Человеко-машинный интерфейс и другие устройства интерфейса оператора предназначены для работы в суровых условиях и сочетают в себе лучшие элементы традиционных интерфейсов с современными коммерчески доступными технологиями.
Системы промышленной автоматизации для машин и процессов должны отслеживать условия, отдавать команды оборудованию и координировать управление. Разработчики реализуют эти функции, комбинируя широкий спектр технологий промышленной автоматизации, таких как датчики и приборы, модули ввода / вывода (I / O) и цифровые элементы управления. Однако даже самые передовые машины не работают сами по себе, а это означает, что некоторая форма интерфейса оператора должна поставляться с системой автоматизации.
Электронные устройства, которые позволяют операторам связываться с автоматизированными системами, в совокупности называются человеко-машинным интерфейсом (HMI). Иногда более специализированные устройства, встроенные в вычислительную платформу, отличную от ПК, могут называться терминалом интерфейса оператора (OIT).
Интеграция HMI и терминалов OIT в системы автоматизации имеет решающее значение по многим причинам. Они предлагают гораздо больше вариантов интерфейса, чем простые панельные устройства, и если необходимо внести изменения, HMI или OIT обычно можно перенастроить или перепрограммировать с меньшими затратами.
Однако такая расширенная функциональность интерфейса оператора все еще имеет определенные недостатки и увеличивает стоимость HMI и усложняет его обслуживание. Чтобы устранить эти недостатки, новейшие HMI разработаны с учетом проверенных традиционных решений с использованием новейших коммерчески доступных технологий.
Слабые стороны традиционных интерфейсов HMI и терминалов OIT
Первое поколение HMI и OIT было направлено на то, чтобы позволить пользователям запускать и останавливать устройства, понимать работу системы и вносить изменения.
С годами были добавлены такие функции, как регистрация сигналов тревоги и событий, хранение исторических данных и отображение трендов. Конфигурации терминала HMI и OIT можно было скопировать и сохранить, а новые устройства можно было развернуть относительно быстро, если исходное устройство было повреждено или вышло из строя.
Благодаря улучшенным сетевым возможностям, особенно с Ethernet и Wi-Fi, HMI больше не нужно устанавливать в непосредственной близости от ресурсов. Несколько человеко-машинного интерфейса можно установить в соответствующем месте, например, в диспетчерской, на машине и в офисах.
Эти HMI, наряду с терминалами OIT, имели много преимуществ по сравнению с проводными панелями, но у них также было несколько недостатков.
Примеры включают следующее:
- ограничения, накладываемые специальным оборудованием и программным обеспечением,
- высокие стартовые затраты,
- текущие расходы на поддержку и обслуживание,
- сложность и стоимость управления лицензиями,
- дорогое обучение техников и операторов,
- сложность интеграции множества платформ,
- отстающие технологии.
Терминалы интерфейса оператора, обычно специальные и закрытые системы, быстро заменяются более открытыми альтернативами. Все изображения предоставлены Opto 22
Выделенные терминалы OIT, вероятно, будут использовать специальное оборудование и программное обеспечение. Производители предлагают эти устройства для обеспечения адекватного управления интерфейсом системы управления в относительно автономной конструкции.
Поскольку устройства разработаны специально для промышленного рынка, они не могут использовать коммерческие преимущества в той степени, в которой они обычно используются для бытовой электроники, и, следовательно, являются более дорогими с точки зрения соотношения цены и качества. Тем не менее, они традиционно предназначены для работы в промышленных условиях и представляют собой практичное и надежное решение.
Благодаря наличию более совершенных человеко-машинных интерфейсов на базе ПК, это оборудование было воспринято как хорошее соотношение цены и качества по сравнению с предыдущими решениями и предоставило пользователю гибкость и возможность подключения. Однако одним из недостатков была повышенная потребность в постоянном обслуживании и поддержке.
Теперь пользователи ожидают идеального графического оформления, частых бесплатных обновлений и улучшений операционной системы и приложений устройства.
Передовая бытовая электроника побудила конечных пользователей рассчитывать на мультимедийный и интуитивно понятный HMI на всех типах устройств с удобным мобильным доступом. Подключаемый модуль Groov Edge, разработанный для подключений через Ethernet и USB, позволяет разработчикам создавать приложения для подключения и обработки данных для автоматизированных устройств и Интернета вещей (IoT).
Однако инновации на промышленном рынке происходят несколько медленнее, поскольку он относительно невелик по сравнению с гораздо более крупным потребительским рынком - не говоря уже о том, что он намного более консервативен, чем рынок высококачественной персональной электроники.
Новые технологии HMI
Последнее поколение HMI устраняет каждый из этих недостатков, адаптируя коммерческие технологии, включая и опираясь на лучшие особенности предыдущих поколений HMI и терминалов OIT.
Возможные преимущества:
Технология с открытым исходным кодом: в идеале современный HMI сочетает в себе надежность и простоту использования традиционного терминала OIT с производительностью и стоимостью HMI на базе ПК.
Эта комбинация возможна, если аппаратная платформа основана на операционной системе реального времени с открытым исходным кодом, такой как Linux, которая не требует каких-либо затрат на приобретение или лицензионных сборов.
Небольшие габариты, компоненты с возможностью горячей замены могут обеспечить удобство использования этой платформы в работе. Правильно спроектированное оборудование позволяет использовать его даже в сложных промышленных условиях, обеспечивая при этом производительность на уровне ПК.
Доступная конфигурация: настройка возможна, но не обязательна, поскольку современное оборудование HMI включает встроенные стандартные функции, отвечающие большинству потребностей.
Программное обеспечение для конфигурирования HMI на базе ПК доступно по цене и не требует каких-либо ограничений лицензионных сборов. Конечный пользователь может сосредоточиться на использовании HMI там, где он лучше всего подходит, не беспокоясь об ограничении количества тегов или времени выполнения.
Простота использования: набор опций разработки делает расширенный HMI легко доступным для новых разработчиков для создания базовых приложений, но его можно полностью расширить для опытных программистов, чтобы они могли разрабатывать свои собственные приложения с дополнительным безопасным доступом к оболочке.
OEM-производителям часто требуется такая гибкость для программирования машинно-ориентированных алгоритмов и даже специальных алгоритмов на C / C ++, Python и других языках.
Интегрированный экран и гибкие порты: встроенного дисплея, доступного на некоторых устройствах, может быть более чем достаточно HMI для многих приложений, хотя соединение HDMI позволяет при необходимости использовать локальный экран большего размера. Кроме того, несколько портов Ethernet и USB, а также модули ввода-вывода позволяют легко подключаться к любому операционному устройству или системе.
Подключение к сети и облаку: современные HMI могут предоставить еще больше возможностей, когда пользователи используют подключение к сети и облаку. Данные могут быть безопасно разделены между базами данных и системами, а визуализация HMI может быть расширена на любой авторизованный компьютер или мобильное устройство, на котором может быть размещен веб-браузер.
Мобильные устройства: мобильность - еще один ключевой элемент современных HMI. После установки и настройки базового устройства любое мобильное устройство может безопасно подключиться и стать другим человеко-машинным интерфейсом, предоставляя техническим специалистам и операторам большую гибкость. Разработчики могут больше сосредоточиться на содержании и управлении HMI, устраняя при этом стоимость и сложность базовых платформ.
Последнее поколение HMI сочетает в себе лучшие функции традиционных продуктов с современным оборудованием, программным обеспечением и сетевыми технологиями с открытым исходным кодом для решения этих проблем.
Поскольку эти новые HMI можно легко и беспрепятственно объединить в сеть и развернуть на любом типичном мобильном устройстве, конечные пользователи обнаруживают, что современные технологии удовлетворяют их потребности по цене, которую они могут себе позволить.
Бенсон Хоугланд, вице-президент по маркетингу, Opto 22 (производственная компания, специализирующаяся на аппаратных и программных продуктах для промышленной автоматизации, дистанционного мониторинга и сбора данных).