Human Machine Interface (HMI) útmutató: típusok, kiválasztási kritériumok és ipari alkalmazások

Egy kezelő áll a gyártósor előtt egy textilgyárban. A gép működik, de a kezelő nem látja a tényleges vezetéksebességet, a szárítókamra belső hőmérsékletét, vagy azt, hogy a nyolc lehetséges riasztás közül melyik váltott ki öt perce. Az egyetlen visszajelzés a jelzőlámpák sorából és egy kis billentyűzetből származik. Pontosan ez a probléma a Emberi gép interfész (HMI) megoldására szolgál.

Mi az emberi gép interfész?

A HMI az a hardver és szoftver kombináció, amely lehetővé teszi a személy számára, hogy kapcsolatba lépjen egy géppel, rendszerrel vagy eszközzel. Lehet olyan egyszerű, mint egy fizikai vezérlőpanel gombokkal és jelzőlámpákkal, vagy olyan fejlett, mint egy színes érintőképernyő, amely valós idejű folyamatadatokat, trenddiagramokat és riasztási üzeneteket jelenít meg. Az ipari automatizálásban a HMI a kezelő és a vezérlő között helyezkedik el, jellemzően egy programozható logikai vezérlő (PLC) vagy egy frekvenciaváltó. A nyers gépjeleket vizuális információvá alakítja, és a kezelői parancsokat visszaküldi a berendezésnek.

Ez a meghatározás gyakorlati okokból számít. Amikor egy HMI-t értékel, akkor nem csak a képernyőméreteket hasonlítja össze. Ön dönti el, hogy a gép állapota mennyire érthető meg egy pillantással, és milyen gyorsan tud reagálni a kezelő egy hibára. A miénk HMI termékcsalád lefedi az egyszerű és haladó igényeket is, a szöveges panelektől a színes érintőképernyőkig.

Miért számít a HMI az ipari műveletekben?

A HMI fő előnye a gyorsabb döntéshozatal. Ahelyett, hogy egy szekrényhez sétálna és értelmezné a villogó fényeket, a kezelő egy helyen láthatja a teljes vonal grafikáját, azonosíthatja a hiba helyét és nyugtázza a riasztást.

• Csökkentett állásidő: az egyszerű nyelvű riasztások és az intuitív képernyők segítenek a karbantartó csapatoknak hamarabb megtalálni a hibákat.
• Konzisztensebb működés: ugyanaz a megjelenítési és kezelési eljárás több gépen is megakadályozza a kezelőtől függő eltéréseket.
• Beépített adatnaplózás: a trendek és az eseményrekordok sokkal könnyebbé teszik a kiváltó okok elemzését és a megelőző karbantartást.
• Rövidebb betanítási idő: a grafikus felületet könnyebb megtanulni, mint a titkos kódokat tartalmazó hardveres billentyűzetet.

A modern ipari automatizálásban a HMI is az a hely, ahol a digitális átalakulás elkezdődik. Még a szöveges panelről az érintőképernyős HMI-re való szerény frissítés is megváltoztathatja a vállalat működési adatainak gyűjtését és a személyzet képzését.

A HMI-k típusai és hogyan felelnek meg a különböző igényeknek

Az ipari HMI-k három nagy kategóriája létezik. A helyes választás a gép összetettségétől, a környezettől és a költségvetéstől függ.

A szöveges HMI-k értékesek maradnak a zord vagy szűkös költségvetési környezetben is. Robusztusak, könnyen leolvashatók közvetlen napfényben, és nem igényelnek érintési kalibrálást. Az érintőképernyős panelek dominálnak a modern berendezésekben, mivel több információt tudnak megjeleníteni egy képernyőn, és csökkentik a fizikai gombok rendetlenségét. Az IoT-csatlakozású HMI-k egyre népszerűbbek, ahol a kezelőknek több helyről kell látniuk a gépeket.

HMI kulcsfontosságú kiválasztási kritériumai

A megfelelő HMI kiválasztása a kezelő napi feladatainak és a gép kommunikációs követelményeinek áttekintésével kezdődik. Itt vannak azok a kritériumok, amelyek a gyakorlatban számítanak.

1. Képernyőméret és felbontás: határozza meg, hogy hány folyamatértéknek kell egyszerre láthatónak lennie, és milyen részletességűnek kell lennie a grafikának.
2. Kommunikációs protokoll: ellenőrizze a Modbus RTU/TCP, CANopen, Ethernet/IP vagy meghajtó-specifikus protokollok támogatását. A hiányzó protokoll szükségtelen átjárót kényszeríthet ki.
3. Környezetvédelmi besorolás: ellenőrizze az előlap besorolását, például az IP65-ös típust, és a gép helyének megfelelő üzemi hőmérséklet-tartományt.
4. Beviteli mód: válasszon a rezisztív érintés közül a kesztyű használatához és a kapacitív érintés között az okostelefonhoz hasonló érzés érdekében.
5. Szoftverkörnyezet: fontolja meg, milyen egyszerűen lehet képernyőket felépíteni, hogyan van konfigurálva az adatnaplózás, és hogy támogatott-e a távoli hozzáférés.

Középkategóriás automatizálási feladatokhoz a kiegyensúlyozott érintőképernyős HMI megbízható kommunikációval gyakran a legjobb kiindulópont. A Raynen UH400 HMI szilárd érintőképernyős kijelzőt, több kommunikációs portot és könnyen használható konfigurációs környezetet kínál számos általános géptípushoz.

Raynen UH400 sorozatú HMI érintőképernyővel és több kommunikációs porttal Kiegyensúlyozott érintőképernyős HMI középkategóriás automatizálási feladatokhoz, 4,3-10 hüvelykes opciókkal, soros és Ethernet csatlakozással, valamint egyszerű integrációval a meglévő rendszerekkel. Termék megtekintése →

Ha a folyamat összetettebb, például többtengelyes mozgásvezérlés vagy kiterjedt receptkezelés, a nagyobb kijelző és az erősebb feldolgozási képesség jelenti a különbséget. Az UH500A HMI ezekhez az igényes alkalmazásokhoz készült, így több képernyőterületet és érzékenyebb teljesítményt biztosít.

UH500A HMI A8-as platformmal a komplex mozgásvezérléshez és receptkezeléshez Fejlett HMI nagyobb kijelzővel, 256 MB vakuval és 128 MB DDR3-mal, amely alkalmas olyan igényes alkalmazásokhoz, amelyek érzékeny teljesítményt és kiterjedt receptkezelést igényelnek. Termék megtekintése →

Azoknak a felhasználóknak, akiknek távoli láthatóságra és flottakezelésre van szükségük, az IoT-hez csatlakoztatott HMI a vezérlőpulton túl is hozzáadott értéket jelent. A kezelők riasztásokat fogadhatnak mobiltelefonon, összehasonlíthatják több gyár gyártási adatait, és távolról frissíthetik a képernyő elrendezését. A Raynen Internet of Things termékcsaládja megfelel ennek az igénynek, és integrálódik a meglévő HMI-családdal.

Raynen IoT termékcsalád távfelügyelethez és flottakezeléshez IoT-átjárók és HMI-k, amelyek lehetővé teszik a távoli láthatóságot, a riasztásokat, az adatok összehasonlítását és a képernyőfrissítéseket szélessávon, WiFi-n vagy 4G-n keresztül, zökkenőmentesen integrálva a meglévő HMI-családdal. Termék megtekintése →

A specifikációk összehasonlításakor ügyeljen a teljes birtoklási költségre, beleértve a szoftverlicencelést, a panelre szerelt tartozékokat és a tervezéshez szükséges időt. Valamivel magasabb hardverköltség gyorsan igazolható kisebb üzembe helyezési ráfordítással.

HMI egy teljes automatizálási ökoszisztémában

A HMI értéke drámaian megnő, ha más automatizálási komponensekhez csatlakozik. Egy tipikus rendszerben a PLC kezeli a logikát, a változtatható frekvenciájú hajtások szabályozzák a motor fordulatszámát, a szervohajtások pontos pozicionálást biztosítanak, a HMI pedig egyetlen parancsot és láthatóságot biztosít a kezelőnek.

Ez a szoros integráció csökkenti az üzembe helyezési időt, mivel a HMI közvetlenül tud adatot cserélni a PLC-vel és a meghajtókkal extra hardver nélkül. A hibaelhárítást is leegyszerűsíti, mert a kezelő egy környezetben látja a gép állapotát és a hajtásparamétereket is.

A Raynen termékportfóliója PLC-ket, frekvenciaváltókat, lágyindítókat, szervohajtásokat és szervomotorokat tartalmaz. Ez azt jelenti, hogy a felhasználó megvásárolhatja a vezérlőréteget, a meghajtó réteget és a végrehajtási réteget egy szállítótól, majd a HMI konzisztens módon vezérelheti mindegyiket.

Gyakorlati alkalmazások az iparágakban

A HMI-rendszerek szinte minden ipari szektorban megjelennek, de használatuk módja eltérő. Ventilátor- és szivattyú-alkalmazásokban a HMI gyakran megjeleníti az áramlási, nyomás- és frekvencia-alapjeleket, lehetővé téve a kezelők számára az állandó nyomás és az állandó áramlási módok közötti váltást. A települési vízellátásban és szennyvízkezelésben a HMI-k több szivattyút felügyelnek, és egy helyről irányítják a teljes állomást.

A szerszámgépes alkalmazásokban a HMI-k a szerszámpályákat, az orsósebességeket és a tengelypozíciókat mutatják, és lehetővé teszik a kezelők számára a programok betöltését és kiválasztását. Az emelőiparban a HMI-k kezelik a daru mozgását, a terhelési határértékeket és a hibadiagnosztikát. A fűtési, szellőztetési és légkondicionáló rendszerekben összefoglalják a hőmérsékletet, a páratartalmat és a berendezés állapotát.

Ezen alkalmazások közül sok különböző kommunikációs beállításokat és riasztási stratégiákat igényel. Ezért biztosít Raynen iparág-specifikus megoldások amelyek egyesítik a megfelelő hardvert, vezérlési logikát és HMI-konfigurációt az egyes szektorokhoz. A gyakorlati hatás rövidebb beállítási idő és intuitívabb kezelői élmény.

Az ember-gép interfészek jövője

A HMI technológia egyre inkább összekapcsolt és intelligens rendszerek felé halad. Az IoT-kapcsolat szabványossá válik, lehetővé téve a távfelügyeletet és a mobil hozzáférést. Az Edge computing lehetővé teszi, hogy az alapvető adatok elemzése a gép közelében történjen, csökkentve a távoli kiszolgálóktól való függőséget, és gyorsabban reagálva a rendszerre.

Egy másik irány az adaptív interfészek. A rögzített képernyőelrendezés helyett a HMI megváltoztathatja a nézetét a kezelő szerepe, az aktuális folyamatállapot vagy a gép állapota alapján. A prediktív karbantartás szintén nagymértékben támaszkodik a HMI-adatokra, és a múltbeli trendek és riasztási minták alapján javasolja a szervizelést, mielőtt egy hiba leállítaná a gyártást.

Ezek a trendek nem helyettesítik a HMI alapvető feladatát. Hatékonyabbá teszik a kezelők tájékoztatását, a gépek megbízhatóságát és a gyártósorok egyszerű kezelését.