Vývoj automatizácie, HMI a OIT rozhraní

HMI a ďalšie zariadenia operátorského rozhrania sú navrhnuté tak, aby fungovali v náročných prostrediach a kombinujú najlepšie prvky tradičných rozhraní s modernými komerčne dostupnými technológiami.

Systémy automatizácie priemyselných strojov a procesov musia monitorovať podmienky, vydávať príkazy zariadeniam a koordinovať riadenie. Vývojári implementujú tieto funkcie kombináciou širokej škály technológií priemyselnej automatizácie, ako sú senzory a prístroje, vstupno/výstupné (I/O) moduly a digitálne ovládacie prvky. Avšak ani tie najpokročilejšie stroje nefungujú samostatne, čo znamená, že s automatizačným systémom musí byť dodaná určitá forma rozhrania operátora.

Elektronické zariadenia, ktoré umožňujú operátorom komunikovať s automatizovanými systémami, sa nazývajú spoločne rozhranie človek-stroj (HMI)… Niekedy je možné použiť špecializovanejšie zariadenia zabudované do inej výpočtovej platformy ako PC terminál operátorského rozhrania (OIT).

Integrácia HMI a OIT terminálov do automatizačných systémov je kritická z mnohých dôvodov. Ponúkajú oveľa viac možností rozhrania ako jednoduché panelové jednotky a ak je potrebné vykonať zmeny, HMI alebo OIT sa zvyčajne dajú prekonfigurovať alebo preprogramovať s nižšími nákladmi.

Táto rozšírená funkcionalita operátorského rozhrania má však stále určité nevýhody a zvyšuje náklady na HMI a komplikuje jeho údržbu. Na prekonanie týchto nedostatkov sú najnovšie HMI navrhnuté s osvedčenými tradičnými riešeniami s využitím najnovších komerčne dostupných technológií.

Slabé stránky tradičných terminálov HMI a OIT

Prvá generácia HMI a OIT bola navrhnutá tak, aby umožnila používateľom spúšťať a zastavovať zariadenia, porozumieť prevádzke systému a vykonávať zmeny.

V priebehu rokov boli pridané funkcie, ako je zaznamenávanie alarmov a udalostí, ukladanie historických údajov a sledovanie trendov. Konfigurácie terminálov HMI a OIT je možné skopírovať a uložiť a nové zariadenia možno pomerne rýchlo nasadiť, ak je pôvodné zariadenie poškodené alebo mimo prevádzky.

Vďaka vylepšeným sieťovým možnostiam, najmä Ethernet a Wi-Fi, už nie je potrebné inštalovať HMI v tesnej blízkosti zdrojov. Viaceré HMI môžu byť inštalované na vhodnom mieste, ako je kontrolná miestnosť, auto a kancelárie.

Tieto HMI spolu s OIT terminálmi mali mnoho výhod oproti drôtovým panelom, no mali aj niekoľko nevýhod.

Príklady zahŕňajú nasledujúce:

• obmedzenia spôsobené špeciálnym hardvérom a softvérom,
• vysoké počiatočné náklady,
• náklady na priebežnú údržbu a údržbu,
• zložitosť a náklady na správu licencií,
• drahé školenia technikov a operátorov,
• zložitosť integrácie viacerých platforiem,
• zaostalých technológií.

Terminály operátorského rozhrania, zvyčajne ad hoc a uzavreté systémy, sa rýchlo nahrádzajú otvorenejšími alternatívami. Všetky obrázky s láskavým dovolením Opto 22

Špecializované terminály OIT budú pravdepodobne používať špeciálny hardvér a softvér.Výrobcovia ponúkajú tieto zariadenia na zabezpečenie adekvátnej kontroly rozhrania riadiaceho systému v relatívne samostatnom dizajne.

Pretože sú zariadenia navrhnuté špeciálne pre priemyselný trh, nemôžu využívať komerčné výhody v rozsahu, v akom sa bežne používajú pre spotrebnú elektroniku, a preto sú drahšie v pomere cena/kvalita. Tradične sú však navrhnuté pre priemyselné prostredie a poskytujú praktické a spoľahlivé riešenie.

Vďaka dostupnosti pokročilejších HMI na báze PC je toto zariadenie vnímané ako dobrá hodnota za peniaze v porovnaní s predchádzajúcimi riešeniami a poskytuje používateľovi flexibilitu a konektivitu. Jednou z nevýhod však bola zvýšená potreba neustáleho servisu a údržby.

Používatelia teraz očakávajú perfektnú grafiku, časté bezplatné aktualizácie a vylepšenia operačného systému a aplikácií zariadenia.

Pokročilá spotrebná elektronika prinútila koncových používateľov spoliehať sa na multimédiá a intuitívne HMI na všetkých typoch zariadení s pohodlným mobilným prístupom. Zásuvný modul Groov Edge, navrhnutý pre pripojenie Ethernet a USB, umožňuje vývojárom vytvárať konektivitu a aplikácie založené na údajoch pre automatizované zariadenia a internet vecí (IoT).

Inovácie na priemyselnom trhu sú však o niečo pomalšie, pretože sú relatívne malé v porovnaní s oveľa väčším spotrebiteľským trhom – nehovoriac o oveľa konzervatívnejšom ako trh s osobnou elektronikou vyššej kategórie.

Nové technológie HMI

Najnovšia generácia HMI rieši každý z týchto nedostatkov prispôsobením komerčných technológií, zahŕňa a stavia na najlepších vlastnostiach predchádzajúcich generácií HMI a OIT terminálov.

Možné výhody:

Technológia otvoreného zdroja: V ideálnom prípade moderné HMI kombinuje spoľahlivosť a jednoduchosť použitia tradičného terminálu OIT s výkonom a nákladmi HMI na báze PC.

Táto kombinácia je možná, ak je hardvérová platforma založená na operačnom systéme v reálnom čase s otvoreným zdrojom, ako je Linux, ktorý si nevyžaduje žiadne obstarávacie náklady ani licenčné poplatky.

Malé rozmery, za chodu vymeniteľné komponenty môžu uľahčiť obsluhu tejto platformy. Dobre navrhnutý hardvér umožňuje jeho použitie aj v náročných priemyselných prostrediach a zároveň poskytuje výkon na úrovni PC.

Dostupná konfigurácia: Prispôsobenie je možné, ale nevyžaduje sa, pretože moderné vybavenie HMI obsahuje vstavané štandardné funkcie, ktoré spĺňajú väčšinu potrieb.

PC softvér na konfiguráciu HMI je cenovo dostupný a nevyžaduje žiadne obmedzenia licenčných poplatkov. Koncový používateľ sa môže sústrediť na používanie HMI tam, kde je to najvhodnejšie, bez obáv z prirážky alebo obmedzenia doby prevádzky.

Jednoduché použitie: Sada možností vývoja robí pokročilé HMI ľahko dostupným pre nových vývojárov na vytváranie základných aplikácií, ale môže byť plne rozšírené pre skúsených programátorov na vývoj vlastných aplikácií s dodatočným bezpečným prístupom k shellu.

OEM často potrebujú túto flexibilitu na programovanie strojovo orientovaných algoritmov a dokonca aj vlastných algoritmov v C/C++, Pythone a iných jazykoch.

Integrovaný displej a flexibilné porty: Integrovaný displej dostupný na niektorých zariadeniach môže byť viac než dostatočným HMI pre mnohé aplikácie, hoci pripojenie HDMI umožňuje v prípade potreby použiť väčšiu lokálnu obrazovku. Viaceré ethernetové a USB porty a I/O moduly navyše uľahčujú pripojenie k akémukoľvek operačnému zariadeniu alebo systému.

Sieťové a cloudové pripojenie: Moderné HMI môžu poskytnúť ešte väčší výkon, keď používatelia používajú sieťové a cloudové pripojenie. Dáta je možné bezpečne zdieľať medzi databázami a systémami a vizualizáciu HMI možno rozšíriť na akýkoľvek autorizovaný počítač alebo mobilné zariadenie, ktoré môže hostiť webový prehliadač .

Mobilné zariadenia: Mobilita je ďalším kľúčovým prvkom moderných HMI. Po nainštalovaní a konfigurácii základnej jednotky sa môže akékoľvek mobilné zariadenie bezpečne pripojiť a stať sa ďalším rozhraním človek-stroj, čo dáva technikom a operátorom väčšiu flexibilitu. Vývojári sa môžu viac sústrediť na údržbu a správu HMI a zároveň eliminovať náklady a zložitosť základných platforiem.

Najnovšia generácia HMI spája najlepšie vlastnosti tradičných produktov s moderným open source hardvérom, softvérom a sieťovými technológiami na riešenie týchto výziev.

Pretože tieto nové HMI možno ľahko a bezproblémovo prepojiť a nasadiť na akomkoľvek typickom mobilnom zariadení, koncoví používatelia zisťujú, že pokročilá technológia spĺňa ich potreby za cenu, ktorú si môžu dovoliť.

Benson Hoagland, viceprezident marketingu, Opto 22 (výrobná spoločnosť špecializujúca sa na hardvérové ​​a softvérové ​​produkty pre priemyselnú automatizáciu, vzdialené monitorovanie a získavanie údajov).