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HMI-Hardware für Öl- und Gasanlagen: Auslegung für Ex-Bereiche und raue Einsatzorte

JASPER EngineeringVeröffentlicht 14.09.202615 Min. Lesezeit

HMI-Hardware für Öl- und Gasanlagen muss zuerst zum Aufstellort und zum Explosionsschutzkonzept passen; Displaygröße und Rechnerleistung kommen danach. Für OEMs und Anlagenbauer sind Zone beziehungsweise sicherer Bereich, Gerätekategorie oder EPL, Stoffgruppe, Temperaturklasse, Umgebungsbereich, Bedienung mit den realen Handschuhen, Sonnenlast, Vibration, Korrosionsmedien, Dichtpfad, Potentialausgleich und Kabelübergang die entscheidenden Eingaben. Eine kundenspezifische Frontbaugruppe kann Display, Touch, Overlay, Schaltung und Gehäuseschnittstelle zusammenführen. Sie ersetzt jedoch weder die Zoneneinteilung noch die Konformitätsbewertung des fertigen Geräts. PLC- und SCADA-Programmierung liegen außerhalb dieses Fertigungsscope.

HMI-Baugruppen

Stand: 24. August 2026

Eine frühe Abstimmung der HMI-Baugruppen verhindert, dass Frontglas, Touchcontroller, Dichtung und Einbauausschnitt getrennt optimiert werden und erst im Muster miteinander kollidieren. Besonders kritisch ist die Grenze der bewerteten Einheit: „frontseitig dicht“, „für Zone 2 vorgesehen“ und „ATEX-konformes Endgerät“ sind drei verschiedene Aussagen.

Die Kurzentscheidung beginnt beim Einsatzort, nicht bei der Displaydiagonale

Eine geeignete HMI-Architektur ergibt sich aus dem gefährlichsten glaubwürdigen Betriebszustand einschließlich Reinigung, Wartung, Start, Stopp und Fehlerfall. Die folgende Tabelle ist ein Projektfilter, keine Zertifizierungsentscheidung.

Projektlage Sinnvolle Hardware-Richtung Vor Freigabe nachzuweisen Typischer Fehlgriff
Bedienung im sicheren Schaltraum Standard-Industrie-HMI mit projektspezifischer Frontabdichtung Ablesbarkeit, Handschuhbedienung, EMV, Temperatur, Einbaudichtung Ex-Aufwand ohne Ex-Aufstellort bestellen
Einbaugrenze an Zone 2 / 22 Bewertete Baugruppe oder zertifiziertes Gerät passend zu Atmosphäre und Installation Ex-Kennzeichnung, Zertifikat, besondere Bedingungen, Kabel- und Montagevorgaben Nur die Kategorie nennen, aber Gas-/Staubgruppe und Temperaturdaten auslassen
Bedienung in Zone 1 / 21 Früh festgelegtes Zündschutzkonzept; häufig zertifiziertes HMI-System statt frei kombinierter Standardteile Kompletter Zertifizierungsweg, Gehäuse, Anschlüsse, Erdung, thermische Auslegung Ein zertifiziertes Einzelteil als Freigabe für die Gesamtbaugruppe behandeln
Offshore, Küstennähe oder Salzchemie Korrosionsgerechte Materialpaarung, geschützte Schnittkanten, definierter Dichtpfad Zyklische Salzprüfung, Medienliste, Beschichtung, Kontaktkorrosion, Entwässerung „Edelstahl“ oder „IP66“ als vollständige Korrosionsspezifikation verwenden
Direkte Sonne, Frost und kondensierende Feuchte Optisch gebondeter oder anderweitig reflexionsarmer Stack mit thermisch geprüftem Display Luminanz und Reflexion am kompletten Stack, Dimmung, Aufheizung, Kaltstart, Kondensation Nur die Nennhelligkeit des LCD vergleichen
Schwere Handschuhe, Regen oder Ölfilm PCAP mit abgestimmtem Controller oder druckbasierte Eingabe; kritische Befehle gegebenenfalls separat Originalhandschuh, Nässefilm, Fehlberührung, Zielgröße, Bedienkraft „Glove mode“ ohne Handschuh- und Flüssigkeitsdefinition freigeben

HMI-Hardware für Öl- und Gasanlagen ist eine Baugruppe mit klarer Systemgrenze

Der Begriff umfasst die physische Bedien- und Anzeigeeinheit an einer Maschine, einem Skid, einem Bohrsystem, einer Verdichterstation oder einem Tanklager. Dazu gehören Frontplatte, Deckscheibe oder Overlay, Anzeige, Touchsensor beziehungsweise Tasten, Leiter- oder Folienkreis, Dichtungen, Träger, Anschlussfahne, Steckverbinder und die mechanisch-elektrische Schnittstelle zum Kundengehäuse. Einen allgemeinen Einstieg in die Bauteile bietet Was ist ein HMI-Panel? Hardwareaufbau.

Nicht zur Hardwarefertigung gehören die Zoneneinteilung des Standorts, die Prozessrisikoanalyse, die PLC-Logik, SCADA-Bildgestaltung, Benutzerverwaltung oder Netzwerksegmentierung. Trotzdem beeinflussen diese Ebenen die Hardware: Ein Remote Monitor benötigt andere E/A- und Ausfallannahmen als ein lokaler Panel-PC; ein Not-Halt darf nicht stillschweigend als gewöhnliche Touchfläche spezifiziert werden.

Ein typischer Frontaufbau von außen nach innen

  1. Deckscheibe oder Grafikoverlay: schützt Beschriftung und aktive Fläche; Werkstoff, Dicke, Oberflächenfinish und Bedruckung bestimmen Reflexion, Chemikalienkontakt und Bediengefühl.
  2. Touchsensor oder Tastenlage: PCAP, resistiver Touch, Folientaster oder eine Mischform. Die Wahl folgt Handschuh, Nässe, Bedienkraft und Sicherheitsfunktion.
  3. Optischer Kleb- oder Luftspalt: beeinflusst Innenreflexion, Kondensationsraum, Reparierbarkeit und thermische Spannungen.
  4. Displaymodul: aktive Fläche, Auflösung, Luminanz, Dimmung, Blickwinkel, Temperaturbereich und Hintergrundbeleuchtung.
  5. Träger und Abstandshalter: halten Ebenheit und Abstand ein und leiten Lasten in den Montageflansch statt in das LCD.
  6. Schaltung und Anschlussfahne: führt Tastenmatrix, LEDs, Touchsignale oder definierte E/A zum Kundensystem. Für Flex- und Starrflex-Design beschreibt IPC-2223 die einschlägige Dokumentfamilie; die konkrete Revision gehört in den Auftrag.
  7. Dichtung und Gehäuseübergang: bilden nur zusammen mit Nut, Gegenfläche, Schraubbild, Ebenheit und Montagekraft einen reproduzierbaren Dichtpfad.

Die Explosionsschutzgrenze kann vor, innerhalb oder hinter diesem Stack liegen. Sie muss in Blockdiagramm, Stückliste und Zeichnung identisch markiert sein. Sonst ist unklar, ob JASPER eine nicht selbstständig verwendbare Frontbaugruppe, ein Ex-relevantes Bauteil oder einen Teil eines bereits festgelegten Gerätekonzepts fertigt.

Ex-Schutz wird aus sechs Eingaben abgeleitet und bleibt Aufgabe des verantwortlichen Endgeräteherstellers

Die ATEX-Richtlinie 2014/34/EU erfasst Geräte und Schutzsysteme für explosionsgefährdete Atmosphären, bestimmte außerhalb angeordnete Sicherheits- und Steuergeräte sowie Komponenten zum Einbau. Ihre Kategorien beschreiben unterschiedliche Schutzniveaus und Auftretenswahrscheinlichkeiten. Das ist die rechtliche Ausgangslage, aber noch keine HMI-Bestellnummer. Der Zonenplan muss von der dafür fachkundigen Stelle des Betreibers oder Anlagenplaners kommen; die DGUV Information 203-092 verlangt für Gasanlagen eine fachkundige Beurteilung der Explosionsgefährdung.

Verbindliche Projekteingabe Warum sie die HMI-Hardware verändert Abnahmebeleg
Zone oder nicht gefährdeter Bereich legt das erforderliche Schutzniveau und den zulässigen Installationsort fest freigegebener Zonenplan mit Gerätestandort
Gerätegruppe, Kategorie und EPL grenzt das Schutzkonzept und die Kennzeichnung ein Anforderungsliste gegen Zertifikat und Typenschild
Gas-/Staubgruppe beeinflusst, welche Atmosphäre das Gerät abdecken muss Stoffdaten und vollständige Ex-Kennzeichnung
Temperaturklasse oder maximale Oberflächentemperatur bindet Verlustleistung, Displayheizung, Sonnenlast und Gehäusetemperatur zusammen thermischer Bericht im ungünstigsten Betriebsfall
Umgebungsdruck, Temperatur und Sauerstoffgehalt entscheidet, ob der Standardscope der Ex-Norm genügt Standortdaten einschließlich Start, Stillstand und Sonneneinstrahlung
Zündschutzart und Schnittstellenkonzept bestimmt Energiebegrenzung, Kapselung, Anschlüsse, Kabelverschraubungen und Wartungsregeln Zertifikat, Zeichnung, besondere Bedingungen und Installationsanweisung

IEC 60079-0:2026 behandelt Konstruktion, Prüfung und Kennzeichnung von Ex-Geräten und Ex-Komponenten. Der veröffentlichte Scope nennt als Standardatmosphäre −20 °C bis +60 °C, 80 kPa bis 110 kPa und typischerweise 21 Vol.-% Sauerstoff. Ein Bohrstandort außerhalb dieser Bedingungen braucht zusätzliche Betrachtung; die Normseite weist ausdrücklich auf mögliche Zusatzprüfungen hin.

Eigensicherheit ist ebenfalls kein Etikett für beliebige Niederspannung. IEC 60079-11:2023 betrifft eigensichere Geräte und zugehörige Betriebsmittel, deren Stromkreise in die explosionsfähige Atmosphäre führen. Energiequellen, Kapazitäten, Induktivitäten, Fehlerannahmen und angeschlossene Betriebsmittel gehören damit in ein abgestimmtes System. Auswahl, Installation und Erstprüfung der elektrischen Ex-Installation behandelt IEC 60079-14:2024; deren Scope umfasst auch Dokumentation und Personalkompetenz.

Eine zertifizierte Anzeige, Kabelverschraubung oder Komponente zertifiziert nicht automatisch die kundenspezifische Front. Die Richtlinie und der EU Blue Guide 2022 trennen Produkt, Komponente, bestimmungsgemäße Verwendung und Verantwortung des Herstellers. Änderungen an Frontglas, Klebstoff, Leiterführung, Wärmeabfuhr, Gehäuse oder Anschluss können die bewertete Konfiguration berühren. Deshalb müssen Zertifikatsnummer, Ausgabe, Kennzeichnung, „Specific Conditions of Use“ und freigegebene Varianten vor der Detailkonstruktion vorliegen. Der vertiefende Clusterartikel ATEX-HMI-Hardware für explosionsgefährdete Bereiche behandelt diese Konformitätsfrage separat.

Auch die Normausgabe ist ein Projektdatum. Die IEC veröffentlichte IEC 60079-0 Edition 8.0 im Juni 2026; die Vermutungswirkung unter EU-Recht folgt jedoch den im Amtsblatt veröffentlichten harmonisierten EN-Verweisen. Die ATEX-Normenübersicht der Europäischen Kommission führt die Beschlüsse und Änderungen. RFQ und Prüfplan sollten daher nicht pauschal „nach neuester Norm“ verlangen, sondern die anwendbare Ausgabe und Übergangsregel benennen.

Die Eingabetechnologie muss mit Originalhandschuh, Nässe und Fehlbedienung geprüft werden

PCAP kann eine geschlossene Glasfront und Mehrfingerbedienung ermöglichen, reagiert aber auf den vollständigen elektrischen Stack. Deckscheibendicke, Dielektrikum, Sensorlayout, Controller, Displaystörung, Erdung und Flüssigkeitsfilm wirken zusammen. Ein Datenblattmerkmal „glove capable“ ersetzt deshalb keinen Musteraufbau.

Das zeigt ein konditioniertes Beispiel: Der Microchip-Controller mXT2113TD nennt Mehrfingerbedienung mit einem 5-mm-Handschuh durch 6 mm Glas oder 3 mm PMMA. Direkt daneben begrenzt der Hersteller die Aussage auf Bildschirmgröße, Berührfläche, Konfiguration und Stack-up. Für dieselbe Controllerfamilie nennt das Datenblatt bei Kondensation oder Wassertropfen bis 22 mm Durchmesser keine Fehlauslösung und Einfingertracking. Diese Werte sind Microchip-Produktdaten, keine allgemeine Grenze für HMI-Hardware.

Eingabevariante Stärke im Öl-/Gasbetrieb Kritischer Nachweis Nicht wählen, wenn …
PCAP hinter Glas geschlossene, gut reinigbare Front; flexible Bildschirmtasten Handschuhmaterial und -dicke, Wasser-/Öl-/Salzfilm, EMV, Erdung, Fehlberührung die reale Handschuh-/Nässekombination nicht stabil erkannt wird
Resistiver Touch reagiert auf Druck und ist weniger vom leitfähigen Finger abhängig Bedienkraft, Punktgenauigkeit, Overlay-Verschleiß, Nässe an der Kante hohe optische Güte oder Mehrfingerfunktion zwingend ist
Folientasten feste Zielposition, taktile Option, beschriftete Funktionen Betätigungskraft, Dom-/Kontaktaufbau, Chemikalien, Lebensdauerprofil häufig wechselnde Funktionsbelegung verlangt wird
Separate zertifizierte Taster klarer physischer Befehl und mögliche Trennung vom Display Ex-Eignung des vollständigen Tasterkreises und Montage die Tasterbewertung nicht zur Zone und Zündschutzart passt
Hybrid aus Touch und Tasten dynamische Anzeige plus feste Bedienrückfallebene Prioritätslogik, räumliche Trennung, gleichzeitige Bedienung mit Handschuh Bediener im Stressfall nicht eindeutig erkennen, welcher Weg gilt

Die Abnahme verwendet keine Laborhandschuhe „ähnlicher Art“. Sie verwendet Hersteller, Artikelnummer, Größe, Verschmutzungszustand und gegebenenfalls zwei übereinander getragene Handschuhe aus dem realen Arbeitsablauf. Dazu kommen trockene Front, Tropfen, zusammenhängender Film und Randansammlung. Kritische Befehle brauchen definierte Reaktionen auf Ghost Touch, Dauerberührung und nicht erkannte Eingabe; bei sicherheitsbezogenen Funktionen entscheidet die Systemarchitektur, nicht die Ästhetik der Front.

Sonnenlichttauglichkeit ist eine Eigenschaft des kompletten optischen und thermischen Stacks

Die LCD-Luminanz allein sagt nicht, ob Werte unter tief stehender Sonne ablesbar bleiben. Frontreflexion, interne Grenzflächen, Polarisatoren, Antiglare-Finish, Optical Bonding, Kontrast, Schriftgröße, Blickwinkel, Verschmutzung und Dimmung bestimmen das Ergebnis gemeinsam. Eine sehr helle Hintergrundbeleuchtung erhöht zugleich Verlustleistung und kann die Oberflächentemperatur in einem Ex-Konzept verschärfen.

IEC 60068-2-5:2018 stellt Verfahren für simulierte Sonnenstrahlung bereit und unterscheidet thermische Wirkung und Bewitterung. Für den Projektplan sind daher Bestrahlungsprofil, Prüfdauer, Montagewinkel, eingeschalteter Betriebsmodus, Anzeigeinhalt und zulässige Temperatur-/Ablesbarkeitsänderung zu definieren. Ein nominell weiter LCD-Temperaturbereich hilft wenig, wenn Klebstoff, Touchsensor oder Dichtung früher aussteigen.

Die Freigabe sollte mindestens drei Zustände umfassen: kalter Start nach Stillstand, stationärer Betrieb bei maximaler Umgebung und direkte Einstrahlung auf die reale Front. Gemessen werden relevante Bauteiltemperaturen, Displayfunktion, Touchverhalten, Helligkeitsregelung und sichtbare optische Fehler. Kondensation verdient einen eigenen Übergangstest; „nicht kondensierend“ im Datenblatt ist eine Einsatzgrenze, kein Wetterschutz.

Vibration, Korrosion, Dichtung und Erdung benötigen getrennte Nachweise

Raue Umgebung ist kein einzelnes Lastkollektiv. Die vier Failure Paths greifen zwar ineinander, werden aber durch unterschiedliche Prüfungen sichtbar. Die geplante Vertiefung Robuste HMI-Auslegung für raue Umgebungen ordnet diese Umweltlasten über weitere Anwendungen hinweg ein.

Vibration: IEC 60068-2-6:2007 beschreibt sinusförmige Vibration. IEC 60068-2-64 behandelt breitbandige Zufallsvibration und weist darauf hin, dass reine Random-Prüfung bei gemischter realer Anregung nicht immer genügt. Frequenzbereich, Beschleunigung oder spektrale Leistungsdichte, Achsen, Sweep-/Verweilregeln, Dauer und Montagezustand müssen aus dem Einsatzprofil kommen. Getestet wird die montierte Baugruppe mit Seriensteckern und Kabelmasse; ein loses Display auf dem Labortisch bildet den Flansch nicht ab.

Korrosion: Salz, Schwefelverbindungen, Reinigungsmittel, Bohrflüssigkeiten und Kondensat beanspruchen verschiedene Materialpaarungen. ISO 12944-2:2017 klassifiziert Umgebungen für den Korrosionsschutz von Stahlkonstruktionen durch Beschichtungssysteme. Diese Kategorie kann ein sinnvoller Standortinput sein, ist aber keine HMI-Produktzertifizierung. Für salzhaltige Atmosphäre beschreibt IEC 60068-2-52:2017 zyklische Salznebelerprobung. Im Prüfauftrag gehören Methode, Zyklen, Vorbehandlung, Funktionsbetrieb und Akzeptanzkriterien zusammen.

Dichtung: IEC 60529 klassifiziert den Gehäuseschutz gegen Berührung, Fremdkörper und Wasser innerhalb ihres Scopes. Der IP-Code belegt weder Explosionsschutz noch Chemikalienbeständigkeit oder Salzkorrosion. Äußere mechanische Stöße werden getrennt über den IK-Code nach IEC 62262:2002+AMD1:2021 betrachtet. Bei einem Panel-Mount-HMI muss außerdem klar sein, ob die Angabe nur die Front im eingebauten Zustand oder das komplette Gerät betrifft. Nutgeometrie, Dichtungsstoß, Ausschnittkante, Oberflächenrauheit, Ebenheit, Schraubenabstand und Anzugsvorgabe sind Teil des Nachweises.

Erdung und Elektrostatik: Metallfront, leitfähige Beschichtung, Touch-Schirm, Kabelschirm und Kundengehäuse brauchen ein bewusstes Potentialausgleichskonzept. Die TRGS 727 der BAuA behandelt Zündgefahren durch elektrostatische Aufladung. Daraus folgt keine pauschale Einpunktverdrahtung für jedes HMI; erforderlich ist ein gekennzeichneter Erdungs-/Schirmplan mit Anschlussstellen, Werkstoffen, Beschichtungsdurchbrüchen, Montagefolge und Prüfmerkmalen.

Anwendungsrisiko-Matrix

Risiko Typischer Auslöser Beobachtbarer Fehler Konstruktive Gegenmaßnahme Validierungsinput
Zündquelle oder unzulässige Oberflächentemperatur falsche Kategorie/EPL, Zusatzheizung, Sonnenlast, geändertes Netzteil Zertifikatsabweichung oder thermische Grenzwertverletzung Ex-Grenze fixieren, Verlustleistung budgetieren, Varianten sperren Zone, Stoffgruppe, Temperaturanforderung, Worst-Case-Betriebsmodus
Unlesbare Anzeige direkte Sonne, Innenreflexion, verschmutzte Front Prozesswert oder Alarm wird zu spät erkannt reflexionsarmer Stack, Bonding, geeignete Typografie und Dimmung Einstrahlung, Blickwinkel, Anzeigeinhalt, Verschmutzungszustand
Fehl- oder Nichtbedienung Handschuh, Regenfilm, Öl, EMV-Störung Ghost Touch, blockierte Eingabe, falscher Befehl Touch-Tuning, Guard/Shield, größere Ziele, feste Tasten für kritische Befehle Originalhandschuh, Flüssigkeit, Störprofil, Bedienaufgabe
Dichtverlust verzogener Ausschnitt, falsche Dichtungskompression, Kabelzug Feuchte, Korrosion, optischer Beschlag definierte Gegenfläche, Kompression, Schraubbild, Zugentlastung Gehäusezeichnung, Rauheit, Ebenheit, Montageprozess
Flex-/Steckerbruch Pumpen- oder Fahrzeugvibration, freie Kabelmasse intermittierender Touch oder Displayausfall abgestützte Flexführung, Zugentlastung, resonanzarme Halterung Frequenz-/Randomspektrum, Achsen, Kabel und Serienmontage
Kontaktkorrosion Chloride, unpassende Metalle, beschädigte Beschichtung steigender Übergangswiderstand, Unterwanderung Werkstoffpaarung, Kanten-/Kontaktzonenschutz, Entwässerung Medienliste, Temperatur/Feuchte, Salzprüfmethode
Elektrostatische Aufladung isolierende Front, ungeklärter Potentialausgleich Entladung, Störung oder Zündgefahr ableitfähige Pfade nur nach Ex-/EMV-Konzept, prüfbare Anschlüsse TRGS-727-Bewertung, Erdungsplan, Messmethode

Remote-Betrieb verlagert Rechenleistung, aber nicht die Hardwareverantwortung

Ein Remote Monitor kann Prozessbilder aus einem geschützten Rechnerbereich anzeigen; ein lokaler Panel-PC verarbeitet die Visualisierung am Bedienort. Für die Frontbaugruppe bleiben aktive Fläche, Touch-E/A, Ethernet-, serielle oder optische Schnittstelle, Versorgungsdaten, Steckverbinder, Schirmung und Wärmeabfuhr konkrete Hardwareparameter. Die Zertifikatsgrenze muss auch die Schnittstellen und angeschlossenen Betriebsmittel erfassen.

Fernzugriff ist kein Ersatz für lokale Gefahrenanalyse. Bei Netzwerkausfall muss feststehen, was das Display zeigt, welche Eingaben gesperrt werden und welche Bedienhandlung lokal verfügbar bleibt. PLC-/SCADA-Code, Benutzerrechte, Protokollkonfiguration und Cybersecurity-Architektur liegen außerhalb der HMI-Hardwarefertigung. JASPER benötigt jedoch das elektrische Interface-Dokument, weil Pegel, Isolation, Steckverbinder, Pinout, Kabelschirm und zulässige Leistungsaufnahme den physischen Aufbau bestimmen.

Der Validierungsplan muss Serienmontage, Grenzmuster und Funktionsüberwachung abbilden

Eine Prüfung ist nur aussagekräftig, wenn Prüfling und Akzeptanzkriterium zur Zeichnung passen. Die HMI-Panel-Konstruktion: Checkliste mit 10 Freigabekriterien hilft, Zeichnungs- und Freigabepunkte vor dem Muster zusammenzuführen. Für den konkreten Nachweis sollte die Prüf- und Validierungsplanung jede Anforderung mit Prüfmethode, Prüflingszahl, Vorbehandlung, Messmittel, Betriebsmodus und Pass/Fail-Regel verbinden.

Verifikation Prüfling / Zustand Währenddessen überwachen Nachher bewerten
Einbau- und Dichtprüfung Seriennahes Kundengehäuse, definierte Dichtung und Verschraubung Leckpfad beziehungsweise Druck-/Wassereinwirkung nach Spezifikation Feuchte, Dichtungslage, Verzug, elektrische Funktion
Touch-/Handschuhprüfung kompletter optischer Stack mit Seriencontroller Trefferquote, Fehlauslösung, Latenz, Randbedienung Tuningstand und reproduzierbare Konfiguration
Sonnen-/Temperaturprüfung eingeschaltete Baugruppe im realen Montagewinkel Bauteiltemperaturen, Anzeige, Touch, Dimmung optische Veränderungen, Klebung, Dichtung, Neustart
Vibrationsprüfung Serienhalterung, Flex, Steckverbinder und Kabelmasse Display-/Touchdaten, Versorgung, Verbindungsabbrüche Risse, Fretting, gelöste Verbindung, Maßänderung
Korrosions-/Medienprüfung repräsentative Materialien, Beschichtungen und Schnittkanten falls gefordert Funktion unter Belastung Unterwanderung, Verfärbung, Haftung, Übergangswiderstand
Ex-relevante Bewertung freigegebene Stückliste und Worst-Case-Variante thermische und elektrische Grenzwerte nach Bewertungsplan Dokumentation, Kennzeichnung, besondere Bedingungen

Grenzmuster sind nützlicher als ein einziges „goldenes“ Muster. Sinnvolle Varianten sind minimale und maximale Deckscheibendicke, ungünstigste Dichtungstoleranz, längste freie Flexstrecke, höchste Displayverlustleistung und kritischste Beschichtungsunterbrechung. Prototyping und Musterfreigabe sollte diese Varianten sichtbar kennzeichnen; ein bestandener Prototyp ohne Konfigurationsstand ist später kaum reproduzierbar.

Eine frei kombinierte HMI-Baugruppe ist nicht für jedes Projekt geeignet

Ein Standard-Display mit kundenspezifischem Frontglas ist ungeeignet, wenn der Betreiber ein vollständig zertifiziertes Zone-1-System verlangt und keine neue Bewertung vorgesehen ist. Ebenso ungeeignet ist eine reine Touchfront, wenn der Prozess eine unabhängige physische Bedienmöglichkeit für kritische Zustände fordert. Bei häufigem Hochdruckreinigen, dauerhaftem Eintauchen, abrasivem Bohrschlamm oder einer unbekannten Chemikalienmischung fehlt ohne konkretes Prüfprofil die Freigabebasis.

Auch Serviceziele setzen Grenzen. Ein vollständig optisch gebondeter Stack kann Reflexion und Innenkondensation reduzieren, erschwert aber unter Umständen den Austausch einzelner Ebenen. Eine besonders dicke Deckscheibe schützt mechanisch, kann PCAP-Empfindlichkeit und optische Eigenschaften verschlechtern. Eine weiche Dichtung gleicht Toleranzen aus, darf jedoch nicht ohne Kompressions- und Mediennachweis gewählt werden. Wo ein bereits zertifiziertes Standard-HMI alle Anforderungen abdeckt, ist dessen unveränderte Verwendung häufig der klarere Weg.

Projektinput-Checkliste für Zeichnung, Muster und RFQ

Vor der Konstruktion sollten folgende Angaben in einer versionierten Anforderungsliste stehen:

  • [ ] Gerätestandort im freigegebenen Zonenplan; Gas- oder Staubatmosphäre
  • [ ] Gerätegruppe, Kategorie/EPL, Stoffgruppe, Temperaturklasse beziehungsweise maximale Oberflächentemperatur
  • [ ] Zertifizierungsziel, anwendbare EN-/IEC-Ausgaben, besondere Bedingungen und verantwortliche Bewertungsstelle
  • [ ] Umgebungstemperatur, Druck, Höhe, direkte Sonne, Kondensation und Einschaltprofil
  • [ ] Displaygröße, aktive Fläche, Auflösung, Zielablesbarkeit, Blickwinkel, Dimmung und Nachtbetrieb
  • [ ] Touch-/Tastenart; Originalhandschuh mit Artikelnummer und Dicke; Wasser-, Öl-, Salz- und Reinigungszustand
  • [ ] Frontmaterial, Finish, Druckfarben, Symbolik, UV-/Abrieb- und Medienliste
  • [ ] Kundengehäuse: Ausschnitt, Gegenfläche, Ebenheit, Rauheit, Wandstärke, Schraubbild und Montagefolge
  • [ ] Dichtung, gewünschter IP-Scope, Entwässerung sowie Kabel-/Steckerabdichtung
  • [ ] Vibrations-/Schockspektrum, Achsen, Dauer, Halterung, Kabelmasse und Funktionsüberwachung
  • [ ] Korrosionsumgebung, Materialpaarungen, Beschichtung, Schnittkanten und Salzprüfmethode
  • [ ] Versorgung, E/A, Pinout, Flex-/Kabelabgang, Zugentlastung, Erdung und Schirmanschluss
  • [ ] Remote-/lokales Betriebskonzept und definierter Zustand bei Kommunikationsausfall
  • [ ] Jahresvolumen, Varianten, Traceability, Musterstufen und verbindliche Abnahmekriterien

Für die technische Vorprüfung lassen sich Zeichnungen zur technischen Prüfung senden. Benötigt werden mindestens Displaygröße, Frontplattenzeichnung, Interface-Stack, Einsatzumgebung und Jahresvolumen. Wenn Scope und Nachweise geklärt sind, können OEMs ein technisches Angebot anfragen.

Häufige Fragen

Reicht IP66 für ein HMI in einer Öl- oder Gasanlage aus?

Nein. IP66 beschreibt einen Gehäuseschutz innerhalb des Scopes von IEC 60529, aber keine ATEX-/IECEx-Eignung, Korrosionsbeständigkeit oder Chemikalienverträglichkeit. Außerdem muss feststehen, ob der Code nur für die eingebaute Front oder für das komplette Gerät gilt. Zone, Atmosphäre, Dichtgeometrie, Salzlast und Kabelübergänge werden separat spezifiziert und geprüft.

Welcher Touchscreen funktioniert mit Arbeitshandschuhen am zuverlässigsten?

Das lässt sich nur mit dem konkreten Handschuh und dem vollständigen Stack entscheiden. PCAP kann mit abgestimmtem Sensor und Controller auch dicke Handschuhe erkennen; resistiver Touch reagiert auf Druck. Deckscheibe, Flüssigkeitsfilm, Erdung, EMV und Zielgröße verändern das Ergebnis. Die Freigabe verwendet Originalhandschuhe im trockenen und verschmutzten Zustand.

Muss ein HMI in Zone 2 eine ATEX-Kennzeichnung besitzen?

Für ein elektrisches Gerät, das bestimmungsgemäß in einer ATEX-Zone eingesetzt wird, muss der verantwortliche Hersteller beziehungsweise Integrator die passende Konformität für Gerätegruppe, Kategorie, Atmosphäre und Temperaturanforderung nachweisen. Eine allgemeine Industrie-HMI mit IP-Schutz genügt nicht. Maßgeblich sind Zonenplan, vollständige Kennzeichnung, Zertifikatsumfang, besondere Bedingungen und Installation.

Darf eine zertifizierte HMI-Front nachträglich angepasst werden?

Nur wenn der Zertifikatsinhaber und der festgelegte Änderungsprozess die Variante abdecken. Änderungen an Glas, Overlay, Klebstoff, Dichtung, Schaltung, Wärmeabfuhr, Anschlüssen oder Gehäuse können die bewertete Konfiguration berühren. Vor einer Änderung werden Stückliste, Zeichnung, Zertifikat, besondere Bedingungen und erforderliche Neubewertung gemeinsam geprüft.

Was ist der Unterschied zwischen ATEX und IECEx bei HMI-Hardware?

ATEX bezeichnet im EU-Kontext die rechtlichen Anforderungen der Richtlinie 2014/34/EU und den zugehörigen Konformitätsweg. IECEx ist ein internationales Zertifizierungssystem auf Basis einschlägiger IEC-Normen. Ein IECEx-Zertifikat ersetzt die EU-Konformitätserklärung nicht automatisch. Für DACH-Projekte werden Zielmärkte, Kennzeichnungen, Normausgaben und Zertifikatsumfang früh festgelegt.

Welche Angabe macht ein Display wirklich sonnenlichttauglich?

Keine einzelne Kennzahl. Die Ablesbarkeit entsteht aus LCD-Luminanz, Reflexion der Front, internen Grenzflächen, Kontrast, Optical Bonding, Antiglare-Finish, Blickwinkel, Dimmung und Darstellung. Der Nachweis erfolgt am kompletten eingebauten Stack unter definierter Einstrahlung, Umgebungstemperatur, Verschmutzung und Anzeigeinhalt; zugleich wird die thermische Reserve geprüft.

Wie wird eine HMI-Baugruppe gegen Vibration validiert?

Das Einsatzprofil wird als sinusförmiges oder zufälliges Spektrum mit Frequenzbereich, Pegel, Achsen, Dauer und Betriebszustand beschrieben. Der Prüfling enthält Serienhalterung, Steckverbinder, Flexführung und Kabelmasse. Während der Prüfung werden Display, Touch, Versorgung und Kommunikation überwacht; anschließend folgen Sichtprüfung, elektrische Prüfung und Kontrolle auf gelöste oder angeriebene Verbindungen.

Kann Remote-Bedienung die lokale HMI-Hardware vollständig ersetzen?

Nicht pauschal. Remote-Betrieb kann Rechner und Wartungszugriff in einen geschützten Bereich verlagern, benötigt am Bedienort aber weiterhin eine bewertete Anzeige-, Eingabe- und Schnittstellenhardware. Bei Verbindungsverlust müssen Anzeigezustand und zulässige lokale Bedienung feststehen. Sicherheitsbezogene lokale Befehle werden durch die Systemrisikoanalyse festgelegt, nicht durch die Netzwerkverfügbarkeit.

Referenzen

  1. Richtlinie 2014/34/EU über Geräte und Schutzsysteme zur Verwendung in explosionsgefährdeten Bereichen, Europäische Union, 26. Februar 2014.
  2. ATEX: Harmonisierte Normen und Durchführungsbeschlüsse, Europäische Kommission, abgerufen am 24. August 2026.
  3. Blue Guide zur Umsetzung der EU-Produktvorschriften 2022, Europäische Kommission, 29. Juni 2022.
  4. DGUV Information 203-092 – Arbeitssicherheit beim Betrieb von Gasanlagen, DGUV, Ausgabe 2019.
  5. IEC 60079-0:2026 – Explosive atmospheres, Part 0, IEC, Edition 8.0, 16. Juni 2026.
  6. IEC 60079-11:2023 – Eigensicherheit, IEC, korrigierte Fassung Juli 2026.
  7. IEC 60079-14:2024 – Design, selection and installation, IEC, Edition 6.0, 30. August 2024.
  8. IEC 60529 – IP Code, IEC, konsolidierte Edition 2.1.
  9. IEC 62262:2002+AMD1:2021 – IK Code, IEC.
  10. IEC 60068-2-5:2018 – Simulated solar radiation, IEC, Edition 3.0.
  11. IEC 60068-2-6:2007 – Vibration, sinusoidal, IEC, Edition 7.0.
  12. IEC 60068-2-64:2008+AMD1:2019 – Broadband random vibration, IEC.
  13. IEC 60068-2-52:2017 – Cyclic salt mist, IEC, Edition 3.0.
  14. ISO 12944-2:2017 – Classification of environments, ISO, Edition 2.
  15. TRGS 727 – Vermeidung von Zündgefahren infolge elektrostatischer Aufladungen, BAuA.
  16. mXT2113TD Touchscreen Controller Product Brief, Microchip Technology, DS40002152A, 2019.
  17. IPC Board Design Standards: IPC-2223 für Flex-/Starrflex-Leiterplatten, IPC, abgerufen am 24. August 2026.

Dieser Leitfaden wurde von JASPER, einem Hersteller kundenspezifischer HMI-Baugruppen, veröffentlicht. Die technischen Auswahlkriterien gelten herstellerunabhängig; die finale Ex-Konformität und Gerätefreigabe verbleiben beim verantwortlichen Endprodukthersteller und dem festgelegten Bewertungsweg.

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Das JASPER Engineering prüft Schnittstellen, offene Risiken und die Nachweise für ein belastbares Angebot.

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