HMI

Cel interfejsów HMI

Interfejs HMI to interfejs graficzny, który można porównać do deski rozdzielczej. Służy do obsługi i monitorowania maszyn. Inne oznaczenia tych urządzeń to interfejs człowiek-maszyna (Man-machine, MMI), terminal operatora lub lokalny interfejs operatora. W przypadku użytkowania w wymagających środowiskach, takich jak fabryki i zakłady, dostępne są wersje o wzmocnionej konstrukcji. Interfejsy HMI umożliwiają użytkownikom komunikację z systemem, programem komputerowym lub maszyną. Operatorom wyświetlane są czytelne statystyki, wskaźniki KPI i określone parametry. Informacje zwrotne są przekazywane w czasie rzeczywistym, alarmy (prewencyjne) są uruchamiane w razie potrzeby, a system jest modyfikowany bez konieczności przeprogramowywania. Często interfejs człowiek-maszyna jest również bardzo opłacalnym rozwiązaniem. Kontrolki, przyciski i inne fizyczne elementy sterujące są zastępowane przez wyraźny obraz wizualny. Podsumowując, trzy najważniejsze funkcje interfejsów HMI to nadzór nad systemem, zastępowanie przycisków oraz obsługa danych. Dostępnych jest kilka modeli z różnymi sposobami sterowania.

Zalety paneli HMI

Interfejsy HMI znacznie ułatwiają pracę w zakładach produkcyjnych, usprawniając procesy i zwiększając wydajność. Stały dostęp do danych w czasie rzeczywistym, przedstawionych za pomocą przejrzystych wizualizacji, ułatwia podejmowanie natychmiastowych działań zawsze wtedy, gdy jest to konieczne. Pozwala to na łatwe pozyskiwanie danych niezbędnych do podejmowania decyzji. Rzetelne powiadomienia i komunikaty ostrzegawcze są dostarczane na czas, aby zidentyfikować odchylenia i zapobiec nieszczęśliwym wypadkom. Czas przestoju można ograniczyć do absolutnego minimum. Pierwsze sygnały o potencjalnych przyszłych problemach technicznych można łatwo zidentyfikować. Dzięki temu można im zaradzić na wczesnym etapie. Praca staje się bezpieczniejsza nie tylko dzięki wczesnemu automatycznemu wykrywaniu problemów. Operatorzy są w stanie uniknąć niebezpiecznych obszarów, ponieważ monitorowanie może odbywać się w innym miejscu. Ponadto, w przypadku niektórych konfiguracji HMI, możliwe jest łatwe przeprowadzanie testów poprzez symulacje. Dzięki temu można przetestować określone konfiguracje bez konieczności faktycznego podłączania sprzętu.

Panel dotykowy HMI

Interfejsy typu człowiek-maszyna z ekranem dotykowym oferują bardzo intuicyjny sposób obsługi. Ekran dotykowy odczytuje dane wprowadzane przez operatora. Istnieje wiele modeli o różnych rozmiarach, rozdzielczościach i innych specyfikacjach wyświetlacza. Możliwe są konfiguracje zarówno w widoku poziomym, jak i pionowym. Zakres jest bardzo szeroki - od podstawowych modeli po zaawansowane, kolorowe ekrany dotykowe z obsługą wielokrotnego dotyku. Tego rodzaju interfejsy HMI nadają się do użytku w wielu zastosowaniach przemysłowych i komercyjnych. Na rynku dostępne są ekrany dotykowe oparte na różnych technologiach. Pojemność ekranów dotykowych wykorzystuje pole elektryczne ludzkiego ciała do przetwarzania danych wejściowych. W podobny sposób działają smartfony. Reagują one na najmniejszy dotyk. Ekrany te mogą również obsługiwać rejestrację gestów wielodotykowych. Z kolei ekrany dotykowe rezystancyjne rejestrują nacisk fizyczny. Są mniej czułe. Ten model ekranu nie jest w stanie zapewnić obsługi wielodotykowej.

Klawiatura HMI lub panel klawiatury

Interfejsy typu człowiek-maszyna wyposażone w klawiaturę oferują prosty i wysoce wydajny sposób wprowadzania danych sterujących. Niektóre rozwiązania oparte na klawiaturze i manipulatorach są jedynym możliwym rozwiązaniem. Przykładowo, gdy personel pracuje w rękawicach, przyciski mechaniczne mogą być łatwo obsługiwane. Ekrany dotykowe miałyby trudności z wprowadzaniem danych lub w ogóle by ich nie odnotowywały. Odrębne klawisze i tak są korzystne dla dokładności. Na płaskim ekranie nie czuć, którego wirtualnego klawisza się dotyka.

Obsługa danych

Ten rodzaj jest najczęściej używany w systemach wykorzystujących duże ilości danych. Dotyczy to konfiguracji, które obejmują ciągłe informacje zwrotne z systemu, drukowanie raportów produkcyjnych lub obsługę i rejestrowanie alarmów. Takie interfejsy HMI są zazwyczaj dość duże i umożliwiają wyświetlanie wykresów, podsumowań produkcji i innych wizualizacji. Zwykle mają też znaczną pojemność pamięci.

Zamiennik przycisków

Kolejną ważną funkcją tych urządzeń jest zastąpienie przycisków, diod LED oraz dodatkowych lampek kontrolnych, przełączników, pokręteł i innych mechanicznych przyrządów sterujących. Panel z interfejsem HMI zapewnia wizualne odwzorowanie tych urządzeń. Stanowi on przyjazny dla użytkownika i wygodny zamiennik poszczególnych komponentów. Dzięki temu zmniejsza się również ilość wymaganych kabli i paneli.

Nadzorca lub administrator systemu

Nadzorujące interfejsy HMI, inaczej nazywane nadzorcami systemu, są zazwyczaj wykorzystywane w aplikacjach systemu SCADA lub MES. Systemy te charakteryzują się rozproszonymi lub scentralizowanymi systemami sterowania, wykorzystywanymi do kontrolowania i monitorowania całych zakładów lub zespołów istotnych podsystemów. Modele te często pracują na systemie Windows. Wyposażone są w kilka portów Ethernet do łączenia się z urządzeniami.

Systemy SCADA

Interfejsy nadzorujące HMI są kluczową częścią systemów SCADA. Tego typu systemy są głównie wykorzystywane do kontrolowania produkcji w środowiskach przemysłowych, takich jak fabryki i zakłady przemysłowe. Sterowniki PLC lub sterowniki z programowalnym układem logicznym działają w czasie rzeczywistym. Skrót SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) oznacza kontrolę nadzorczą i akwizycję danych. Operatorzy otrzymują dane dotyczące procesów w czasie rzeczywistym oraz krótkoterminowe dane historyczne. Informacja o stanie urządzeń w hali produkcyjnej jest natychmiast widoczna. Wyróżnia się cztery generacje systemów SCADA. Pierwsza generacja, "monolityczna", obejmuje niezależne systemy, które nie są połączone z innymi systemami. Systemy drugiej generacji, "rozproszone", zostały połączone za pośrednictwem sieci lokalnej (LAN). Taka konfiguracja umożliwiała wymianę informacji między stacjami wykonującymi oddzielne zadania. Systemy trzeciej generacji, "sieciowe", wykorzystują rozległą sieć komputerową (WAN). Systemy te mogą być rozproszone w kilku sieciach LAN. Ta konfiguracja jest również określana jako PCN lub system sterowania procesem. Sterowniki PLC mogą być włączone do zadań monitorowania. Czwarta generacja, zwana siecią internetową lub "Internetem rzeczy" (Internet of Things, IoT), korzysta z mocy i możliwości chmury. Informacje mogą być wymieniane z dowolnego miejsca na świecie. Dane mogą być przeglądane zdalnie, a procesy mogą być kontrolowane. IoT może służyć jako alternatywa dla tradycyjnych sterowników PLC. Można też stosować złożone algorytmy i modelowanie danych.

Systemy MES

Systemy MES, czyli systemy realizacji produkcji (Manufacturing Execution Systems), są przeznaczone do monitorowania, zarządzania i synchronizowania realizacji procesów fizycznych związanych z przekształcaniem materiałów w półprodukty lub wyroby gotowe. Oprogramowanie MES jest wykorzystywane do optymalizacji procesu produkcyjnego. Kluczowymi funkcjami, które na to pozwalają, są śledzenie, monitorowanie i kontrolowanie cyklu produkcyjnego. Informacje są wymieniane między linią produkcyjną a systemem zarządzania zasobami przedsiębiorstwa (Enterprise Resource Planning, ERP). Monitorowane są dane dotyczące zużycia, przychodów, jakości, zleceń produkcyjnych i stanów magazynowych. Zwiększa się wydajność produkcji. Zapewniony jest również lepszy zwrot z inwestycji. Interfejsy HMI nadzorujące system pełnią istotną rolę w opisanych powyżej konfiguracjach. Pozwalają one na wymianę danych i instrukcji między operatorem a wszystkimi podłączonymi maszynami. Maxodeals chętnie zapewni nowy kontroler danych, zamiennik przycisków lub system nadzorujący.