Dezvoltarea interfețelor de automatizare, HMI și OIT

HMI-urile și alte dispozitive de interfață pentru operator sunt proiectate să funcționeze în medii dure și să combine cele mai bune elemente ale interfețelor tradiționale cu tehnologiile moderne disponibile comercial.

Mașinile industriale și sistemele de automatizare a proceselor trebuie să monitorizeze condițiile, să emită comenzi către echipamente și să coordoneze controlul. Dezvoltatorii implementează aceste funcții combinând o gamă largă de tehnologii de automatizare industrială, cum ar fi senzori și instrumente, module de intrare/ieșire (I/O) și comenzi digitale. Cu toate acestea, chiar și cele mai avansate mașini nu funcționează singure, ceea ce înseamnă că o anumită formă de interfață pentru operator trebuie să fie furnizată împreună cu sistemul de automatizare.

Dispozitivele electronice care permit operatorilor să comunice cu sistemele automate sunt reunite interfață om-mașină (HMI)… Uneori pot fi invocate dispozitive mai specializate încorporate într-o platformă de calcul, alta decât un PC terminal de interfață operator (OIT).

Integrarea HMI-urilor și a terminalelor OIT în sistemele de automatizare este critică din multe motive. Ele oferă mult mai multe opțiuni de interfață decât unitățile simple de panou și, dacă trebuie făcute modificări, HMI sau OIT pot fi de obicei reconfigurate sau reprogramate la un cost mai mic.

Cu toate acestea, această funcționalitate extinsă a interfeței operator are încă unele dezavantaje și crește costul HMI și complică întreținerea acestuia. Pentru a depăși aceste neajunsuri, cele mai recente HMI-uri sunt proiectate cu soluții tradiționale dovedite, folosind cele mai recente tehnologii disponibile comercial.

Punctele slabe ale terminalelor HMI și OIT tradiționale

Prima generație de HMI și OIT a fost concepută pentru a permite utilizatorilor să pornească și să oprească dispozitivele, să înțeleagă funcționarea sistemului și să facă modificări.

Funcții precum înregistrarea alarmelor și evenimentelor, stocarea datelor istorice și tendințele au fost adăugate de-a lungul anilor. Configurațiile terminalelor HMI și OIT pot fi copiate și salvate, iar dispozitivele noi pot fi implementate relativ rapid dacă dispozitivul original este deteriorat sau defect.

Cu capabilități îmbunătățite de rețea, în special Ethernet și Wi-Fi, HMI-urile nu mai trebuie instalate în imediata apropiere a resurselor. Mai multe HMI-uri pot fi instalate într-o locație adecvată, cum ar fi camera de control, mașină și birouri.

Aceste HMI, împreună cu terminalele OIT, aveau multe avantaje față de panourile cu fir, dar aveau și câteva dezavantaje.

Exemplele includ următoarele:

• limitări impuse de hardware și software special,
• costuri inițiale ridicate,
• costurile continue de întreținere și întreținere,
• complexitatea și costul gestionării licenței,
• pregătirea costisitoare a tehnicienilor și operatorilor,
• complexitatea integrării mai multor platforme,
• tehnologiile înapoiate.

Terminalele de interfață pentru operator, de obicei sisteme ad-hoc și închise, sunt rapid înlocuite cu alternative mai deschise. Toate imaginile sunt oferite de Opto 22

Terminalele specializate OIT vor folosi probabil hardware și software speciale. Producătorii oferă aceste dispozitive pentru a oferi un control adecvat al interfeței sistemului de management într-un design relativ autonom.

Deoarece dispozitivele sunt concepute special pentru piața industrială, ele nu pot culege beneficiile comerciale în măsura în care sunt utilizate de obicei pentru electronice de larg consum și, prin urmare, sunt mai scumpe în ceea ce privește raportul preț/calitate. Cu toate acestea, acestea sunt concepute în mod tradițional pentru medii industriale și oferă o soluție practică și fiabilă.

Datorită disponibilității unor HMI-uri mai avansate bazate pe PC, acest echipament este perceput ca fiind un raport calitate-preț bun în comparație cu soluțiile anterioare și oferă utilizatorului flexibilitate și conectivitate. Cu toate acestea, unul dintre dezavantaje a fost nevoia crescută de service și întreținere continuă.

Utilizatorii se așteaptă acum la o grafică perfectă, la actualizări gratuite frecvente și la îmbunătățiri ale sistemului de operare și ale aplicațiilor dispozitivului.

Electronicele avansate de larg consum i-au determinat pe utilizatorii finali să se bazeze pe HMI multimedia și intuitiv pe toate tipurile de dispozitive cu acces mobil convenabil. Proiectat pentru conectivitate Ethernet și USB, plug-in-ul Groov Edge le permite dezvoltatorilor să creeze conectivitate și aplicații bazate pe date pentru dispozitive automate și Internetul lucrurilor (IoT).

Cu toate acestea, inovația pe piața industrială a fost oarecum mai lentă, deoarece este relativ mică în comparație cu piața de consum mult mai mare - ca să nu mai vorbim de mult mai conservatoare decât piața de electronice personale de vârf.

Noi tehnologii HMI

Cea mai recentă generație de HMI abordează fiecare dintre aceste deficiențe adaptând tehnologiile comerciale, încorporând și construind pe baza celor mai bune caracteristici ale generațiilor anterioare de terminale HMI și OIT.

Beneficii posibile:

Tehnologie Open Source: în mod ideal, un HMI modern combină fiabilitatea și ușurința de utilizare a unui terminal OIT tradițional cu performanța și costul unui HMI bazat pe PC.

Această combinație este posibilă dacă platforma hardware se bazează pe un sistem de operare open source în timp real, cum ar fi Linux, care nu necesită costuri de achiziție sau taxe de licență.

Amprenta redusă, componentele interschimbabile la cald pot face această platformă ușor de utilizat. Hardware-ul bine proiectat îi permite să fie utilizat chiar și în medii industriale dure, oferind în același timp performanțe de clasă PC.

Configurație disponibilă: Personalizarea este posibilă, dar nu este necesară, deoarece echipamentele moderne HMI includ caracteristici standard încorporate pentru a satisface majoritatea nevoilor.

Software-ul PC pentru configurarea HMI este accesibil și nu necesită nicio restricție privind taxele de licență. Utilizatorul final se poate concentra pe utilizarea HMI acolo unde este cel mai potrivit, fără a-și face griji cu privire la marcaj sau limitarea timpului de execuție.

Ușurință în utilizare: un set de opțiuni de dezvoltare face ca HMI-ul avansat să fie ușor accesibil pentru noii dezvoltatori pentru a construi aplicații de bază, dar poate fi extins complet pentru programatorii experimentați pentru a-și dezvolta propriile aplicații cu acces suplimentar securizat la shell.

OEM-urile au adesea nevoie de această flexibilitate pentru a programa algoritmi orientați spre mașină și chiar algoritmi personalizați în C/C++, Python și alte limbaje.

Afișaj integrat și porturi flexibile: afișajul integrat disponibil pe unele dispozitive poate fi mai mult decât suficient HMI pentru multe aplicații, deși conexiunea HDMI permite utilizarea unui ecran local mai mare dacă este necesar. În plus, multiplele porturi Ethernet și USB și modulele I/O facilitează conectarea la orice dispozitiv sau sistem de operare.

Conectivitate la rețea și la cloud: HMI-urile moderne pot oferi și mai multă putere atunci când utilizatorii folosesc conectivitatea la rețea și la cloud. Datele pot fi partajate în siguranță între baze de date și sisteme, iar vizualizarea HMI poate fi extinsă la orice computer sau dispozitiv mobil autorizat. care poate găzdui un browser web .

Dispozitive mobile: Mobilitatea este un alt element cheie al HMI-urilor moderne. Odată ce unitatea de bază este instalată și configurată, orice dispozitiv mobil se poate conecta în siguranță și deveni o altă interfață om-mașină, oferind tehnicienilor și operatorilor o mai mare flexibilitate. Dezvoltatorii se pot concentra mai mult pe menținerea și gestionarea IHM-ului, eliminând în același timp costul și complexitatea platformelor subiacente.

Cea mai recentă generație de HMI combină cele mai bune caracteristici ale produselor tradiționale cu hardware-ul, software-ul și tehnologiile de rețea open source moderne pentru a aborda aceste provocări.

Deoarece aceste noi HMI-uri pot fi conectate în rețea și implementate cu ușurință și fără probleme pe orice dispozitiv mobil obișnuit, utilizatorii finali descoperă că tehnologia avansată le satisface nevoile la un preț pe care și-l pot permite.

Benson Hoagland, Vicepreședinte Marketing, Opto 22 (o companie de producție specializată în produse hardware și software pentru automatizare industrială, monitorizare de la distanță și achiziție de date).