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Fachartikel: Tastatur statt Touchscreen?

Autor: Dipl.-Phys. Gert Breidenbach

Eine frei programmierbare Standard-Tastatur mit LCD-Display-Tasten wirkt als äußerst effizientes und anpassungsfähiges HMI (Mensch-Maschine-Interface)
Programmierungsaufwand ist nicht zu unterschätzen
Touchscreens haben in vielen Bereichen der Industrie Einzug gehalten. Vor allem in Industrie- und Anlagensteuerungen kommen sie als leicht zu bedienendes, schnelles und intuitives Eingabemedium zum Einsatz. Mit klar strukturierten Touch-Flächen sind sie intuitiv bedienbar. Funktionsabläufe werden durch selbsterklärende und leicht verständliche Bilder detailgetreu visualisiert. Die Vorteile sind vielfältig und wurden schon oft diskutiert. Was die Anwender jedoch im Vorfeld häufig nicht in Betracht ziehen, ist die nötige Flexibilität und der hohe Aufwand hinsichtlich der Programmierung. Während Programmierungen von Bedienoberflächen unter einem Touchscreen relativ aufwendig sind und meist vom Anwender hohe Kenntnisse in der Programmiertechnik verlangen, können bei einer frei programmierbaren Tastatur mit LCD-Display-Tasten, Befehlsausgaben bzw. Eingabedaten schnell und einfach verändert oder korrigiert werden. Die Änderungen werden mit Hilfe einer leicht zu bedienenden Software realisiert. Ein großer Vorteil ergibt sich hier für Unternehmen mit Multi-Server-Arbeitsplätzen. Warum? Die Programmierung der Tastatur kann, wenn erforderlich, auch vom Zentralserver aus geändert werden, so dass sämtliche angeschlossenen Arbeitsplätze automatisch mit den neuen Befehlsdaten gespeist werden. Das spart sowohl Zeit als auch Kosten. So ergeben sich große Vorteile bei Tastaturen, die z.B. zum Verkauf eines häufig sich ändernden Warensortiments an Verkaufstheken eingesetzt werden. Ist z.B. nur in einzelnen Funktionsbereichen eine Datenänderung oder -erweiterung notwendig, so kann auch dieses schnell und einfach entsprechend programmiert werden. Die "Chamäleon"-Tastatur wurde für den Standardbereich der Eingabemedien als eine qualitativ hochwertige Alternative zu kundenspezifischen Tastaturen entwickelt. Es handelt sich dabei um eine Tastatur, die über die eingesetzten LCD-Tasten auch ein Ausgabemedium darstellt. So kann in manchen Anwendungen sogar auf einen Bildschirm verzichtet werden, da die LCD-Tasten auch Maschinen- oder Rechnerzustände wiedergeben können. Im kundenspezifischen Bereich gibt es bis dato eher weniger Anbieter, die auch LCD-Tasten verwenden. So hat z.B. Siemens im Telekommunikationsbereich für Rettungsleitstellen eine kundenspezifische LCD-Tastatur entwickelt.
Vor- und Nachteile der Technologien - Das Chamäleon von GeBE als wandlungsfähige Alternative
Moderne Geräte in der Industrie- und Automationstechnik verlangen nach neuartigen Schnittstellen zwischen dem Anwender und der Maschine. In der Datenausgabe gibt es den Monitor/das Display, um stets aktuelle Daten über den Betriebszustand wiederzugeben. Um auf die Aktionen der Maschine einen Einfluß zu haben, bedarf es immer eines Eingabegerätes. Das Touchscreen wird vielerorts bereits in der Industrie eingesetzt. Dort wo das Touchscreen wegen fehlender taktiler Rückmeldung nicht ausreicht oder wo auf dem Display aus programmtechnischen Gründen keine Bediengraphik zur Eingabe generiert werden kann, kann die LCD-Tastatur ins Spiel kommen. Zur Steuerung werden entsprechend den Symbolen auf den LCDs der Tasten, Tastendrücke an den Rechner weitergegeben, der diese Signale in ein Kommando an die Maschine konvertiert. Rückmeldungen über die erfolgten Aktionen können wiederum unmittelbar auf das Display der einzelnen Tasten zurückgegeben werden. Dazu kann z.B. die Background-Beleuchtung in der Farbe wechseln, blinken oder rhythmische Farbwechsel vornehmen. Natürlich kann auch das Symbol oder der Text auf den Tastendisplays wechseln. Somit sind Ein- und Ausgabefunktionen ähnlich eng verbunden, wie auf dem Touchscreen. Die "Chamäleon"-Tastatur verfügt natürlich über einen nicht zu übersehenden Sicherheitsvorteil. Mit der Taste wird jeweils eindeutig nur ein Schaltkontakt geschlossen, über den hinreichend große Ströme, die störungsempfindlicher sind als ein Kontakt auf dem Touchscreen, direkt geschaltet werden können. Dazu ist jede Taste mit Goldkontakten ausgerüstet, die eine hohe Lebensdauer bei niedrigem Schaltwiderstand gewährleisten. Die in den Tastenkappen eingebauten LCD-Displays sind äußerst kompakt. Mit den 32x16 Bildpunkten bieten die LCDs eine hohe Auflösung. Jeder dieser Bildpunkte kann einzeln aus- oder eingeschaltet werden, um den Text oder die Grafiken darzustellen. Die Background-Beleuchtung unterstützt den Einsatz in schwach beleuchteter Umgebung. Sie kann in acht Farben permanent leuchten oder blinken. Sie kann dies auch mit wechselnden Grundfarben. Da die Tastatur mit ihrem Controller diese Betriebsmodi schon vorbereitet enthält, sind Betriebszustandsanzeigen und Warnsignale bei Störungen auch über eine einfache SPS leicht programmierbar.
Anpassungsfähigkeit in unterschiedlichen Applikationen
Der Controller, der die Anzeige steuert, weist den eigentlichen Tastern in verschiedenen Betriebszuständen verschiedene Tastencodes (auch Strings) zu. Welche Grafik oder welcher Text angezeigt wird, kann für jede Taste auf dem Controller hinterlegt werden. Auch können diese Informationen im sogenannten Online-Modus direkt vom Hauptrechner über die serielle Schnittstelle an die einzelnen Displays in den Tasten geleitet werden. Die Steuerung einer Maschine kann in Echtzeit auf bestimmte Situationen reagieren und über die "Chamäleon"-Tastatur rasch veränderte Eingabealternativen anbieten. Eine Bedienerführung über ein zusätzliches Standard-Display kann somit entfallen. So kann mit nur einem Steuerpult z.B. eine gesamte Fertigungsstraße überwacht werden. Diese Anpassungsfähigkeit bescherte der "Chamäleon"-Tastatur auch ihren Namen, den ähnlich wie das "Chamäleon" der Tierwelt, das (zur Tarnung) seine Oberflächenfarbe rasch an den jeweiligen Untergrund auf dem es steht anpasst, kann die Tastatur grafische Struktur und Signalfarbe ändern.
Leicht modifizierbar: Grafische Darstellungen
Die "Chamäleon"-Tastatur, welche von der GeBE Computer & Peripherie GmbH standardmäßig angeboten wird, ist ebenso äußerst anpassungsfähig. Sie besitzt 16 LCD-Tasten, die sich auf bis zu 24 Ebenen und damit auf insgesamt 384 Funktionen programmieren lassen. Die 32x16 Bildpunkte je Tastendisplay können entweder zwei Zeilen Text oder beliebige Grafiken darstellen und lassen sich mit acht verschiedenen Farben ausgeleuchten. Für die Anzeige auf den Displays können im Nicht-Online-Modus für jede einzelne Taste Text und Grafik im Controller hinterlegt werden. Insgesamt steht Platz für 250 verschiedene Grafiken zur Verfügung, um eine Menuesteuerung zu verwirklichen. Die zwölf Standardtasten am unteren Rand der Tastatur sind ebenfalls programmierbar. Die Beschriftung dieser Tasten lässt sich leicht individuell gestalten. Zwischen die Tastengrundkörper und den klaren Abdeckkappen werden dazu graphisch gestaltete Papierschilder eingelegt. Somit ist eine mehr permanente Layoutgestaltung dieser Tastenreihe möglich.
Anpassung ist alles!
Die "Chamäleon"-Tastatur kann durch ihre "Chamäleon"-Anpassungsfähigkeit in verschiedenen Applikationen gute Dienste leisten. Betrachten wir die Einsatzmöglichkeit in einer Steuerung, die über ein Netzwerk mehrere Maschinen steuert und überwacht. Betriebsdaten, wie z.B. der Vorschub an einer Spindel, der Öldruck in einer Hydraulik oder der Füllstand in einem Kessel, werden auf den Displaytasten angezeigt und können dann mit Hilfe der Tasteneingabe verändert werden. Zeichenstrings können für beliebige Tasten hinterlegt werden. Das können Preise zu den auf den Displays als Menueauswahl angezeigten Produkten sein, oder auch Telefonnummern, Adressen, Passwörter und sonstige Daten, die über einen Tastendruck aufrufbar sein sollen. Neben dem Einsatz in der Industrie und dem Handel, lassen sich solche "Chamäleon"-Tastaturen u.a. in Bereichen wie Ton- und Filmstudios, Gebäudeautomation und der Medizintechnik vorteilhaft verwenden. Überall dort, wo öfter wechselnde Eingabesituationen in menuemäßig gestalteten Ein-/Ausgabeapplikationen effizient beherrscht werden müssen, ist dieses anpassungsfähige HMI (Human-Machine-Interface), nämlich die "Chameläon"-Tastatur von GeBE, eine erstzunehmende Alternative zum Touchscreen.