Rozwój automatyki, interfejsów HMI i OIT

HMI i inne interfejsy operatorskie przeznaczone są do pracy w trudnych warunkach i łączą w sobie najlepsze elementy tradycyjnych interfejsów z nowoczesnymi technologiami dostępnymi na rynku.

Przemysłowe systemy automatyzacji maszyn i procesów muszą monitorować warunki, wydawać polecenia sprzętowi i koordynować sterowanie. Deweloperzy wdrażają te funkcje, łącząc szeroką gamę technologii automatyki przemysłowej, takich jak czujniki i przyrządy, moduły wejścia/wyjścia (I/O) i sterowanie cyfrowe. Jednak nawet najbardziej zaawansowane maszyny nie działają samodzielnie, co oznacza, że ​​wraz z systemem automatyki musi być dostarczona jakaś forma interfejsu operatora.

Urządzenia elektroniczne, które umożliwiają operatorom komunikację z systemami automatycznymi, nazywane są razem interfejs człowiek-maszyna (HMI)… Czasami można przywołać bardziej wyspecjalizowane urządzenia wbudowane w platformę komputerową inną niż komputer osobisty terminal interfejsu operatora (OIT).

Integracja interfejsów HMI i terminali OIT z systemami automatyki ma kluczowe znaczenie z wielu powodów. Oferują znacznie więcej opcji interfejsu niż proste panele, a jeśli konieczne jest wprowadzenie zmian, interfejs HMI lub OIT można zwykle ponownie skonfigurować lub przeprogramować przy niższych kosztach.

Jednak ta rozszerzona funkcjonalność interfejsu operatora nadal ma pewne wady i zwiększa koszt HMI oraz komplikuje jego konserwację. Aby przezwyciężyć te niedociągnięcia, najnowsze interfejsy HMI są projektowane ze sprawdzonymi tradycyjnymi rozwiązaniami wykorzystującymi najnowsze dostępne na rynku technologie.

Słabości tradycyjnych terminali HMI i OIT

Pierwsza generacja HMI i OIT została zaprojektowana, aby umożliwić użytkownikom uruchamianie i zatrzymywanie urządzeń, zrozumienie działania systemu i wprowadzanie zmian.

Funkcje takie jak rejestrowanie alarmów i zdarzeń, przechowywanie danych historycznych i tworzenie trendów były dodawane przez lata. Konfiguracje terminali HMI i OIT można kopiować i zapisywać, a nowe urządzenia można wdrażać stosunkowo szybko, jeśli oryginalne urządzenie jest uszkodzone lub niesprawne.

Dzięki ulepszonym możliwościom sieciowym, zwłaszcza Ethernet i Wi-Fi, interfejsy HMI nie muszą już być instalowane w pobliżu zasobów. Wiele interfejsów HMI można zainstalować w odpowiednim miejscu, takim jak sterownia, samochód i biura.

Te interfejsy HMI, wraz z terminalami OIT, miały wiele zalet w porównaniu z panelami przewodowymi, ale miały też kilka wad.

Przykłady obejmują:

• ograniczenia narzucone przez specjalny sprzęt i oprogramowanie,
• wysokie koszty początkowe,
• bieżące koszty utrzymania i utrzymania,
• złożoność i koszt zarządzania licencjami,
• kosztowne szkolenia techników i operatorów,
• złożoność integracji wielu platform,
• zacofane technologie.

Terminale interfejsu operatora, zwykle ad hoc i systemy zamknięte, są szybko zastępowane przez bardziej otwarte alternatywy. Wszystkie zdjęcia dzięki uprzejmości Opto 22

Specjalistyczne terminale OIT będą prawdopodobnie korzystały ze specjalnego sprzętu i oprogramowania.Producenci oferują te urządzenia, aby zapewnić odpowiednią kontrolę interfejsu systemu zarządzania we względnie samodzielnej konstrukcji.

Ponieważ urządzenia są zaprojektowane specjalnie na rynek przemysłowy, nie mogą czerpać korzyści komercyjnych w takim stopniu, w jakim są zwykle używane w elektronice użytkowej, a zatem są droższe pod względem stosunku ceny do jakości. Są one jednak tradycyjnie przeznaczone do środowisk przemysłowych i zapewniają praktyczne i niezawodne rozwiązanie.

Ze względu na dostępność bardziej zaawansowanych interfejsów HMI opartych na komputerach PC sprzęt ten jest postrzegany jako dobry stosunek jakości do ceny w porównaniu z poprzednimi rozwiązaniami i zapewnia użytkownikowi elastyczność i łączność. Jednak jedną z wad była zwiększona potrzeba bieżącej obsługi i konserwacji.

Użytkownicy oczekują teraz doskonałej grafiki, częstych bezpłatnych aktualizacji i ulepszeń systemu operacyjnego i aplikacji urządzenia.

Zaawansowana elektronika użytkowa skłoniła użytkowników końcowych do polegania na multimediach i intuicyjnym interfejsie HMI na wszystkich typach urządzeń z wygodnym dostępem mobilnym. Wtyczka Groov Edge, zaprojektowana z myślą o łączności Ethernet i USB, umożliwia programistom tworzenie aplikacji opartych na łączności i danych dla zautomatyzowanych urządzeń i Internetu rzeczy (IoT).

Jednak innowacje na rynku przemysłowym były nieco wolniejsze, ponieważ jest on stosunkowo mały w porównaniu ze znacznie większym rynkiem konsumenckim - nie wspominając o znacznie bardziej konserwatywnym niż rynek wysokiej klasy elektroniki osobistej.

Nowe technologie HMI

Najnowsza generacja HMI rozwiązuje każdy z tych niedociągnięć, dostosowując technologie komercyjne, włączając i opierając się na najlepszych cechach poprzednich generacji terminali HMI i OIT.

Możliwe korzyści:

Technologia Open Source: W idealnej sytuacji nowoczesny interfejs HMI łączy w sobie niezawodność i łatwość obsługi tradycyjnego terminala OIT z wydajnością i kosztami interfejsu HMI opartego na komputerze PC.

Taka kombinacja jest możliwa, jeśli platforma sprzętowa jest oparta na systemie operacyjnym czasu rzeczywistego typu open source, takim jak Linux, który nie wymaga żadnych kosztów zakupu ani opłat licencyjnych.

Niewielkie wymiary, komponenty wymieniane podczas pracy sprawiają, że ta platforma jest łatwa w obsłudze. Dobrze zaprojektowany sprzęt pozwala na używanie go nawet w trudnych warunkach przemysłowych, zapewniając jednocześnie wydajność klasy PC.

Dostępna konfiguracja: Dostosowanie jest możliwe, ale nie wymagane, ponieważ nowoczesny sprzęt HMI zawiera wbudowane standardowe funkcje spełniające większość potrzeb.

Oprogramowanie PC do konfiguracji HMI jest niedrogie i nie wymaga żadnych ograniczeń w opłatach licencyjnych. Użytkownik końcowy może skupić się na korzystaniu z interfejsu HMI tam, gdzie jest to najbardziej odpowiednie, bez martwienia się o znaczniki lub ograniczenia czasu pracy.

Łatwość użytkowania: zestaw opcji programistycznych sprawia, że ​​zaawansowany HMI jest łatwo dostępny dla nowych programistów do tworzenia podstawowych aplikacji, ale może być w pełni rozszerzony dla doświadczonych programistów do tworzenia własnych aplikacji z dodatkowym bezpiecznym dostępem do powłoki.

Producenci OEM często potrzebują tej elastyczności do programowania algorytmów zorientowanych na maszyny, a nawet algorytmów niestandardowych w językach C/C++, Python i innych.

Zintegrowany wyświetlacz i elastyczne porty: Zintegrowany wyświetlacz dostępny w niektórych urządzeniach może być więcej niż wystarczającym interfejsem HMI do wielu zastosowań, chociaż połączenie HDMI umożliwia w razie potrzeby użycie większego lokalnego ekranu. Ponadto liczne porty Ethernet i USB oraz moduły I/O ułatwiają podłączenie do dowolnego urządzenia operacyjnego lub systemu.

Łączność sieciowa i chmurowa: nowoczesne interfejsy HMI mogą zapewnić jeszcze większą moc, gdy użytkownicy korzystają z łączności sieciowej i chmurowej.Dane mogą być bezpiecznie udostępniane między bazami danych i systemami, a wizualizację HMI można rozszerzyć na dowolny autoryzowany komputer lub urządzenie mobilne, które może hostować przeglądarkę internetową .

Urządzenia mobilne: Mobilność to kolejny kluczowy element nowoczesnych interfejsów HMI. Po zainstalowaniu i skonfigurowaniu jednostki bazowej każde urządzenie mobilne może się bezpiecznie połączyć i stać się kolejnym interfejsem człowiek-maszyna, zapewniając technikom i operatorom większą elastyczność. Deweloperzy mogą bardziej skoncentrować się na utrzymaniu i zarządzaniu interfejsem HMI, jednocześnie eliminując koszty i złożoność podstawowych platform.

Najnowsza generacja interfejsów HMI łączy najlepsze cechy tradycyjnych produktów z nowoczesnym sprzętem, oprogramowaniem i technologiami sieciowymi typu open source, aby sprostać tym wyzwaniom.

Ponieważ te nowe interfejsy HMI można łatwo i bezproblemowo połączyć w sieć i wdrożyć na dowolnym typowym urządzeniu mobilnym, użytkownicy końcowi przekonują się, że zaawansowana technologia spełnia ich potrzeby w cenie, na którą mogą sobie pozwolić.

Benson Hoagland, wiceprezes ds. marketingu, Opto 22 (firma produkcyjna specjalizująca się w sprzęcie i oprogramowaniu dla automatyki przemysłowej, zdalnego monitorowania i pozyskiwania danych).