Vom Bedienelement zum smarten Interface
»Klares haptisches Feedback ist unerlässlich«
Elektromechanische Bedienelemente bleiben in der Industrie notwendig, entwickeln sich aber zunehmend zu intelligenten Schnittstellen in vernetzten Systemen und werden auf unterschiedliche Art und Weise mit Touch-Bedienpanels kombiniert.
Anette Riedl-Materna, Product Manager Switches bei der Schurter AG, und Roland Maurer, dort Product Manager HMI, erläutern die Hintergründe.
Markt&Technik: Welche technischen Trends und Anwendungstrends offenbaren sich derzeit bei industrietauglichen elektromechanischen Bedienelementen wie Schaltern, Tastern und Joysticks?
Anette Riedl-Materna: Industrielle Bedienelemente wie Schalter und Taster entwickeln sich zunehmend von klassischen elektromechanischen Bauteilen hin zu intelligenten Schnittstellen innerhalb vernetzter Automatisierungssysteme. Treiber dieser Entwicklung sind Industrie-4.0-Konzepte, steigende Anforderungen an die Anlagenverfügbarkeit sowie der Wunsch nach einfacher Integration und schneller Installation.
Kommunikationsfähige Komponenten ermöglichen heutzutage neben der reinen Schaltfunktion auch Diagnose, Parametrierung und Zustandsüberwachung. Ein Beispiel hierfür sind bidirektionale elektronische Schalter mit IO-Link-Anbindung wie der »SCHURTER MSS-IO LINK«. Dieser robuste, bereits mit leichtem Druck bedienbare Taster kombiniert eine digitale Kommunikation mit einer präzisen Schaltfunktion auf Basis der Widerstandsänderungs-Technologie, was Fehlauslösungen durch unbeabsichtigtes leichtes Berühren oder durch den Einfluss von Flüssigkeiten zuverlässig verhindert.
Moderne mechanische Taster werden zudem funktional erweitert, etwa durch integrierte Statusanzeigen und flexible Beleuchtungskonzepte. RGB-beleuchtete Lösungen wie der MSM II mit M12-Anschluss und acht Pins ermöglichen eine einfache und sichere Montage und verringern den Verdrahtungsaufwand deutlich.
Varianten wie der »MSM II Common Anode« vereinfachen zusätzlich die elektrische Ansteuerung durch einen gemeinsamen Pluspol und eignen sich besonders für den Einsatz mit SPS-Steuerungen mit PNP-Ausgangskonzept (sourcing outputs). Dadurch sinkt der Verdrahtungsaufwand, vor allem bei RGB-Beleuchtungen mit mehreren Kanälen, und eine einfache Integration in gängige industrielle 24-V-DC-Steuerungsarchitekturen wird möglich.
Welche technischen Trends und Anwendungstrends gibt es derzeit bei Human-Machine Interfaces generell?
Roland Maurer: Ein wichtiger Trend bei HMIs betrifft verbesserte Materialien und Beschichtungen. Fortschritte bei Folienmaterialien wie PET, PC oder TPU erhöhen Kratzfestigkeit sowie Temperatur- und Chemikalienresistenz. Unterschiedliche Materialien werden je nach Einsatzfall ausgewählt, etwa in der Medizintechnik oder Industrieautomatisierung.
Als wichtig erweist sich weiterhin ein angemessenes haptisches Feedback. Nicht von ungefähr entstehen Hybridlösungen, die Touch-Oberflächen mit mechanischen Tasten kombinieren – etwa Touchpanels mit eingebetteten Folientastaturen.
Außerdem werden elektronische Zusatzfunktionen wie Capacitive Touch, LED-Backlighting und auch smarte Elemente wie RFID-/IoT-Funktionen verstärkt integriert, um zukunftsfähige HMIs zu realisieren. LED-Backlighting verbessert den Bedienkomfort, etwa in Maschinensteuerungen oder der Medizintechnik.
Hauptanwendungen sind robuste Mensch-Maschine-Schnittstellen in Steuerungen, HMI-Panels oder Mess- und Prüfgeräten. Besonders gefragt sind Lösungen mit hoher Schmutz- und Feuchtigkeitsresistenz. In medizinischen Geräten gewinnt die Hygienebeständigkeit (einfache Desinfektion, antibakterielle Beschichtungen) an Bedeutung. Kompakte, leicht zu reinigende Oberflächen sind Pflicht bei Diagnose- oder Überwachungsgeräten.
Welche Entwicklungen sind bei Folientastaturen und Silikonschaltmatten zu beobachten?
Roland Maurer: Industrietaugliche Folientastaturen und Silikonschaltmatten entwickeln sich weg von rein mechanischen Eingabeelementen hin zu integrierten, vernetzten, robusten und benutzerfreundlichen HMI-Systemen – getrieben durch Marktanforderungen nach Flexibilität, Nachhaltigkeit und smarter Funktionalität.
Für welche Anwendungen bevorzugen die Kunden nach wie vor elektromechanische Bedienelemente anstelle von Touchscreen-Bedienpanels?
Roland Maurer: Kunden bevorzugen elektromechanische Bedienelemente, also echte Schalter, Taster oder Drehgeber, gegenüber Touchscreen-Bedienpanels vor allem in solchen Einsatzbereichen und für solche Anforderungen, wo die Vorteile physischer Bedienelemente klar überwiegen – trotz moderner Touch-HMI-Systeme.
In sicherheitskritischen Anwendungen bieten physische Taster und Schalter ein unmissverständliches haptisches Feedback, das Fehler bei sicherheitsrelevanten Bedieneingriffen reduziert. Bei Not-Aus-Funktionen, Betriebsartenwahlschaltern oder in sicherheitszertifizierten Systemen ist eine direkte, fühlbare Betätigung vorgeschrieben oder technisch unersetzlich. Not-Aus-Schalter und Sicherheitsschaltgeräte sind für Maschinensteuerungen prädestiniert, Zugriffs- bzw. Betriebsartenwahl für industrielle Anlagen und Zweihand-Taster für sichere Bediensequenzen.
In industriellen Einsatzumgebungen sind mechanische Bedienelemente robuster gegen Schmutz, Feuchtigkeit, Vibration und extreme Temperaturen als Touchscreens. In rauen Industrieumgebungen lassen sie sich mit Handschuhen sicher und zuverlässig bedienen – ein Touchscreen dagegen ist nicht ohne Sichtkontakt bedienbar.
Ein wichtiger Aspekt ist Blindbedienung und haptische Orientierung. Physische Bedienelemente lassen sich ohne Blickkontakt bedienen, was in Situationen wichtig ist, wo Bedienpersonal die Maschine beobachten oder die Umgebung im Blick behalten muss.
Für präzise Einstell- und Regelaufgaben ermöglichen Drehgeber, Encoder, Joysticks oder Druckknöpfe oft eine feinere Kontrolle und Rückmeldung bei Einstellvorgängen wie etwa Parameterwahl oder schrittweise Navigation – feiner als rein grafisch-touchbasierte Bedienungen sie leisten können. Außerdem minimieren physische Elemente Eingabefehler bei wiederholten oder fest vorprogrammierten Funktionstasten.
Eine Kombination elektromechanischer Bedienelemente mit Touch-HMIs ist also eher zu erwarten als ein vollständiger Ersatz.
Roland Maurer: Genau. In vielen modernen HMIs werden elektromechanische Bedienelemente nicht ersetzt, sondern ergänzt: Touchscreens liefern die visuelle Interaktion und Menüstruktur, während physische Tasten schnelle Direktfunktionen, Sicherheitselemente und Blindbedienung bieten. Dies kombiniert die Vorteile beider Welten – intuitive visuelle Anzeige und sichere, zuverlässige Bedienung.
Kunden bevorzugen elektromechanische Bedienelemente weiterhin dort, wo es auf Sicherheit und Notfall-Reaktionen ankommt, wo es um Robustheit und Betrieb unter rauen Bedingungen geht, wo Blindbedienung ohne Blickkontakt erforderlich ist und wo präzise, fühlbare Steuerung gewünscht wird.
Elektromechanische Bedienelemente lassen sich mit Bedienpanels kombinieren, die mit Touchscreen und gegebenenfalls Multitouch ausgestattet sind. Welche Kombinationen werden von den Kunden für welche Anwendungen nachgefragt?
Roland Maurer: Kombinierte Bedienlösungen, bei denen Touchpanels (einschließlich Multitouch) mit elektromechanischen Bedienelementen wie Tasten, Drehknöpfen, Schlüsselschaltern oder Not-Aus-Schaltern kombiniert sind, werden in vielen industriellen Anwendungen nachgefragt – gerade dort, wo ergonomische Flexibilität und komplexe Visualisierung einerseits sowie Sicherheit, Taktilität und Direktzugriff andererseits gleichzeitig gefordert sind. Bedienpanels mit Touchscreen plus dedizierten physischen Funktionstasten haben einerseits ein großes Touchdisplay für Navigation, Menüführung und Visualisierung und sind andererseits mit physischen Tasten (etwa Start, Stopp, Reset, Mode-Switch, Schnellzugriffstasten) unter oder neben dem Display ausgestattet. Für Anwendungen in rauen Umgebungen haben sie häufig ein IP65-geschütztes Frontpanel.
Für Maschinensteuerungen in der Fertigung müssen wichtige Befehle wie Start/Stopp schnell und sicher zugänglich sein. Bei Produktionslinien-HMIs sorgt der Touchscreen für Übersicht, und Tasten ermöglichen wiederkehrende Befehle. Und bei PLC-Panel-HMIs geht es darum, Fehlbedienungen durch physische Bestätigung zu minimieren. Ein Vorteil physischer Tasten ist, dass sie taktiles Feedback geben, was Fehler reduziert, und die Benutzerfreundlichkeit erhöhen.
Ebenfalls gefragt sind Kombinationen aus Touchscreen und funktionalen Tastenfeldern oder physischer Bedienleiste. Sie bestehen aus einem Touch-HMI sowie zusätzlichen folienbasierten Tastenfeldern etwa für Direktzugriffe, Schnellwahl und »Shortcuts« oder einer physischen Leiste mit Tasten oder LEDs. Zunehmende Beachtung finden auch Geräte mit dynamisch wechselnden Funktionen, weil Bediener beliebig zwischen verschiedenen Betriebsarten wechseln können. Der Vorteil solcher Systeme ist die Verbindung von klar strukturierten Direktzugriffen und Touch-Flexibilität.
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