Hygiene ist in der Lebensmittelverarbeitung unerlässlich. Um dies zu gewährleisten, müssen die Produktionsanlagen regelmäßig gereinigt werden. Als besonders effizient und wirksam erweist sich die Reinigung mit Hochdruckreinigern. Doch diese Reinigungsmethode ist für Panel-PCs, die verstärkt als Frontend für die Anlagenbedienung sowie für die MES/Arbeitsvorbereitung, Prozessvisualisierung oder Qualitätskontrolle und Dokumentation zum Einsatz kommen, eine echte Tortur. Schließlich treten hier drei Faktoren auf, die den eingesetzten Materialien eines Panel-PC und dessen Technik schwer zusetzen:

• starke mechanische Beanspruchung durch Wasserdruck von rund 100 bar,

• thermische Belastung durch heißes Wasser mit Temperaturen von etwa 80 °C

• sowie aggressive Reinigungs- und Desinfektionsmittel.

Um ein PC-System zu schaffen, das diesen Anforderungen standhält und dabei noch über ein breites Schnitt­stellenangebot sowie ansprechende Rechenperformance verfügt, bedarf
es einiges an Know-how, das in den Panel-PC „Penta Food“ eingeflossen ist.

Verträgt Hochdruck

Als augenscheinliches Merkmal verfügt der Panel-PC über die Schutzklasse IP69k. Diesen höchsten Industrieschutzgrad erreicht der IPC zum einen durch eine komplette frontseitige Staub- und Feuchtigkeitsversiegelung mit einer widerstandsfähigen und für den Schutzgrad ausgelegten Folie. Zum anderen verhindern IP69k-konforme Steckverbindungen, dass während der Hochdruckreinigung Wasser eindringt. Herkömmliche Panel-PC werden meist in der Schutzklasse IP65 ausgeführt. Damit halten die Rechner allerdings nur Strahlwasser stand und sind keinesfalls dauerhaft vor Schäden geschützt, die aus der ständigen Hochdruckreinigung resultieren können.

Problemzonen Schnittstellen und Display

Typische Work-Around-Lösung in der Lebensmittelindustrie: Der Industrie-PC wird durch einen teuren Schutzschrank vor den Einwirkungen der Hochdruckreinigung geschützt, was zudem die Bedienung erschwert.

© Penta

Daher behelfen sich viele Unternehmen bislang damit, ihre nicht-hochdruckresistenten PCs mit zusätzlichen Schutzverkleidungen abzuschirmen, die zu einigen Nachteilen führen: Die Gehäuse sind nicht nur kostspielig und sperrig, sie führen zu einer äußerst umständlichen Bedienung. Um über den PC eine Aktion zu starten, muss die Verkleidung zuerst geöffnet und anschließend wieder geschlossen werden. Das für die Lebensmittelindustrie optimierte Panel Penta Food kommt dagegen ohne weitere Schutzverkleidungen aus und kann direkt in der Produktionshalle oder an der Maschine installiert werden.

Eine besondere Herausforderung beim Design stellt die Ausführung der Schnittstellen dar, über die leicht Wasser ins System-Innere gelangen kann – erst recht, wenn das Reinigungspersonal mit dem Dampfstrahler „voll draufhält“. Für einen vollständigen IP69k-Schutz müssen daher auch die Schnittstellen der Systeme entsprechend gegen das Eindringen von Flüssigkeiten geschützt sein. Dieser Problematik sind sich einige Hersteller bewusst und verzichten daher auf ein umfangreiches Schnittstellenangebot, natürlich zulasten der Vielseitigkeit der Systeme.

Im Gegensatz dazu haben die Entwickler von Penta alle Schnittstellen wie USB, Ethernet oder serielle nach unten über IP69k-geschützte und fest integrierte Steckverbinder (M20 und M17) der Firma Intercontec herausgeführt, die über exakt an die jeweiligen Schnittstellen angepasste Stecker verfügen. Diese sind extrem robust und ermöglichen aufgrund des innovativen Verriegelungsmechanismus eine ebenso sichere wie schnelle Fixierung der Steckverbindungen.

Fugenlose Front erleichtert Reinigung

Verschiedene Details bei Gehäusekonzeption und Elektronik erlauben den Einsatz des Panel-PC ohne weitere Schutzmaßnahmen in der Lebensmittelindustrie, zum Beispiel zur Maschinenbedienung oder als MES-Terminal.

© Penta

Als Anbieter von Medical-PC für aseptische Einsatzbereiche wie Operationssäle oder Intensivstationen fiel es Penta leicht, auch das Food-Panel konsequent auf optimale Desinfizierbarkeit hin zu designen. Genau wie in der Medizin ist in der Lebensmittelbranche die Reinigung zumeist mit einer Desinfektion der Flächen verbunden. Dabei setzen die aggressiven Desinfektionsmittel den Materialien stark zu. Daher stattet Penta seine Food-PC mit V2A-Edelstahlgehäusen aus. Diese sind nicht nur sehr widerstandsfähig gegenüber den chemisch hoch aktiven Reinigungs- und Desinfektionsmitteln, sondern eignen sich alleine aufgrund ihrer Materialeigenschaften bestens für hygienisch sensible Bereiche.

Darüber hinaus verfügen die Lebensmittel-PC über ein komplett geschlossenes Gehäuse mit durchgehend glatter und fugenloser Front – selbst zwischen Display und Gehäuse gibt es keinerlei Fugen. Das verhindert ein Festsetzen von Schmutz und Nahrungsmittelrückständen und erleichtert die Reinigung. Realisiert wird der fugenlose Aufbau durch die komplette Folienversiegelung. Zum hohen Hygienestandard Food passt darüber hinaus das Bedienkonzept über den resistiven Touchscreen (17 Zoll). Dessen glatte und leicht zu reinigende Glasoberfläche lässt sich mit Handschuhen bedienen und macht Computermäuse oder Tastaturen überflüssig, die gerade hinsichtlich der Hygiene kritische PC-Komponenten darstellen. Zudem ist die Bedienung per Touch sehr intuitiv.

Robuste Speichermedien, lüfterloses Systemdesign

Neben Gehäuse und Displayfront müssen die Anschlüsse so konzipiert sein, dass sie einer Reinigung mit Dampfstrahlern und aggressiven Desinfektionsmitteln standhalten.

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Doch nicht nur der Dampfstrahler und die scharfen Reinigungsmittel setzen den Lebensmittel-PC hart zu. Um die Reinigungsleistung zu verbessern, wird zumeist um die 80 °C heißes Wasser verwendet – ein weiterer Prüfstein, vor allem für die Elektronik. Viele Festplatten sind nur für einen Tem­peraturbereich von 0 bis +60 °C aus­gelegt. Hinzu kommt, dass schnelle Temperaturwechsel, wie sie durch die Reinigung mit solch hohen Tempera­turen vorkommen können, für Fest­platten eine große Belastung darstellen, die schnell zu Beschädigungen und Ausfällen führen kann. Aus diesem Grund verzichtet Penta bei den Lebensmittel-PC auf anfällige Lüfter und verbaut besonders robuste Speichermedien, wie Automotive-Fest­platten oder CompactFlash-Karten, die sich im Vergleich zu Standard-Harddisks durch eine höhere Stoßfestigkeit (bis zu 330 G für 2 ms) auszeichnen und einen wesentlich breiteren Temperaturbereich (–25 °C bis +85 °C) ab­decken.

Der Verzicht auf aktive Lüfter stellt allerdings wieder besondere Anforderungen an das Systemdesign. So muss die Systemausstattung bei der Entwicklung genau abgewogen werden. Einerseits fordern immer anspruchsvollere Applikationen nach entsprechender Rechenleistung. Andererseits muss die Leistungsaufnahme des Prozessors gering bleiben, um auf eine aktive Kühlung verzichten zu können. Die Haupt-Herausforderung für den Systemhersteller liegt demnach darin, einen Prozessor zu evaluieren, der zum einen ausreichend Rechenperformance bereitstellt und zum anderen mit seinem Energiebedarf dennoch gut in ein passiv gekühltes und somit lüfterloses Systemdesign passt. Den Spagat schafft Penta mithilfe eines energieeffizienten und dennoch leistungs­fähigen Designs auf Basis des Intel-Atom-D525-Dualcore-Prozessors mit 1,8 GHz Taktfrequenz sowie bis zu 4 GByte RAM.

Autor: Helmut Müller ist Geschäftsführer der Firma Penta in Puchheim.