Retrofit von Automatisierungsanlagen

Durch Ersatz von Baugruppen lässt sich jedoch auch an automatisierungstechnischen Anlagen ein Retrofit erreichen Visualisierungsgeräte spielen in der Automatisierungstechnik eine tragende Rolle, denn sie bilden die Kommunikations-Oberfläche für die Mehrzahl von Produktionsanlagen Sie versorgen den Betreiber mit den unterschiedlichsten Informationen, machen ihn auf bestimmte Anlagenzustände aufmerksam und bieten ihm  die Möglichkeit, auf Prozesse Einfluss zu nehmen Ebenso wie ihre Funktionen sind auch die Einsatzmerkmale dieser Geräte sehr unterschiedlich Das Spektrum reicht von der einfachen Textanzeige bis hin zum modernen Industrie-PC Aber ein Merkmal ist allen Geräten gemeinsam: Sie besitzen einen Bereich für die Darstellung von Informationen Automatisierungstechnik eine tragende Rolle, denn sie bilden die Kommunikations-Oberfläche für die Mehrzahl von Produktionsanlagen. Sie versorgen den Betreiber mit den unterschiedlichsten Informationen, machen ihn auf bestimmte Anlagenzustände aufmerksam und bieten ihm  die Möglichkeit, auf Prozesse Einfluss zu nehmen.
Ebenso wie ihre Funktionen sind auch die Einsatzmerkmale dieser Geräte sehr unterschiedlich. Das Spektrum reicht von der einfachen Textanzeige bis hin zum modernen Industrie-PC. Aber ein Merkmal ist allen Geräten gemeinsam: Sie besitzen einen Bereich für die Darstellung von Informationen.

eichler

Umgerüstetes Display: Bereits in zahlreichen Anwendungen bewährt.

Heute verwendet man als bildgebenden Teil eines Gerätes natürlich nur noch LC-Displays. Diese werden immer größer, sie bieten zunehmend mehr Kontrast und Schärfe der Darstellung. Aber in älteren Anlagen finden sich auch noch andere Bauteile.
So wurde in den Anfängen der Automatisierungstechnik eine Technologie eingesetzt, die als einer der Vorläufer der LCD-Technik gelten kann: Das  Elektrolumineszenz-Display (ELD). Diese Bildschirme bieten hohe Standzeiten und waren damit für den Dauereinsatz geeignet. So verbaute auch Siemens in einigen der von diesem Unternehmen gelieferten Operatorpanels elektroluminiszens-Displays. Diese boten in der Tat eine lange Betriebszeit, viel länger, als die Produktion bei den Herstellern aufrecht erhalten wurde. Heute produzieren nur wenige Unternehmen Displays in dieser Technologie. Sharp, der Hersteller der in SIEMENS-Geräten verwendeten ELDs, kündigte diese Geräte sogar nach wenigen Jahren wieder ab.

Trotz Ankündigung vor 15 Jahren sind noch viele OP30 in Betrieb

Ein typischer Vertreter der ELD-Generation ist jedoch das OP30, das schon vor mehr als 15 Jahren abgekündigt wurde. Dennoch ist es noch immer in großen Stückzahlen in der Industrie in Betrieb, und ein Nachfolgegerät bietet der Hersteller Siemens nicht an. Nun kann zwar die benötigte Funktionalität des Gerätes durch moderne Panels ersetzt werden, aber das bedeutet immer eine  Neuprojektierung der Visualisierung, und möglicherweise sind auch Eingriffe in die Projektierung der Steuerung nötig.

Displaytechnik

ELD, LCD, TFT
Elektrolumineszenz (EL) ist ein Vorgang, bei dem ein Festkörper durch Anlegen einer elektrischen Spannung angeregt wird, Licht zu emittieren. In EL-Displays werden dazu Leuchtdioden genutzt, die bei Anlegen einer Gleichspannung von einigen Elektronen Löcher in einen p-n-Übergang einer Diodenanordnung injiziert. An der Grenzfläche rekombinieren diese dann unter Lichtemission.
Die Dioden können aus verschiedene Halbleitermaterialien bestehen, etwa aus AlGaAs, GaAsP, GaP und GaN, deren Bandlücke dann die Farbe des Lichtes bestimmt. TFT steht für die englische Bezeichnung Thin Film Transistors, Dünnschichttransistoren. Diese werden, ähnlich wie Flüssigkristalle Liquid Crystal Displays (LCD) zum Aufbau besonders flacher Bildschirme eingesetzt. Aus TFT aufgebaute Bildschirme werden auch als Aktiv-Matrix-Displays bezeichnet. Der Transistor ist dabei direkt auf das Glassubstrat aufgedampft.
Ebenso wie LCD ändern TFT die Polarisationsrichtung von Licht, wenn eine Spannung angelegt wird. Der Bildschirm besteht  deshalb aus Segmenten, die unabhängig voneinander unter dem Einfluss der Steuerspannung ihre Helligkeit ändern können. Damit ändert sich ihre Durchlässigkeit für polarisiertes Licht, das mit einer Hintergrundbeleuchtung und Polarisationsfiltern erzeugt wird.

Eine wirtschaftlich sinnvolle Alternative zum Ersatz durch neuere Produkte ist die kostengünstige Erhaltung der Funktionalität der Geräte durch Retrofit.
Was bedeutet das? Das häufigste Problem dieser Geräte ist der Ausfall der bildgebenden Komponente, des ELD. Dafür gibt es zwar, wie gesagt, keine Ersatzteile, aber immerhin lässt sich das Problem durch Umrüstung auf aktuelle TFT-Technik lösen. Eines der dabei auftretenden Probleme ist das des internen Timings der Bauteile. Denn die ELDs von damals sind natürlich auf ganz andere Arbeitsfrequenzen bei der Darstellung von Semi- oder Vollgrafik ausgelegt als moderne Geräte. Die LCD-Technik von heute verwendet Timings, bei gleicher Darstellungsgröße, mit mindestens der doppelten Frequenz. Zudem benötigt das alte Display einen anderen Datenaufbau als die aktuelle Displaytechnik.

 

Die Lösung: Die Platine der Umrüsteinheit.

Der Umsetzer sorgt für die Angleichung des Timings

Dieses Problem wurde durch Entwicklung eines Umsetzers gelöst. Mit dessen Hilfe lassen sich alle Signale des alten Systems auf die neuen Timings der aktuellen TFT-Displays umsetzen. Das wiederum bietet allen Anwendern die Möglichkeit, ihre bestehenden Anlagen weiter effektiv und kostengünstig zu betreiben. Auch für die Typen mit Direkttastenmodul und für die C-Varianten wurde eine Umrüstungslösung erarbeitet.
Die Herstellerangaben über die Lebensdauer der derzeit verwendeten TFT-Displays bieten Funktionssicherheit auf lange Sicht, denn diese bieten zwischen 30 000 und 50 000 Stunden. Dieser Wert hängt von den in diesen Geräten  eingesetzten Backlight-Röhren ab, deren Helligkeit sich während dieser Zeit halbiert.
Die vorgestellte Umrüstung wurde bereits von zahlreichen Anwendern im harten täglichen Einsatz mit Erfolg getestet. Die Ausfallrate der umgerüsteten Geräte liegt deutlich unter 1%.

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