HMI панели оператора

HMI панели оператора

Человеко-машинные интерфейсы (ЧМИ) (англ. Human-machine interface, HMI) доступны с различными аппаратными и программными функциями. Пользователи должны осуществлять выбор SCADA HMI панели оператора отталкиваясь от конкретного проекта автоматизации и его функциональности.

Конечный заказчик ожидает получить интуитивно понятный интерфейс на панели оператора, и изготовители отреагировали на это, встроив стандартные наборы интерфейсов в свои панели. Современная промышленная автоматизация не обходится без сенсорных HMI, они являются важным дополнением ко многим процессам при автоматизации машин и механизмов, расширяя возможности переключателей, кнопок и индикаторов на панели управления. Однако каждый вариант использования HMI должен тщательно оцениваться, чтобы гарантировать, что панель выбрана правильно в соответствии с требованиями технологического процесса.

Многие начинают выбор панели оператора с анализа рынка и просмотра существующих функций HMI и выбора программного обеспечения, которые на первый взгляд соответствуют потребностям. Тем не менее, более прагматичный и надежный подход заключается в обратном направлении, то есть изучении конкретных потребностей технологического процесса, чтобы подтвердить выбор всех необходимых параметров и функций.

Условия окружающей среды

Условия окружающей среды для целевого применения должны быть оценены в первую очередь, потому что HMI должна быть способна физически выживать в тех условиях, где она будет эксплуатироваться. Большинство из этих вариантов интуитивно понятны, а некоторые нет.

Для HMI эксплуатируемых в условиях, где они подвергаются воздействию падающей воды или направленного потока, требуется подбирать панель в корпусе, обеспечивающем степень защиты IP в соответствие с международным стандартом IEC 60529 (DIN 40050, ГОСТ 14254-96).

Если существует вероятность наличия в воздухе чистящих химикатов, технологических химических веществ или других агрессивных сред загрязнения, которые могут воздействовать на HMI, то необходимо выбирать те панели, в которых платы обработаны дополнительным слоем защитного лака или компаундом.

Другой вопрос заключается в том, будет панель SCADA установлена в помещении или на улице. Степень защиты IP предполагает использование оборудования только внутри помещений, и никак не учитывает температуру окружающего воздуха и другие факторы. Даже самые яркие HMI будут подвержены солнечным бликам на улице, а прямой солнечный свет может вызвать их перегрев. Наружные HMI необходимо располагать в более защищенных зонах или оснастить их солнцезащитными экранами.

HMI панели оператора, как правило, содержат чувствительные элементы дисплея и подсветку и из-за этого более ограничены в диапазонах рабочих температур, чем другие компоненты автоматизации. Яркость дисплея (обычно выражается в канделах на м²) и средний срок службы подсветки следует оценивать осторожно. Яркость является ключевым показателем того, насколько легко будет просматривать экран дисплея.

Industrial-Ethernet-compressor

Физический размер дисплея HMI и особенности интерфейса

Выбор правильного размера дисплея часто требует оптимизированного подхода, ведь чем больше размер, тем он дороже стоит. Большинство операторов предпочли бы максимально возможный размер дисплея, особенно если им нужно управлять процессом с помощью сенсора, а также если панель предназначена только для мониторинга состояний или если они хотят наблюдать за изменениями на дисплее на расстоянии. Так же большие дисплеи предоставляют программистам больше возможностей для разработки графики. Но большие HMI панели стоят дороже и могут занимать и без того «драгоценное место» для установки их на дверцу шкафа.

Дисплей должен быть установлен на рабочей высоте, подходящей для большинства сотрудников, часто составляет около 165 см от уровня пола до середины дисплея.

Большинство интерфейсов HMI многоцветные, но помимо выбора физического размера дисплея пользователи должны обратить внимание на разрешение экрана в пикселях, которое определяет, насколько детализированной может быть графика.

В некоторых устройствах при вводе данных пользователи могут использовать встроенную клавиатуру или подключить внешнюю клавиатуру и мышь. Однако большинство потребителей следуют примеру мобильных устройств и устанавливают сенсорные экраны.

Важно отметить, что многие сенсорные устройства используют емкостный мультитач (от англ. Multitouch — «множественное касание»). Эта технология обычно не воспринимает пальцы в перчатках и может перестать работать из-за воздействия воды, но она способна распознавать несколько одновременных касаний или жестов, например, изменение масштаба изображения. С другой стороны, промышленные HMI часто используют резистивную технологию с одним касанием. Резистивные сенсорные экраны работают даже с пальцами в перчатках и правильно реагируют только на одно касание за раз, что часто является лучшим вариантом для промышленного применения.

Помни про память

В дополнение к физическим размерам HMI, необходимо обратить внимание на объем возможной памяти и производительность процессора. Разработчикам необходимо оценить объем предполагаемой к использованию графики и сделать приблизительную оценку количества тегов, чтобы понять примерный объем требуемой памяти. Существуют панели управления с расширяемой памятью, что может увеличить ее возможности.

Для HMI стало обычным делом поддерживать один или несколько слотов SD-карт, чтобы пользователи могли добавлять необходимое количество памяти для хранения данных.

Подключение HMI к PLC

Связь также является ключевым фактором при выборе HMI. Чаще всего пользователям нужен порт Ethernet, чтобы панель HMI могла обмениваться данными в сети с программируемым логическим контроллером (ПЛК) (англ. Programmable Logic Controller, PLC). Однако в некоторых задачах все еще могут использоваться последовательные соединения RS232C или RS422/485. Последовательные разъемы чаще всего имеют 15-контактный тип D-Sub, но также возможны RJ-12 или даже разъемы в виде клеммника. Крайне важно, чтобы требования к присоединению к ПЛК были определены до окончания выбора HMI.

Порты USB выпускаются в двух версиях: тип A и тип B. Порты типа A (как на ПК) позволяют пользователям добавлять периферийные устройства, такие как клавиатура, мышь, карта памяти, сканер штрих-кода или другие совместимые интерфейсные устройства. Тип B (часто встречается на принтерах) позволяет пользователям подключать программный кабель для загрузки/выгрузки настроек с ПК напрямую к HMI, не отключая сеть Ethernet.

Другая необходимая функция — это выходной порт HDMI. Соединение HDMI может передавать информацию на второй монитор, например, широкоформатный телевизор, расположенный на удалении. Оператор может работать локально на дисплее HMI, в то время как другие операторы могут следить за процессом из комнаты для мониторинга.

Для очень специфических задач могут потребоваться дополнительные эзотерические соединения, такие как «аудиовыход» или «вход микрофона». Чтобы обеспечить необходимое подключение HMI, разработчикам рекомендуется составить список всех необходимых подключений и, возможно, нарисовать архитектурную схему системы.

vtscada2-compressor

Чек-лист программного обеспечения

Выбор правильного программного обеспечения для HMI требует детального изучения. Оно должно оцениваться по трем критериям:

  • Среда разработки (и симуляция, если применимо)
  • Время прохождения задания
  • Удаленный доступ.

Среда разработки HMI — это то, на что программисты тратят большую часть своего времени. Для конечного заказчика важно выяснить требуется ли покупка лицензии или программное обеспечение будет бесплатным. Разработчики же будут заинтересованы в простоте использования программного обеспечения и таких функциях, как редактирование с помощью перетаскивания (drag-and-drop), создание объекта по щелчку мыши и база предопределенных наиболее часто используемых объектов. Программисты захотят узнать, имеет ли программное обеспечение хорошую поддержку импорта/экспорта и инструменты для работы с базами данных, имеются ли эффективные способы копирования и дублирования работы, и есть ли встроенная среда моделирования или тестирования, чтобы разработчики могли протестировать и проверить работоспособность программы без реального оборудования.

Программисты используют программы настройки для создания тегов, которые взаимодействуют с ПЛК и другими устройствами при разработке графики, связанной с этими тегами, и для настройки других встроенных функций HMI. Вот 10 наиболее важных функций, которые следует учитывать пользователям во время выбора:

  • Основные объекты: для рисования статической графики, такой как трубопроводы и оборудование
  • Объекты статической библиотеки: например, резервуары, сосуды и бункеры
  • Поддержка растровых изображений: позволяет пользователям импортировать свои собственные изображения
  • Анимированные объекты: кнопки, цифровые изображения и гистограммы
  • Предварительно сконфигурированные объекты библиотеки: более сложные объекты, такие как лицевая панель с пропорциональной интегральной производной (PID)
  • Расширенные объекты: например, отображение трендов, наборов параметров и сигналов тревоги
  • Безопасность: возможность разделять пользователей на группы с разным уровнем доступа, а также назначать привилегии объектам.
  • Переключение языка: необходимо для производителей, которые продают оборудование на международном рынке
  • Тревога: чтобы указать дискретные и аналоговые сигналы тревоги
  • Регистрация данных: для поддержки встроенных трендов за пределами анализа.

Разработчики должны понимать, что заявленные в документации технические характеристики HMI панели оператора могут не совпадать с фактическими. Для пользователей, которым требуется особый внешний вид и функциональность, лучший подход — это раскадровка нескольких типов конфигураций HMI, составление списка необходимых функций и получение версии программного обеспечения для его тестирования.

Сложные системы автоматизации могут потребовать изучения очень глубоких элементов HMI, прежде чем выбрать модель. Насколько хорошо HMI обрабатывает теги с плавающей запятой и любые связанные математические вычисления или это может стать проблемой. Логика обычно выполняется в ПЛК, а информация отображается на HMI, но некоторые HMI предлагают встроенную логику, оценку триггеров, возможность действий и функции менеджера событий

Расширение функциональности HMI

Некоторые из наиболее интересных разработок в области HMI за последние годы были связаны с удаленным доступом. Современные панели часто включают в себя встроенные веб-серверы, которые позволяют просматривать экран на любых внешних устройствах, поддерживающих веб-браузер, таких как ноутбук, смартфон или планшет.

Встроенные серверы протокола передачи файлов (FTP) облегчают разработчикам удаленное обновление и резервное копирование конфигураций HMI. Наконец, некоторые HMI могут инициировать исходящие электронные письма, чтобы удаленно уведомлять пользователей о рабочем состоянии оборудования или предупреждениях.

Функции удаленного доступа могут расширить возможности автоматизации оборудования и могут стать решающим фактором при выборе HMI панели.

b332b16546f5ab2e7578b263151a68a5-compressor

Выводы и основные тезисы

SCADA HMI панели оператора являются важным элементом во многих проектах промышленной автоматизации. Аппаратные и программные функции заслуживают пристального внимания разработчиков при выборе HMI. Коммерческие же вопросы рассматривают стоимость оборудования и программного обеспечения, срок действия гарантии и возможность бесплатной поддержки. Для задач со сложными или нестандартными функциями рекомендуется получить тестовый образец аппаратного и программного обеспечения HMI, чтобы удостовериться, что оно соответствует потребностям проекта. Если программное обеспечение включает режим симуляции, доступный по низкой цене или бесплатно, то конечным пользователям гораздо проще протестировать HMI, чтобы убедиться, что она соответствует их потребностям.

Добавить комментарий

Gekoms LLC

Коллектив экспертов большая часть опыта и знаний которых востребованы в области промышленной автоматизации, разработки технически сложного оборудования, программировании АСУТП, управлении электроприводом. Телефон: +7(812) 317-00-87 Email: info@gekoms.com Сайт: http://gekoms.org