Полное руководство по интерфейсам человек-машина (HMI)

Машины созданы для облегчения нагрузки на ручной труд, но в конце дня ими управляют пользователи. Платформа, позволяющая этим машинам управляться пользователями, известна как HMI или Интерфейс человек-машина. HMI — это просто интерфейс, и очень широкий термин, который можно использовать для устройств вроде MP3-плееров и бытовых приборов до систем процессного управления на производственных предприятиях. HMI обеспечивает визуальное представление системы и дает пользователю возможности мониторинга и управления в реальном времени, повышая производительность удобным образом.

HMI-продукты возникли по мере разработки более сложных машин и появления потребности в более легкой эксплуатации. До HMI использовались продукты вроде Пакетного интерфейса (1945–1968), Командной строки (1969–настоящее время) и GUI (1981–настоящее время). Хотя у каждого интерфейса была своя временная шкала, некоторые используются даже сегодня, HMI напрямую вырос из GUI или Графического пользовательского интерфейса.

GUI использует кнопки, текстовые поля, сообщения, списки, формы и т.д. для предоставления пользователю интерактивного и удобного интерфейса. HMI были разработаны поверх этих для того, чтобы машины могли управляться эффективнее.

HMI разъяснен

Интерфейсы человек-машины сильно варьируют — от панелей управления до ядерных объектов и мобильных экранов. Но в данном конкретном случае речь пойдет об HMI для производственных процессов. Для производственных линий панель управления HMI предлагает централизованный мониторинг и контроль для всей отрасли. Программируемый логический контроллер (ПЛК) тесно связан с HMI, так как он служит бэкенд-контролем для каждого бита информации ввода/вывода из HMI.

Решения, принятые визуально, намного легче и понятнее, чем в командной или ручной среде. Чтобы обеспечить полный контроль пользователю, HMI должен быть в постоянном контакте с ПЛК, позволяя ему обслуживать информацию в реальном времени. HMI обращается к конкретным регистрам внутри контроллера и представляет их пользователю в понятной форме. Аналогично, когда пользователь принимает решение, HMI просто меняет значения соответствующих регистров на контроллере, вызывая аппаратную реакцию.

Типы HMI

До появления HMI они имитировались аппаратной панелью управления, состоящей из сотен светодиодов и кнопок для предоставления пользователю похожей функциональности. Сегодня сценарий сильно отличается.

Существует три основных типа HMI:

• Заменитель кнопок: Этот тип HMI оптимизировал производственные процессы и централизовал все функции, ранее обрабатываемые кнопками и подобными аппаратными управлением.

• Обработчик данных: Для систем, требующих постоянной обратной связи от машин, были разработаны HMI Обработчика данных. Обработчик данных позволяет пользователю работать с функциями вроде трендов данных, логирования данных, обработки аварий и т.д., предоставляя большой объем данных.

• Наблюдатель (Overseer): Наблюдатель HMI устанавливается, когда вводятся SCADA или MES системы. Этот тип HMI работает на Windows и имеет несколько Ethernet-портов для связи. Эти системы мониторят большие области, например целые объекты и комплексы.

Физические свойства HMI

Фактические физические свойства HMI варьируются от модели к модели в зависимости от типа приложения и выбранного производителя. HMI, расположенный на водоканале, будет характеризоваться несколькими водонепроницаемыми уплотнениями для защиты от неисправностей. В ретроспективе, HMI на складе не потребует таких функций. Размер HMI зависит от конкретного приложения. Если нужно управлять сложной функцией, система может потребовать несколько больших LCD, тогда как скромное приложение может требовать только маленький черно-белый монитор. Кроме того, технические спецификации также варьируются. Для HMI, который должен отслеживать и работать с тоннами параметров, необходимы большие объемы памяти и вычислительной мощности, но для HMI, который должен обеспечивать только базовое управление, значительно меньший пул ресурсов будет достаточен.

Экологические аспекты для HMI

Учет операционной среды — важный шаг, который не должен быть упущен при выборе HMI. Например, HMI, установленный на складе, может подвергаться чрезмерным вибрациям. Аналогично, HMI в пищевой промышленности может иметь дело с водой, химикатами и другими агентами. Для сталелитейного завода температуру всегда нужно учитывать как фактор выбора.

Программное обеспечение для программирования

Существует три основные категории программного обеспечения для программирования HMI:

• Проприетарное (производителя)
• Независимое от аппаратного обеспечения
• Открытое ПО

Проприетарное ПО предоставляется производителем и может быть легко развернуто без лишних хлопот. Недостаток — отсутствие поддержки и гибкости для стороннего оборудования.

Независимое от железа ПО, с другой стороны, интероперабельно и поддерживает ряд протоколов, давая разработчику большую свободу. Но оно лишено уровня удобства, даваемого проприетарным ПО.

Открытое ПО дает разработчику полную свободу в процессе проектирования, но должно использоваться только компаниями с выделенными R&D отделами, так как требует значительных ресурсов.

Преимущества HMI

HMI привносят ряд выгод пользователю и фактору в целом. К ним относятся:

• Пользовательская дружелюбность: HMI крайне удобны, так как используют графический интерфейс, позволяя легкую идентификацию и мгновенный отклик. Картинки, иконки и другие насыщенные элементы снижают потребность в обширном обучении.

• Преимущество над ПЛК: Использование только ПЛК дало бы базовое управление над машинами. Функции вроде обратной связи в реальном времени, управления авариями и перепрограммирования не были бы легкими. HMI с другой стороны идут с высоким уровнем функциональности и способностью обрабатывать большой объем сложности. С новыми дизайнами HMI функции вроде удаленного доступа и настраиваемых UI также становятся доступными.

• Удобство: Легкость использования, приходящая с HMI, беспрецедентна. Функциональность, достигнутая через оцифровку системы, делает HMI непобедимым. HMI объединяет функции управления, найденные по всей линии автоматизации, и делает их доступными из одной точки. Удаленный доступ позволяет операторам стать независимыми от местоположения и обеспечивать правильную работу отовсюду. Кроме того, он связывает корпоративные и технические отделы, позволяя использовать информацию по мере её доступности.

• Гибкость интерфейса: Способность персонализировать интерфейс — отличная точка продажи для HMI. Раньше панели управления должны были быть спроектированы так, чтобы охватывать все возможные элементы управления в промышленной линейке. Это оставляло очень мало места для маневра в случае обновления или изменения функциональности. HMI можно модифицировать в любой момент и позволяют устанавливать новые компоненты без хлопот с проводкой кнопок и светодиодов.

Сборка HMI-панелей управления и не только

PanelShop.com гордится доставкой высококачественных 맞춤ных панелей управления с инженерной поддержкой от концепции до завершения. Независимо от того, знаете ли вы точно, что вам нужно, или ищете партнера для помощи в разработке и ускорении вашего проекта, PanelShop.com может помочь. Звоните нам сегодня или отправьте запрос на котировку, и узнайте, как PanelShop.com предлагает лучшую цену за лучшее качество.