnvoller, die spezielle Hardware in einem separaten Embedded-System neben dem Standardgerät zu integrieren und sie beispielsweise über eine Standardkommunikation wie USB zu verbinden. Ein Beispiel dafür ist der Aufbau des Mobile SafetyPanel SP200 von ACD Antriebstechnik GmbH. Durch diese Vorgehensweise bleibt man unabhängig vom Betriebssystem des Tablets und benötigt lediglich eine Standard-USB-Verbindung. Die spezielle Software zur Ansteuerung der speziellen Hardware kann im Embedded-System deutlich einfacher und sogar –wenn notwendig -in Echtzeit implementiert werden. Dieser Ansatz ähnelt dem derzeit weit verbreiteten „Edge-Computing“-Ansatz, wo auch oft ein vorverarbeitender Teil zur Datenreduzierung im dezentralen Modul liegt. Der interpretative und reaktive Teil der Software kann dann auf der App-Ebene des Tablets platziert werden.
Durch die Entkopplung des neu zu entwickelnden Softwareteils von der Hauptsoftware ergeben sich erhebliche Vorteile in Bezug auf Testbarkeit und Wartung. Der neu entwickelte Software-Teil ist unabhängig vom Großteil der Gesamtsoftware und damit erheblich besser zu testen und zu warten.
In der Abbildung wird der methodische Weg des Mobile SafetyPanels SP200 der ACD-Antriebstechnik GmbH dargestellt.
Dank dieses Ansatzes ist es möglich, ein mobiles Industrie-Terminal oder Bediengerät (HMI) effizient, kostengünstig und flexibel zu entwickeln. Darüber hinaus kann es mit spezieller Hardware ausgestattet werden, um zusätzliche Sensorik zu integrieren.