Príručka rozhrania človek-stroj (HMI): Typy, kritériá výberu a priemyselné aplikácie

Operátor stojí pred výrobnou linkou v textilnej továrni. Stroj beží, ale operátor nevidí skutočnú rýchlosť linky, teplotu vo vnútri sušiacej komory ani ktorý z ôsmich možných alarmov sa spustil pred piatimi minútami. Jediná spätná väzba pochádza z radu kontroliek a malej klávesnice. Toto je presný problém a Rozhranie človek-stroj (HMI) je určený na riešenie.

Čo je to rozhranie človek-stroj?

HMI je kombinácia hardvéru a softvéru, ktorá umožňuje osobe interagovať so strojom, systémom alebo zariadením. Môže byť taký jednoduchý ako fyzický ovládací panel s tlačidlami a indikátormi, alebo taký pokročilý ako plnofarebná dotyková obrazovka zobrazujúca procesné dáta v reálnom čase, grafy trendov a alarmové správy. V priemyselnej automatizácii je HMI umiestnený medzi operátorom a riadiacou jednotkou, typicky programovateľným logickým ovládačom (PLC) alebo frekvenčným meničom. Prevádza nespracované signály stroja do vizuálnych informácií a odosiela príkazy operátora späť do zariadenia.

Táto definícia je dôležitá z praktického dôvodu. Keď hodnotíte HMI, neporovnávate len veľkosti obrazoviek. Rozhodujete o tom, koľko zo stavu stroja je možné pochopiť na prvý pohľad a ako rýchlo môže operátor reagovať na poruchu. náš Sortiment produktov HMI pokrýva jednoduché aj pokročilé potreby, od textových panelov až po plnofarebné dotykové obrazovky.

Prečo je HMI dôležitý v priemyselných prevádzkach

Hlavnou výhodou HMI je rýchlejšie rozhodovanie. Namiesto toho, aby chodil ku skrini a interpretoval blikajúce svetlá, operátor môže vidieť grafiku celej linky, identifikovať miesto poruchy a potvrdiť alarm na jednom mieste.

• Zníženie prestojov: Jasné alarmy a intuitívne obrazovky pomáhajú tímom údržby rýchlejšie nájsť chyby.
• Konzistentnejšia prevádzka: rovnaká vizualizácia a prevádzkový postup na viacerých strojoch zabraňuje variáciám závislým od operátora.
• Zabudované zaznamenávanie údajov: trendy a záznamy udalostí výrazne uľahčujú analýzu základných príčin a preventívnu údržbu.
• Kratší čas školenia: grafické rozhranie sa dá ľahšie naučiť ako hardvérová klávesnica s tajomnými kódmi.

V modernej priemyselnej automatizácii je HMI tiež miestom, kde začína digitálna transformácia. Dokonca aj mierny upgrade z textového panela na dotykové HMI môže zmeniť spôsob, akým spoločnosť zhromažďuje prevádzkové údaje a školí svojich zamestnancov.

Typy HMI a ako vyhovujú rôznym potrebám

Existujú tri široké kategórie priemyselných HMI. Správna voľba závisí od zložitosti stroja, prostredia a rozpočtu.

Textové HMI zostávajú cenné v drsnom prostredí alebo v prostredí s obmedzeným rozpočtom. Sú robustné, ľahko čitateľné na priamom slnku a nevyžadujú žiadnu dotykovú kalibráciu. Panely s dotykovou obrazovkou dominujú v modernom vybavení, pretože dokážu zobraziť viac informácií na jednej obrazovke a znížiť množstvo fyzických tlačidiel. HMI prepojené s internetom vecí sú čoraz populárnejšie tam, kde operátori potrebujú vidieť stroje z viacerých miest.

Kľúčové kritériá výberu pre HMI

Výber správneho HMI začína jasným pohľadom na každodenné úlohy operátora a komunikačné požiadavky stroja. Tu sú kritériá, ktoré sú v praxi dôležité.

1. Veľkosť obrazovky a rozlíšenie: rozhodnite sa, koľko procesných hodnôt musí byť viditeľných naraz a aká podrobná musí byť grafika.
2. Komunikačný protokol: overte podporu pre Modbus RTU/TCP, CANopen, Ethernet/IP alebo protokoly špecifické pre pohon. Chýbajúci protokol môže vynútiť nepotrebnú bránu.
3. Environmentálne hodnotenie: skontrolujte hodnotenie predného panela, napríklad IP65, a rozsah prevádzkových teplôt pre umiestnenie stroja.
4. Spôsob zadávania: vyberte si medzi odporovým dotykom pre použitie v rukaviciach a kapacitným dotykom pre pocit ako v smartfóne.
5. Softvérové ​​prostredie: zvážte, ako ľahko sa dajú vytvoriť obrazovky, ako je nakonfigurované zaznamenávanie údajov a či je podporovaný vzdialený prístup.

Pre úlohy automatizácie strednej triedy je často najlepším východiskovým bodom vyvážený dotykový HMI so spoľahlivou komunikáciou. Raynen UH400 HMI ponúka solídny dotykový displej, viacero komunikačných portov a ľahko použiteľné konfiguračné prostredie pre mnoho bežných typov strojov.

HMI radu Raynen UH400 s dotykovou obrazovkou a viacerými komunikačnými portami Vyvážené HMI s dotykovou obrazovkou pre automatizačné úlohy strednej triedy s možnosťami od 4,3 do 10 palcov, sériovým a ethernetovým pripojením a jednoduchou integráciou s existujúcimi systémami. Zobraziť produkt →

Keď je proces zložitejší, ako je riadenie pohybu vo viacerých osiach alebo rozsiahla správa receptov, väčší displej a silnejšie možnosti spracovania znamenajú rozdiel. UH500A HMI je umiestnená pre tieto náročné aplikácie, poskytuje väčší priestor na obrazovke a pohotový výkon.

UH500A HMI s platformou A8 pre komplexné riadenie pohybu a správu receptov Pokročilé HMI s väčším displejom, 256 MB flash a 128 MB DDR3, vhodné pre náročné aplikácie vyžadujúce rýchly výkon a rozsiahlu správu receptov. Zobraziť produkt →

Pre používateľov, ktorí potrebujú vzdialenú viditeľnosť a správu vozového parku, pridáva HMI pripojené k internetu vecí hodnotu nad rámec ovládacieho panela. Operátori môžu prijímať alarmy na mobilný telefón, porovnávať výrobné údaje z niekoľkých tovární a na diaľku aktualizovať rozloženie obrazovky. Produktový rad Internet of Things spoločnosti Raynen rieši túto potrebu a integruje sa s existujúcou rodinou HMI.

Produktový rad Raynen IoT pre vzdialené monitorovanie a správu vozového parku Brány internetu vecí a rozhrania HMI, ktoré umožňujú vzdialenú viditeľnosť, alarmy, porovnávanie údajov a aktualizácie obrazovky cez širokopásmové pripojenie, WiFi alebo 4G, pričom sa bezproblémovo integrujú s existujúcou rodinou HMI. Zobraziť produkt →

Pri porovnávaní špecifikácií venujte pozornosť celkovým nákladom na vlastníctvo vrátane licencovania softvéru, príslušenstva namontovaného na paneli a času potrebného na inžinierstvo. Mierne vyššie náklady na hardvér možno rýchlo ospravedlniť nižším úsilím pri uvedení do prevádzky.

HMI v ekosystéme kompletnej automatizácie

Hodnota HMI sa dramaticky zvyšuje, keď je pripojené k iným komponentom automatizácie. V typickom systéme PLC ovláda logiku, pohony s premenlivou frekvenciou riadia rýchlosť motora, servopohony poskytujú presné polohovanie a HMI poskytuje operátorovi jeden príkazový bod a prehľad.

Táto tesná integrácia skracuje čas uvedenia do prevádzky, pretože HMI si môže vymieňať údaje priamo s PLC a pohony bez ďalšieho hardvéru. Zjednodušuje tiež odstraňovanie problémov, pretože operátor vidí stav stroja aj parametre pohonu v jednom prostredí.

Portfólio produktov Raynen zahŕňa PLC, frekvenčné meniče, softštartéry, servopohony a servomotory. To znamená, že používateľ si môže zakúpiť riadiacu vrstvu, vrstvu pohonu a vykonávaciu vrstvu od jedného dodávateľa a potom nechať HMI ovládať všetky z nich konzistentným spôsobom.

Praktické aplikácie v rôznych odvetviach

Systémy HMI sa objavujú takmer v každom priemyselnom sektore, ale spôsob ich použitia sa líši. V aplikáciách ventilátorov a čerpadiel HMI často zobrazuje požadované hodnoty prietoku, tlaku a frekvencie, čo umožňuje operátorom prepínať medzi režimami konštantného tlaku a konštantného prietoku. Pri obecnom zásobovaní vodou a čistením odpadových vôd monitorujú HMI viaceré čerpadlá a riadia celú stanicu z jedného miesta.

V aplikáciách obrábacích strojov HMI zobrazujú dráhy nástroja, otáčky vretena a polohy osí a umožňujú operátorom načítať a vybrať programy. V odvetví zdvíhania riadia HMI pohyb žeriava, limity zaťaženia a diagnostiku porúch. Vo vykurovacích, ventilačných a klimatizačných systémoch sumarizujú teplotu, vlhkosť a stav zariadenia.

Mnohé z týchto aplikácií vyžadujú rôzne komunikačné nastavenia a stratégie alarmov. To je dôvod, prečo Raynen poskytuje odvetvové riešenia ktoré kombinujú správny hardvér, riadiacu logiku a konfiguráciu HMI pre každý sektor. Praktickým dopadom je kratší čas nastavenia a intuitívnejšia obsluha.

Budúcnosť rozhraní človek-stroj

Technológia HMI sa posúva smerom k prepojenejším a inteligentnejším systémom. IoT konektivita sa stáva štandardom a umožňuje vzdialené monitorovanie a mobilný prístup. Edge computing umožňuje vykonávať základnú analýzu údajov v blízkosti stroja, čím sa znižuje závislosť na vzdialených serveroch a systém je pohotovejší.

Ďalším smerom sú adaptívne rozhrania. Namiesto pevného rozloženia obrazovky môže HMI zmeniť svoj pohľad na základe úlohy operátora, aktuálneho stavu procesu alebo stavu stroja. Prediktívna údržba sa bude vo veľkej miere spoliehať aj na údaje HMI, pričom využíva historické trendy a vzory alarmov na navrhnutie servisu predtým, ako porucha zastaví výrobu.

Tieto trendy nenahrádzajú základnú prácu HMI. Vďaka nim je efektívnejšie informovanie operátorov, spoľahlivosť strojov a jednoduché riadenie výrobných liniek.