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Bedienkomfort auf der Brücke

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Human Marine Interface

Egal ob auf der Yacht, dem Supertanker, dem Containerfrachter oder dem Kreuzfahrtschiff – überall im maritimen Bereich spielen Human Machine Interfaces (HMI) eine wichtige Rolle. Für die speziellen Anforderungen auf Schiffen bietet ein Hersteller die passenden Lösungen an.

Hierbei gelten strenge Regeln, die in Normen und Zulassungen festgeschrieben sind. Die HMI von Phoenix Contact weisen ihre Tauglichkeit daher durch die jeweiligen Zertifikate nach. Darüber hinaus können sich OEM-Schiffsausrüster die relevanten Geräte aus einer Vielzahl von Display-Größen, Touch-Technologien, Prozessorleistungen und Betriebssystemen zusammenstellen, sodass sich die HMI optimal in das entsprechende Gesamtsystem integrieren.

Gut ablesbare Informationsanzeige

Die Human Machine Interfaces von Phoenix Contact verfügen über die Brückenzulassung EN 60945 und erfüllen den Kompassschutzabstand. Aufgrund dieser Eigenschaften können sie auf der Brücke verwendet werden. Doch dort sind noch weitere Funktionen erforderlich. So muss jede Information blendfrei auf dem Bildschirm zu erkennen sein, selbst wenn die Sonne direkt darauf scheint. Besonders gute Ergebnisse werden hier mit optisch gebondeten Displays erzielt. Das bedeutet, dass Touch-Glas und Display miteinander verklebt sind und kein Luftspalt vorhanden ist. Ohne Luftspalt tritt keine Brechung oder Reflexion auf, weil das Licht durch ein homogenes optisches Medium fällt. Deshalb lässt sich das Display bereits bei einer relativ geringen Lichtstärke von 300 bis 400 cd auch bei direkter Sonneneinstrahlung sehr gut ablesen. Das HMI nutzt die Energie effizienter und die Hintergrundbeleuchtung wird geschont, was die Lebensdauer des Geräts verlängert. Die Antireflex-beschichtete Frontplatte absorbiert zudem störende Reflexionen, sodass sich das HMI auch zum Einsatz im Außenfahrstand und in der Nock (Außenstand der Kommandobrücke) anbietet.

Die Brücke ist rund um die Uhr besetzt, die diensthabenden Offiziere müssen also mit Lichtverhältnissen von greller Sonne bis tiefschwarzer Nacht klar kommen. Daher lässt sich die Helligkeit mit zwei am Gerät befindlichen Tasten auf einen angenehmen Pegel dimmen oder der Bildschirm ausschalten. Die Tasten lassen sich ebenso mit Handschuhen sicher bedienen. Selbst bei ausgeschaltetem Display verpasst die Crew keinen Alarm. Dafür sorgt der in das HMI integrierte Buzzer. Wird der Bordingenieur oder die Mannschaft wegen eines wichtigen Alarms benötigt, weckt sie ein Alarmgeber in ihren Kabinen. Zu diesem Zweck ist das Human Machine Interface mit einem potentialfreien Ausgang versehen, an den der Alarmgeber angeschlossen werden kann.

Redundantes System

Ein voll beladenes Schiff fährt in der Regel optimal. Es lässt sich leichter manövrieren und ist schneller. Doch dieser Ladezustand tritt nicht immer ein, weshalb zum Ausgleich Ballastwasser aus dem Hafenbecken aufgenommen wird. Mit dem Wasser transportiert das Schiff allerdings die landestypischen Bakterien, Mikroorganismen und kleinen Meeresbewohner in weit entfernte Häfen und pumpt sie dort wieder ab. Das schadet der heimischen Flora und Fauna und hat unabsehbare wirtschaftliche Folgen. Um derartige Umweltschäden zu vermeiden, wurde 2004 die International Convention for the Control and Management of Ships´ Ballast Water and Sediments verabschiedet. Das Übereinkommen schreibt unter anderem fest, wie Ballastwasser gereinigt und behandelt werden muss, bevor es abgelassen werden darf.

Das HMI der Ballastwasser-Reinigungsanlage protokolliert die notwendigen Prozesse und speichert die Daten unveränderbar ab. Maritime Panel-PCs sind oft im Maschinen- oder Kontrollraum montiert und arbeiten in den hier herrschenden Umweltbedingungen ohne Probleme. Möglich ist dies, weil die Panels über einen erweiterten Betriebstemperaturbereich von -20°C bis 60°C verfügen. Darüber hinaus sind zwei zusätzliche RS232/485- oder CAN-Schnittstellen erhältlich. Außerdem umfasst die HMI ein redundantes Kommunikationssystem aus zwei unabhängigen Gigabit-Ethernet-Schnittstellen. Die generierte Datenmenge muss für lange Zeit archiviert werden. Zu diesem Zweck lassen sich SD-Karten oder USB-Sticks als Wechseldatenspeicher nutzen. Der Einsatz im Ballastwasser-Management bedingt ferner eine hohe Rechenleistung. Deshalb werden die Windows-CE-Geräte derzeit von HMI mit Windows Embedded Standard 7 abgelöst.

Sichere Handschuhbedienung

In der Bilge des Schiffs ist es selbst bei hohen Außentemperaturen kühl. Daher sammelt sich dort Kondenswasser, das insbesondere von der Klimaanlage stammt. Im Bilgewasser befinden sich oft Öl- und Kraftstoffrückstände, weshalb es fachgerecht aufbereitet werden muss, bevor es in die See eingeleitet wird. Das Bilge-Management-System arbeitet ebenfalls mit HMI-Terminals, bei ähnlichen Anforderungen wie im Ballastwasser-Management.

Verladekräne hieven pro Ladevorgang mehrere hundert Tonnen Gewicht an Bord. Damit das Schiff beim Be- und Entladen durch die einseitige Gewichtsveränderung keine Schlagseite bekommt, gleicht die Anti-Heeling-Anlage die Verlagerung durch ein komplexes System aus Ballasttanks und Pumpen aus. Aufgrund der Trimmung krängt das Schiff nicht und bleibt horizontal stabil. Die horizontale Ausrichtung zeigt sich besonders beim Beladen von Containern als wichtig, da diese zum sicheren Transport miteinander verhakt werden. Ein solcher Vorgang ist nur in waagerechter Lage möglich. Die sichere Bedienung des Touch Panel mit Handschuhen erweist sich hier als vorteilhaft, ebenso das einfache Finden der Tasten.

Bei Thrustern handelt es sich um Manövrieranlagen wie Bugstrahlruder, Ruderpropeller oder Querstrahler. Zu ihrem Gesamtsystem gehört eine komplexe Steuerung, die über das HMI mit dem Bediener kommuniziert. Häufig sind die Geräte im geschützten Außenbereich des Schiffs angebracht. Deswegen verfügen sie über ein kratzfestes Touch Panel aus Glas-Film-Glas (GFG). Die Oberfläche des drucksensitiven analog-resistiven Touchs besteht aus einer dünnen, widerstandsfähigen Glasscheibe, die ebenso gegen eindringende Feuchtigkeit schützt. Maritime Panel-PCs zeichnen sich zudem durch eine gestochen scharfe Grafikdarstellung mit Kantenglättung aus.

Vibration und Schock

Während das Schiffspersonal die beschriebenen Eigenschaften der maritimen HMI schätzt, überzeugen den Schiffsausrüster weitere Funktionen. So zählt auf der Brücke jeder Millimeter Einbaubreite. Zwar lassen sich die Abmessungen von Display und Touch nicht ändern, aber beim Rahmen und der Dichtung nutzt Phoenix Contact den konstruktiven Spielraum. Statt einer breiten Flachdichtung wird eine schmale Rundschnurdichtung in den Rahmen eingepresst. Dadurch erhält das HMI einen lediglich sechs Millimeter breiten spritzwassergeschützten Rahmen. Das HMI ist in eine komplette Automatisierungslösung eingebunden. Während es via Ethernet oder CAN an die Steuerung angekoppelt wird, erfolgt die Kommunikation mit Aktoren oder Sensoren über serielle Schnittstellen. Diese Interfaces kommen vor allem im Maschinenraum zum Einsatz. Daher bietet der Panel-PC optional redundante Ethernet- und CAN-Schnittstellen.

Wie bereits erwähnt, finden sich die HMI in vielen Schiffsbereichen – als abgesetztes Display in der Kabine, in den Schaltschrank eingebaut sowie im Cockpit auf der Brücke oder im Außenfahrstand. Überall ist es wichtig, dass die Geräte wartungsarm und möglichst lange betriebsbereit sind. Da sich bewegte Teile als fehleranfällig erweisen, verzichten die maritimen HMI von Phoenix Contact auf jede Art von Lüfter. Außerdem enthalten sie einen Flashspeicher statt einer Festplatte. Das sind wesentliche Voraussetzungen, damit sie trotz Vibrationen und Schock sicher funktionieren. Weitere Leistungsmerkmale wie die Hintergrund-Dimmung erhöhen die Betriebsdauer ebenfalls.

Wichtige Zertifikate vorhanden

Neben der Brückennorm EN 60945 verfügen die maritimen HMI-Geräte von Phoenix Contact über die Zertifikate ABS, BV, DNV, GL, LR und RINA.

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