Що таке HMI та які критерії для вибору?
Людино-машинний інтерфейс (HMI) - це пристрій відображення, що дає змогу операторам взаємодіяти з системою та обмінюватися інформацією. Широко використовуються в багатьох галузях промисловості, таких як автомобілебудування, розваги, електроніка, медичне обладнання, банківська справа, сфера послуг тощо.
У промислових додатках основними функціями HMI є обмін інформацією в режимі реального часу між людьми та виробничим обладнанням через програмовані логічні контролери (ПЛК), частотно-регульовані приводи та лічильники. Екрани HMI відображають дані, забезпечують візуальний зворотний зв'язок і виконують робочі команди через пристрій вводу, такий як сенсорний екран, клавіатура або миша.
Як HMI використовується в Industry 4.0?
Розвиток Industry 4.0 і IIoT призвів до глобальної революції в галузі інтелектуального виробництва - на зміну "автоматизації" прийшла "інтелектуальна автоматизація".
На виробничих лініях "розумних" заводів у виробниче обладнання вбудовуються різноманітні датчики для автоматичної перевірки якості продукції та збору даних про пристрій. Пристрої HMI агрегують дані та просто обробляють інформацію для створення більш ефективної та продуктивної системи. Крім того, відповідно до потреб хмарних додатків та інтелектуального виробництва, управління заводом і прийняття виробничих рішень більшою мірою залежать від візуалізованих платформ управління.
HMI спрощують і візуалізують дані, роблячи їх інтуїтивно зрозумілими з першого погляду.
Перетворення Industry 4.0 об'єднує IT та OT для обміну та використання даних управління в MES або ERP системах, а також виробничих даних у виробничому обладнанні для досягнення більш гнучкого та ефективного виробничого процесу. Пристрої HMI не тільки виконують функцію моніторингу обладнання, а й є центром оброблення та передавання даних між ІТ- та ОТ-системами.
Контрольний список для вибору правильного рішення HMI
- Умови робочого середовища
- Вимоги до обробки даних
- Підключення та безпека даних
- Розширюваність і гнучкість
- Операційні системи та програмне забезпечення
- Інші потреби користувачів
Вибір правильного HMI може підвищити автоматизацію виробництва і забезпечити кращу продуктивність.
Нижче наведено параметри, які допоможуть вам знайти правильне рішення HMI:
Умови робочого середовища
Робоча Температура
Для заводів, що працюють в екстремальних умовах, або додатків, схильних до великих коливань температури, необхідні HMI з широким діапазоном робочих температур. Компанія Advantech пропонує всі види промислових панельних ПК і моніторів з широким діапазоном температур від -20 до 60 °C для різних застосувань і середовищ.
Вимоги щодо водонепроникності
Водонепроникний HMI зазвичай потрібен для додатків з високими стандартами гігієни і чистоти, наприклад, у виробництві продуктів харчування і напоїв, а також у медичній промисловості.
Рівень водонепроникності HMI класифікується за рейтингом IP (клас захисту від проникнення) залежно від ступеня захисту від чужорідних тіл (інструменти, бруд тощо) і вологи. Компанія Advantech пропонує універсальні водонепроникні HMI серії SPC, включно з панеллю керування SPC-800 зі ступенем захисту IP65, SPC-500 зі ступенем захисту IP69k з нержавіючої сталі та класичний SPC-200 зі ступенем захисту IP66, що відповідають різним стандартам обробки.
Вимоги до вибухозахищеності
HMI з сертифікатами вибухозахищеності, такими як C1D2 і ATEX, необхідні для небезпечних сфер застосування, як-от буріння нафтових родовищ, моніторинг помпових станцій, хімічних і фармацевтичних заводів, моніторинг нафтопроводів, моніторинг резервуарів і управління заправними станціями. Компанія Advantech пропонує сертифіковані C1D2 промислові панельні ПК і монітори, що відповідають вимогам широкого спектра суворих промислових додатків.
Інші фактори навколишнього середовища
У промисловому середовищі існують такі умови, як пил, сміття і вібрація, тому промислові HMI повинні бути гарантовано міцними і з довгим терміном служби. Для деяких сценаріїв роботи поза приміщеннями необхідний програмований термінал з екраном, який можна прочитати при сонячному світлі, тому Advantech пропонує міцні промислові панельні ПК (серії TPC, SPC, PPC) і монітори (серія FPM) для автоматизації виробництва і візуалізації даних в різних умовах навколишнього середовища. Зокрема, сенсорний панельний ПК TPC-1251T/1551T підтримує екран із високою яскравістю та низьким рівнем відбиття для використання поза приміщеннями.
Вимоги до обробки даних
HMI з високою обчислювальною потужністю необхідні для додатків, що обробляють великі дані або зображення з високою роздільною здатністю. Це можуть бути додатки перевірки дефектів і контролю якості в харчовій промисловості, обробка даних і зображень під час виробництва електроніки та технологія розпізнавання облич у громадських місцях. Компанія Advantech пропонує рішення для промислових панельних ПК преміум-класу, зокрема безвентиляторні ПК із сенсорною панеллю серії TPC-B610 і конфігуровані панельні ПК серії PPC-600 для реалізації додатків Industry 4.0.
З іншого боку, якщо вимоги до обробки даних менші, рекомендується тонкий клієнтський термінал HMI з меншим енергоспоживанням і вартістю. Крім того, якщо панельний ПК повинен служити як веб-термінал, рекомендується використовувати термінали серії HMI з вбудованим веб-браузером і можливістю швидкого розроблення веб-додатків.
Зв'язок і безпека даних
В інтелектуальному виробництві потрібно більше функцій управління для обробки великих і складних даних. HMI повинні підтримувати протоколи зв'язку нового покоління для забезпечення стабільності та оперативності передачі даних між програмованими логічними контролерами. Крім того, аналіз великих даних є цінним активом під час розроблення стратегії цифрової трансформації, тому збір даних має ключове значення для виробництва і виробничих операцій. HMI також необхідні для забезпечення потужного зв'язку з ПК або датчиками для передавання даних через Ethernet або Wi-Fi, а також для підтримки програм моніторингу та систем збору даних таких як SCADA. Advantech пропонує рішення HMI такі, як панелі оператора серії WOP-200K з широкими можливостями підключення для каналів ПЛК і моноблочні ПК серії TPC-300 EHL з модулями 5G і швидкістю 2,5 GbE для прискорення і поліпшення передачі даних.
Оскільки вся цінна заводська інформація має бути переведена в цифровий формат, необхідно подбати про безпеку даних. Вибір промислового панельного ПК з модулем TPM (Trusted Platform Module) - це спосіб підвищити безпеку від атак вбудованого ПЗ і програм-вимагачів. Advantech пропонує рішення HMI з Windows 11, включно із серіями PPC, Modular TPC і TPC-300, оснащені TPM 2.0 для захисту конфіденційних даних через шифрування жорсткого диска і SSD.
Розширюваність і гнучкість
Під час розробки промислових рішень IoT розгортатиметься дедалі більше й більше датчиків, а вимоги до обробки даних будуть відносно високими, тому важливо інвестувати в розширюваність і гнучкість рішень HMI. Деякі панельні ПК оснащені додатковими слотами, що дають змогу збільшити обсяг пам'яті для підвищення продуктивності обробки даних у майбутньому. Ще один варіант, який варто розглянути - модульні панельні ПК. Серія Modular TPC і конфігурована серія PPC компанії Advantech є гнучким промисловим рішенням HMI, в якому модулі дисплея поєднуються з модульними блоками, пропонуючи низку гнучких платформ. Вони також забезпечують пряму сумісність тож оператори можуть просто від'єднувати та замінювати наявні модулі на нові більш сучасні модулі. Модульні платформи можна швидко налаштувати відповідно до вимог використання і спростити технічне обслуговування, витягуючи модулі для ремонту без демонтажу всієї платформи.
Операційні системи та програмне забезпечення
Програми візуалізації HMI та проєкти інтерфейсів мають вирішальне значення оскільки безпосередньо впливають на роботу користувачів, тому необхідно враховувати переваги програмного забезпечення для програмування. Advantech пропонує панельні ПК на базі Arm серії TPC-100 і PPC-100, що підтримують різні ОС, включно з масштабованими Windows 10/11 та компактними Android 10 і Linux для полегшення розробки унікальних додатків.
Промислові панельні ПК із вбудованими додатками або програмним забезпеченням HMI також є додатковим пунктом вибору.
Наприклад, Advantech надає пакет програмного забезпечення для серії TPC/PPC, інтегрований з програмним забезпеченням HMI розробленим Advantech. HMINavi підтримує просте під'єднання до ПЛК і візуалізацію даних, а веб-рішення WISE-IoTSuite/AppHub спрощує віддалене керування пристроями.
Також варто звернути увагу на партнерство зі сторонніми постачальниками програмного забезпечення, щоб оцінити сильні сторони і гнучкість програмного забезпечення перш ніж вибирати HMI. Advantech спільно з кількома основними постачальниками програмного забезпечення розробляє різні програмні пакети HMI SCADA з франшизою, включно з Inductive Automation (Ignition), AVEVA (Wonderware) та Copadata (Zenon).
Нарешті, рішення Edge-as-a-Service (EaaS) пропонують інформацію в режимі реального часу і локалізовані дії для ваших середовищ периферійних обчислень. Рішення Advantech Edge Intelligence створюють екосистему EaS, яка поєднує в собі обладнання, граничні сервіси та хмарні платформи для управління пристроями, граничний моніторинг та управління програмним забезпеченням. У цій архітектурі всі дані про процеси та додатки можуть бути агреговані та візуалізовані на інформаційних панелях для користувачів. Портал платформи використовує контейнерну технологію, яку можна впровадити на всіх шлюзах Advantech IT. Ба більше, безпечна архітектура відкритого програмного забезпечення порталу дає змогу користувачам/розробникам отримувати доступ до системи через HTML-браузер та інтегрувати унікальну аналітику і підключення.
Інші потреби користувачів
Розмір екрана
Розмір екрана HMI є одним із важливих факторів. Зазвичай HMI з невеликим розміром екрана використовуються для управління однією машиною; екрани HMI середнього розміру для управління об'єктами і підключення до системи MES; а великі екрани HMI ідеально підходять для віддаленого управління в диспетчерських. Однак для інтелектуальних застосунків необхідна візуалізація даних, тому широко поширеними стають великі екрани HMI з вищою роздільною здатністю і співвідношенням сторін 16:9. Advantech пропонує промислові панельні ПК і монітори різних розмірів для підтримки всіх видів заводських додатків: від управління автоматикою до управління польовими даними.
Типи сенсорних екранів
Вибір типу сенсорного екрана HMI залежить від вимог користувачів. Якщо застосунку потрібні точні й акуратні мультитач-можливості, як-от масштабування, перетягування, гортання та жести на сенсорному екрані - проєкційно-ємнісні (P-CAP) типи сенсорних екранів керування будуть ідеальними. Якщо оператору необхідно носити рукавички, перевагу віддають резистивним сенсорним екранам (RTS).
Фізичні кнопки
Попри сенсорні можливості фізичні кнопки також необхідні тому, що без тактильного зворотного зв'язку користувачам бракує підтвердження натискання клавіш під час виконання сенсорних команд, що особливо важливо для людей із порушеннями зору. Фізичні кнопки також корисні для усунення проблем, що виникають під час використання HMI із сенсорним екраном, а саме: складності з розрізненням графічних змін на екрані в сонячному світлі, нечітких цілей, які зсуваються, а також необхідності дивитися на екран під час виконання важливих завдань. Наявність фізичних кнопок дає змогу користувачам швидко і точно виконувати завдання.
Серія SPC-800 від Advantech - це промисловий HMI, що відповідає останнім тенденціям у сфері інтерфейсу з сенсорним екраном у поєднанні з кількома фізичними кнопками. SPC-800 враховує вподобання користувача для фізичних кнопок, забезпечуючи при цьому сенсорний екран для ефективнішої роботи, інтегруючи два типи інтерфейсу для оптимізації безпеки роботи та забезпечення ефективної обробки.
Таким чином завдяки широкому спектру можливостей достатньо просто правильно підібрати рішення HMI, яке може підвищити продуктивність виробництва і вивести цифровізацію галузі на більш високий рівень.
Купити ці та інші моделі можна тут