Что такое HMI и каковы критерии для выбора?
Человеко-машинный интерфейс (HMI) - это устройство отображения, которое позволяет операторам взаимодействовать с системой и обмениваться информацией. Широко используются во многих отраслях промышленности, таких как автомобилестроение, развлечения, электроника, медицинское оборудование, банковское дело, сфера услуг и т.п.
В промышленных приложениях основными функциями HMI являются обмен информацией в режиме реального времени между людьми и производственным оборудованием через программируемые логические контроллеры (ПЛК), частотно-регулируемые приводы и счетчики. Экраны HMI отображают данные, обеспечивают визуальную обратную связь и выполняют рабочие команды через устройство ввода, такое как сенсорный экран, клавиатура или мышь.
Как HMI используется в Industry 4.0?
Развитие Industry 4.0 и IIoT привело к глобальной революции в области интеллектуального производства - на смену "автоматизации" пришла "интеллектуальная автоматизация".
На производственных линиях "умных" заводов в производственное оборудование встраиваются различные датчики для автоматической проверки качества продукции и сбора данных об устройстве. Устройства HMI агрегируют данные и просто обрабатывают информацию для создания более эффективной и производительной системы. Кроме того, в соответствии с потребностями облачных приложений и интеллектуального производства, управление заводом и принятие производственных решений в большей степени зависят от визуализированных платформ управления.
HMI упрощают и визуализируют данные, делая их интуитивно понятными с первого взгляда.
Преобразование Industry 4.0 объединяет IT и OT для обмена и использования данных управления в MES или ERP системах, а также производственных данных в производственном оборудовании для достижения более гибкого и эффективного производственного процесса. Устройства HMI не только выполняют функцию мониторинга оборудования, но и являются центром обработки и передачи данных между IТ- и ОТ-системами.
Контрольный список для выбора правильного решения HMI
- Условия рабочей среды
- Требования к обработке данных
- Подключение и безопасность данных
- Расширяемость и гибкость
- Операционные системы и программное обеспечение
- Другие потребности пользователей
Выбор правильного HMI может повысить автоматизацию производства и обеспечить лучшую производительность.
Ниже приведены параметры которые помогут вам найти правильное решение HMI:
Условия рабочей среды
Рабочая Температура
Для заводов работающих в экстремальных условиях или приложений, подверженных большим колебаниям температуры необходимы HMI с широким диапазоном рабочих температур. Компания Advantech предлагает все виды промышленных панельных ПК и мониторов с широким диапазоном температур от -20 до 60 °C для различных приложений и сред.
Требования по водонепроницаемости
Водонепроницаемый HMI обычно требуется для приложений с высокими стандартами гигиены и чистоты, например, в производстве продуктов питания и напитков, а также в медицинской промышленности.
Уровень водонепроницаемости HMI классифицируется по рейтингу IP (класс защиты от проникновения) в зависимости от степени защиты от инородных тел (инструменты, грязь и т. д.) и влаги. Компания Advantech предлагает универсальные водонепроницаемые HMI серии SPC, включая панель управления SPC-800 со степенью защиты IP65, SPC-500 со степенью защиты IP69k из нержавеющей стали и классический SPC-200 со степенью защиты IP66, соответствующие различным стандартам обработки.
Требования к взрывозащищенности.
HMI с сертификатами взрывозащищенности, такими как C1D2 и ATEX, необходимы для опасных сфер применения таких как бурение нефтяных месторождений, мониторинг насосных станций, химических и фармацевтических заводов, мониторинга нефтепроводов, мониторинга резервуаров и управление заправочными станциями. Компания Advantech предлагает сертифицированные C1D2 промышленные панельные ПК и мониторы, отвечающие требованиям широкого спектра суровых промышленных приложений.
Другие факторы окружающей среды
В промышленной среде существуют такие условия как пыль, мусор и вибрация, поэтому промышленные HMI должны быть гарантированно прочными и с долгим сроком службы. Для некоторых сценариев работы вне помещений необходим программируемый терминал с экраном читаемым при солнечном свете, поэтому Advantech предлагает прочные промышленные панельные ПК (серии TPC, SPC, PPC) и мониторы (серия FPM) для автоматизации производства и визуализации данных в различных условиях окружающей среды. В частности, сенсорный панельный ПК TPC-1251T/1551T поддерживает экран с высокой яркостью и низким уровнем отражения для использования вне помещений.
Требования к обработке данных
HMI с высокой вычислительной мощностью необходимы для приложений обрабатывающих большие данные или изображения с высоким разрешением. Это могут быть приложения проверки дефектов и контроля качества в пищевой промышленности, обработка данных и изображений при производстве электроники и технология распознавания лиц в общественных местах. Компания Advantech предлагает решения для промышленных панельных ПК премиум-класса, в том числе безвентиляторные ПК с сенсорной панелью серии TPC-B610 и конфигурируемые панельные ПК серии PPC-600 для реализации приложений Industry 4.0.
С другой стороны, если требования к обработке данных меньше, рекомендуется тонкий клиентский терминал HMI с меньшим энергопотреблением и стоимостью. Кроме того, если панельный ПК должен служить в качестве веб-терминала, рекомендуется использовать терминалы серии HMI с встроенным веб-браузером и возможностью быстрой разработки веб-приложений.
Связь и безопасность данных
В интеллектуальном производстве требуется больше функций управления для обработки больших и сложных данных. HMI должны поддерживать протоколы связи нового поколения для обеспечения стабильности и оперативности передачи данных между программируемыми логическими контроллерами. Кроме того, анализ больших данных является ценным активом при разработке стратегии цифровой трансформации, поэтому сбор данных имеет ключевое значение для производства и производственных операций. HMI также необходимы для обеспечения мощной связи с ПК или датчиками для передачи данных через Ethernet или Wi-Fi, а также для поддержки программ мониторинга и систем сбора данных таких как SCADA. Advantech предлагает решения HMI такие, как панели оператора серии WOP-200K с широкими возможностями подключения для каналов ПЛК и моноблочные ПК серии TPC-300 EHL с модулями 5G и скоростью 2,5 GbE для ускорения и улучшения передачи данных.
Поскольку вся ценная заводская информация должна быть переведена в цифровой формат, необходимо позаботиться о безопасности данных. Выбор промышленного панельного ПК с модулем TPM (Trusted Platform Module) - это способ повысить безопасность от атак встроенного ПО и программ-вымогателей. Advantech предлагает решения HMI с Windows 11, включая серии PPC, Modular TPC и TPC-300, оснащенные TPM 2.0 для защиты конфиденциальных данных путем шифрования жесткого диска и SSD.
Расширяемость и гибкость
При разработке промышленных решений IoT будет развертываться все больше и больше датчиков, а требования к обработке данных будут относительно высокими, поэтому важно инвестировать в расширяемость и гибкость решений HMI. Некоторые панельные ПК оснащены дополнительными слотами, позволяющими увеличить объем памяти для повышения производительности обработки данных в будущем. Еще один вариант который стоит рассмотреть — модульные панельные ПК. Серия Modular TPC и конфигурируемая серия PPC компании Advantech представляют собой гибкое промышленное решение HMI, в котором модули дисплея сочетаются с модульными блоками, предлагая ряд гибких платформ. Они также обеспечивают прямую совместимость так что операторы могут просто отсоединять и заменять существующие модули на новые более современные модули. Модульные платформы можно быстро настроить в соответствии с требованиями использования и упростить техническое обслуживание, извлекая модули для ремонта без демонтажа всей платформы.
Операционные системы и программное обеспечение
Программы визуализации HMI и проекты интерфейсов имеют решающее значение поскольку напрямую влияют на работу пользователей, поэтому необходимо учитывать предпочтения программного обеспечения для программирования. Advantech предлагает панельные ПК на базе Arm серии TPC-100 и PPC-100, поддерживающие различные ОС, включая масштабируемые Windows 10/11 и компактные Android 10 и Linux для облегчения разработки уникальных приложений.
Промышленные панельные ПК со встроенными приложениями или программным обеспечением HMI также являются дополнительным выбором.
Например, Advantech предоставляет пакет программного обеспечения для серии TPC/PPC, интегрированный с программным обеспечением HMI разработанным Advantech. HMINavi поддерживает простое подключение к ПЛК и визуализацию данных, а веб-решение WISE-IoTSuite/AppHub упрощает удаленное управление устройствами.
Также стоит обратить внимание на партнерство со сторонними поставщиками программного обеспечения, чтобы оценить сильные стороны и гибкость программного обеспечения, прежде чем выбирать HMI. Advantech совместно с несколькими основными поставщиками программного обеспечения разрабатывает различные программные пакеты HMI SCADA с франшизой, включая Inductive Automation (Ignition), AVEVA (Wonderware) и Copadata (Zenon).
Наконец, решения Edge-as-a-Service (EaaS) предлагают информацию в режиме реального времени и локализованные действия для ваших сред периферийных вычислений. Решения Advantech Edge Intelligence создают экосистему EaS, которая сочетает в себе оборудование, граничные сервисы и облачные платформы для управления устройствами, граничного мониторинга и управления программным обеспечением. В этой архитектуре все данные о процессах и приложениях могут быть агрегированы и визуализированы на информационных панелях для пользователей. Портал платформы использует контейнерную технологию, которую можно внедрить на всех шлюзах Advantech IT. Более того, безопасная архитектура открытого программного обеспечения портала позволяет пользователям/разработчикам получать доступ к системе через HTML-браузер и интегрировать уникальную аналитику и подключения.
Другие потребности пользователей
Размер экрана
Размер экрана HMI является одним из важных факторов. Обычно HMI с небольшим размером экрана используются для управления одной машиной; экраны HMI среднего размера для управления объектами и подключения к системе MES; а большие экраны HMI идеально подходят для удаленного управления в диспетчерских. Однако для интеллектуальных приложений необходима визуализация данных, поэтому широко распространенными становятся большие экраны HMI с более высоким разрешением и соотношением сторон 16:9. Advantech предлагает промышленные панельные ПК и мониторы различных размеров для поддержки всех видов заводских приложений от управления автоматикой до управления полевыми данными.
Типы сенсорных экранов
Выбор типа сенсорного экрана HMI зависит от требований пользователей. Если приложению требуются точные и аккуратные мультитач-возможности такие, как масштабирование, перетаскивание, перелистывание и жесты на сенсорном экране - проекционно-емкостные (P-CAP) типы сенсорных экранов управления будут идеальными. Если оператору необходимо носить перчатки, предпочтение отдается резистивным сенсорным экранам (RTS).
Физические кнопки
Несмотря на сенсорные возможности физические кнопки также необходимы так как без тактильной обратной связи пользователям не хватает подтверждения нажатия клавиш при выполнении сенсорных команд, что особенно важно для людей с нарушениями зрения. Физические кнопки также полезны для устранения проблем, возникающих при использовании HMI с сенсорным экраном, а именно сложности с различением графических изменений на экране при солнечном свете, сдвигающихся и нечетких целей, а также необходимости смотреть на экран при выполнении важных задач. Наличие физических кнопок позволяет пользователям быстро и точно выполнять задачи.
Серия SPC-800 от Advantech — это промышленный HMI, который соответствует последним тенденциям в области интерфейса с сенсорным экраном в сочетании с несколькими физическими кнопками. SPC-800 учитывает предпочтения пользователя для физических кнопок, обеспечивая при этом сенсорный экран для более эффективной работы, интегрируя два типа интерфейса для оптимизации безопасности работы и обеспечения эффективной обработки.
Таким образом благодаря широкому спектру возможностей правильно подобранное решение HMI может повысить производительность производства и вывести цифровизацию отрасли на более высокий уровень.
Купить эти и другие модели можно здесь