Vodič za sučelje čovjeka i stroja (HMI): vrste, kriteriji odabira i industrijske primjene

Operater stoji ispred proizvodne trake u tvornici tekstila. Stroj radi, ali operater ne može vidjeti stvarnu brzinu linije, temperaturu unutar komore za sušenje ili koji se od osam mogućih alarma aktivirao prije pet minuta. Jedina povratna informacija dolazi od niza indikatorskih svjetala i male tipkovnice. Upravo je to problem a Sučelje čovjeka i stroja (HMI) dizajniran je za rješavanje.

Što je sučelje čovjeka i stroja?

HMI je kombinacija hardvera i softvera koja osobi omogućuje interakciju sa strojem, sustavom ili uređajem. Može biti jednostavan poput fizičke upravljačke ploče s gumbima i indikatorskim svjetlima ili napredan poput zaslona osjetljivog na dodir u boji koji prikazuje procesne podatke u stvarnom vremenu, grafikone trendova i alarmne poruke. U industrijskoj automatizaciji, HMI se nalazi između operatera i kontrolera, obično programabilnog logičkog kontrolera (PLC) ili pogona s promjenjivom frekvencijom. Prevodi sirove strojne signale u vizualne informacije i šalje naredbe operatera natrag u opremu.

Ova je definicija važna iz praktičnih razloga. Kada procjenjujete HMI, ne uspoređujete samo veličine zaslona. Vi odlučujete koliko se statusa stroja može razumjeti na prvi pogled i koliko brzo operater može reagirati na grešku. Naš HMI asortiman proizvoda pokriva jednostavne i napredne potrebe, od tekstualnih ploča do zaslona osjetljivih na dodir u punoj boji.

Zašto je HMI važan u industrijskom poslovanju

Glavna prednost HMI-ja je brže donošenje odluka. Umjesto da ode do kabineta i tumači treptanje svjetala, operater može vidjeti grafiku cijele linije, identificirati mjesto kvara i potvrditi alarm na jednom mjestu.

• Smanjeno vrijeme zastoja: alarmi na jednostavnom jeziku i intuitivni zasloni pomažu timovima za održavanje da prije pronađu kvarove.
• Dosljedniji rad: ista vizualizacija i radni postupak na više strojeva sprječava varijacije ovisne o operateru.
• Ugrađeno bilježenje podataka: trendovi i zapisi događaja čine analizu uzroka i preventivno održavanje puno lakšim.
• Kraće vrijeme obuke: grafičko sučelje lakše je naučiti nego hardversku tipkovnicu s kriptičnim kodovima.

U modernoj industrijskoj automatizaciji, HMI je mjesto gdje počinje digitalna transformacija. Čak i skromna nadogradnja s tekstualne ploče na HMI sa zaslonom osjetljivim na dodir može promijeniti način na koji tvrtka prikuplja operativne podatke i obučava svoje osoblje.

Vrste HMI-ja i kako odgovaraju različitim potrebama

Postoje tri široke kategorije industrijskih HMI-a. Pravi izbor ovisi o složenosti stroja, okruženju i proračunu.

HMI-ji temeljeni na tekstu ostaju vrijedni u teškim okruženjima ili okruženjima s ograničenim proračunom. Robusni su, lako se čitaju na izravnoj sunčevoj svjetlosti i ne zahtijevaju kalibraciju dodirom. Paneli sa zaslonom osjetljivim na dodir dominiraju u modernoj opremi jer mogu prikazati više informacija na jednom zaslonu i smanjiti fizički nered s gumbima. HMI-ovi povezani s IoT-om sve su popularniji tamo gdje operateri trebaju vidjeti strojeve s više lokacija.

Ključni kriteriji odabira za HMI

Odabir pravog HMI-a počinje jasnim pregledom dnevnog zadatka operatera i komunikacijskih zahtjeva stroja. Evo kriterija koji su važni u praksi.

1. Veličina i razlučivost zaslona: odlučite koliko procesnih vrijednosti mora biti vidljivo odjednom i koliko detaljna mora biti grafika.
2. Komunikacijski protokol: provjerite podršku za Modbus RTU/TCP, CANopen, Ethernet/IP ili protokole specifične za pogon. Protokol koji nedostaje može nametnuti nepotreban pristupnik.
3. Ocjena okoliša: provjerite ocjenu prednje ploče, poput IP65, i raspon radne temperature za lokaciju stroja.
4. Metoda unosa: odaberite između rezistivnog dodira za korištenje u rukavicama i kapacitivnog dodira za osjećaj poput pametnog telefona.
5. Softversko okruženje: razmislite o tome kako se jednostavno mogu izraditi zasloni, kako je konfigurirano bilježenje podataka i je li podržan daljinski pristup.

Za zadatke automatizacije srednjeg opsega, uravnotežen HMI sa zaslonom osjetljivim na dodir s pouzdanom komunikacijom često je najbolja početna točka. Raynen UH400 HMI nudi solidan zaslon osjetljiv na dodir, višestruke komunikacijske priključke i konfiguracijsko okruženje jednostavno za korištenje za mnoge uobičajene vrste strojeva.

HMI serije Raynen UH400 sa zaslonom osjetljivim na dodir i više komunikacijskih priključaka Uravnoteženi HMI zaslon osjetljiv na dodir za zadatke automatizacije srednjeg opsega, s opcijama od 4,3 do 10 inča, serijskom i Ethernet vezom i jednostavnom integracijom s postojećim sustavima. Pogledajte proizvod →

Kada je proces složeniji, kao što je kontrola kretanja s više osi ili opsežno upravljanje receptima, veći zaslon i snažnija sposobnost obrade čine razliku. UH500A HMI pozicioniran je za ove zahtjevne aplikacije, pružajući više prostora na zaslonu i brze performanse.

UH500A HMI s A8 platformom za složenu kontrolu pokreta i upravljanje receptima Napredni HMI s većim zaslonom, 256 MB flash memorije i 128 MB DDR3, prikladan za zahtjevne aplikacije koje zahtijevaju brzo reagiranje i opsežno upravljanje receptima. Pogledajte proizvod →

Za korisnike koji trebaju daljinsku vidljivost i upravljanje voznim parkom, HMI povezan s IoT-om dodaje vrijednost izvan upravljačke ploče. Operateri mogu primati alarme na mobilni telefon, uspoređivati ​​proizvodne podatke iz nekoliko tvornica i daljinski ažurirati izgled zaslona. Raynenova linija proizvoda Internet of Things zadovoljava ovu potrebu i integrira se s postojećom HMI obitelji.

Raynen IoT linija proizvoda za daljinski nadzor i upravljanje voznim parkom IoT pristupnici i HMI koji omogućuju daljinsku vidljivost, alarme, usporedbu podataka i ažuriranje zaslona putem širokopojasne veze, WiFi ili 4G, besprijekorno se integrirajući s postojećom HMI obitelji. Pogledajte proizvod →

Kada uspoređujete specifikacije, obratite pozornost na ukupne troškove vlasništva, uključujući licenciranje softvera, dodatke na ploči i vrijeme potrebno za inženjering. Nešto veći trošak hardvera može se brzo opravdati manjim naporima pri puštanju u pogon.

HMI u potpunom ekosustavu automatizacije

Vrijednost HMI-ja dramatično se povećava kada je povezan s drugim komponentama automatizacije. U tipičnom sustavu, PLC upravlja logikom, pogoni varijabilne frekvencije kontroliraju brzinu motora, servo pogoni isporučuju precizno pozicioniranje, a HMI daje operateru jednu točku naredbe i vidljivost.

Ova uska integracija smanjuje vrijeme puštanja u rad jer HMI može razmjenjivati ​​podatke izravno s PLC-om i pogonima bez dodatnog hardvera. Također pojednostavljuje rješavanje problema jer operater vidi i stanje stroja i pogonske parametre u jednom okruženju.

Raynenov portfelj proizvoda uključuje PLC-ove, pogone varijabilne frekvencije, soft startere, servo pogone i servo motore. To znači da korisnik može kupiti kontrolni sloj, pogonski sloj i izvršni sloj od jednog dobavljača, a zatim HMI kontrolirati sve njih na dosljedan način.

Praktične primjene u raznim industrijama

HMI sustavi pojavljuju se u gotovo svim industrijskim sektorima, ali načini na koje se koriste razlikuju se. U aplikacijama ventilatora i pumpi, HMI često prikazuje zadane vrijednosti protoka, tlaka i frekvencije, omogućujući operaterima da se prebacuju između načina rada konstantnog tlaka i konstantnog protoka. U gradskoj vodoopskrbi i pročišćavanju otpadnih voda, HMI nadziru više crpki i kontroliraju cijelu stanicu s jednog mjesta.

U primjenama alatnih strojeva, HMI-ji prikazuju putanje alata, brzine vretena i položaje osi te omogućuju operaterima učitavanje i odabir programa. U industriji dizanja, HMI upravljaju kretanjem dizalice, ograničenjima opterećenja i dijagnostikom grešaka. U sustavima grijanja, ventilacije i klimatizacije, oni sažimaju temperaturu, vlažnost i status opreme.

Mnoge od ovih aplikacija zahtijevaju različite komunikacijske postavke i strategije alarma. Zato Raynen pruža rješenja specifična za industriju koji kombiniraju pravi hardver, upravljačku logiku i HMI konfiguraciju za svaki sektor. Praktičan učinak je kraće vrijeme postavljanja i intuitivnije iskustvo operatera.

Budućnost sučelja čovjek-stroj

HMI tehnologija ide prema povezanijim i inteligentnijim sustavima. IoT povezivost postaje standard, omogućujući daljinski nadzor i mobilni pristup. Rubno računalstvo omogućuje osnovnu analizu podataka u blizini stroja, smanjujući oslanjanje na udaljene poslužitelje i čineći sustav osjetljivijim.

Drugi smjer su prilagodljiva sučelja. Umjesto fiksnog rasporeda zaslona, ​​HMI može promijeniti svoj prikaz na temelju uloge operatera, trenutnog stanja procesa ili ispravnosti stroja. Prediktivno održavanje također će se uvelike oslanjati na HMI podatke, koristeći povijesne trendove i uzorke alarma kako bi se predložila usluga prije nego što kvar zaustavi proizvodnju.

Ovi trendovi ne zamjenjuju temeljni posao HMI-ja. Čine ga učinkovitijim u održavanju operatera informiranim, strojeve pouzdanima, a proizvodnim linijama lakšim za upravljanje.