Human Machine Interface (HMI) -opas: tyypit, valintakriteerit ja teolliset sovellukset

Toimija seisoo tekstiilitehtaan tuotantolinjan edessä. Kone on käynnissä, mutta käyttäjä ei näe todellista linjan nopeutta, kuivauskammion sisälämpötilaa tai sitä, mikä kahdeksasta mahdollisesta hälytyksestä laukesi viisi minuuttia sitten. Ainoa palaute tulee merkkivalojen rivistä ja pienestä näppäimistöstä. Tämä on juuri se ongelma a Ihmisen koneen käyttöliittymä (HMI) on suunniteltu ratkaisemaan.

Mikä on ihmiskoneen käyttöliittymä?

HMI on laitteiston ja ohjelmiston yhdistelmä, jonka avulla henkilö voi olla vuorovaikutuksessa koneen, järjestelmän tai laitteen kanssa. Se voi olla yhtä yksinkertainen kuin fyysinen ohjauspaneeli painikkeilla ja merkkivaloilla tai edistyksellinen kuin värillinen kosketusnäyttö, joka näyttää reaaliaikaiset prosessitiedot, trendikaaviot ja hälytysviestit. Teollisuusautomaatiossa käyttöliittymä on käyttäjän ja ohjaimen välissä, tyypillisesti ohjelmoitava logiikkaohjain (PLC) tai taajuusmuuttaja. Se muuntaa koneen raakasignaalit visuaalisiksi tiedoiksi ja lähettää käyttäjän käskyt takaisin laitteelle.

Tällä määritelmällä on merkitystä käytännön syistä. Kun arvioit käyttöliittymää, et vain vertaa näyttökokoja. Päätät, kuinka suuri osa koneen tilasta voidaan ymmärtää yhdellä silmäyksellä ja kuinka nopeasti käyttäjä voi reagoida vikaan. Meidän HMI-tuotevalikoima kattaa sekä yksinkertaiset että edistyneet tarpeet tekstipaneeleista värillisiin kosketusnäyttöihin.

Miksi HMI on tärkeä teollisessa toiminnassa

HMI:n tärkein etu on nopeampi päätöksenteko. Sen sijaan, että hän kävelisi kaappiin ja tulkitsisi vilkkuvia valoja, hän voi nähdä koko rivin grafiikan, tunnistaa vian sijainnin ja kuitata hälytyksen yhdessä paikassa.

• Vähemmän seisokkeja: Selkeäkieliset hälytykset ja intuitiiviset näytöt auttavat huoltotiimiä löytämään viat nopeammin.
• Johdonmukaisempi toiminta: sama visualisointi ja käyttömenettely useissa koneissa estää käyttäjästä riippuvan vaihtelun.
• Sisäänrakennettu tiedonkeruu: trendit ja tapahtumatietueet helpottavat paljon syiden analysointia ja ennaltaehkäisevää ylläpitoa.
• Lyhyempi harjoitteluaika: graafinen käyttöliittymä on helpompi oppia kuin laitteistonäppäimistö, jossa on salaperäisiä koodeja.

Nykyaikaisessa teollisuusautomaatiossa käyttöliittymästä alkaa myös digitaalinen muutos. Pienikin päivitys tekstipaneelista kosketusnäytölliseen käyttöliittymään voi muuttaa tapaa, jolla yritys kerää toimintatietoja ja kouluttaa henkilöstöään.

Käyttöliittymätyypit ja kuinka ne sopivat erilaisiin tarpeisiin

Teollisia käyttöliittymiä on kolme laajaa luokkaa. Oikea valinta riippuu koneen monimutkaisuudesta, ympäristöstä ja budjetista.

Tekstipohjaiset käyttöliittymät ovat arvokkaita ankarissa tai budjettirajoitteisissa ympäristöissä. Ne ovat kestäviä, helppolukuisia suorassa auringonvalossa eivätkä vaadi kosketuskalibrointia. Kosketusnäyttöpaneelit hallitsevat nykyaikaisia ​​laitteita, koska ne voivat näyttää enemmän tietoa yhdellä näytöllä ja vähentää fyysistä näppäinsotkua. IoT:hen yhdistetyt käyttöliittymät ovat yhä suositumpia, kun käyttäjien on nähtävä koneita useista eri paikoista.

Käyttöliittymän tärkeimmät valintakriteerit

Oikean käyttöliittymän valinta alkaa selkeästä näkemyksestä kuljettajan päivittäisistä tehtävistä ja koneen viestintävaatimuksista. Tässä ovat kriteerit, joilla on käytännössä merkitystä.

1. Näytön koko ja resoluutio: päätä, kuinka monta prosessiarvoa on oltava näkyvissä kerralla ja kuinka yksityiskohtaista grafiikan tulee olla.
2. Tiedonsiirtoprotokolla: tarkista Modbus RTU/TCP-, CANopen-, Ethernet/IP- tai asemakohtaisten protokollien tuki. Puuttuva protokolla voi pakottaa tarpeettoman yhdyskäytävän.
3. Ympäristöluokitus: tarkista etupaneelin luokitus, kuten IP65, ja koneen sijainnin käyttölämpötila-alue.
4. Syöttötapa: valitse resistiivinen kosketus hansikkaiden käyttöön tai kapasitiivinen kosketus älypuhelimen kaltaisen tunteen saamiseksi.
5. Ohjelmistoympäristö: mieti, kuinka helposti näyttöjä voidaan rakentaa, kuinka tiedon kirjaaminen on määritetty ja tuetaanko etäkäyttöä.

Keskitason automaatiotehtävissä tasapainoinen kosketusnäytöllinen käyttöliittymä luotettavalla tiedonsiirrolla on usein paras lähtökohta. Raynen UH400 HMI tarjoaa kiinteän kosketusnäytön, useita tietoliikenneportteja ja helppokäyttöisen konfigurointiympäristön monille yleisille konetyypeille.

Raynen UH400 -sarjan käyttöliittymä kosketusnäytöllä ja useilla tiedonsiirtoporteilla Tasapainoinen kosketusnäyttöinen HMI keskitason automaatiotehtäviin, vaihtoehdot 4,3–10 tuumaa, sarja- ja Ethernet-liitännät ja helppo integrointi olemassa oleviin järjestelmiin. Näytä tuote →

Kun prosessi on monimutkaisempi, kuten moniakselinen liikkeenohjaus tai laaja reseptien hallinta, suurempi näyttö ja tehokkaampi käsittelykyky vaikuttavat. UH500A HMI on sijoitettu näihin vaativiin sovelluksiin, ja se tarjoaa enemmän näyttötilaa ja nopeaa suorituskykyä.

UH500A HMI A8-alustalla monimutkaiseen liikkeenhallintaan ja reseptien hallintaan Edistyksellinen HMI, jossa on suurempi näyttö, 256 Mt:n salama ja 128 Mt DDR3, sopii vaativiin sovelluksiin, jotka vaativat reagoivaa suorituskykyä ja laajaa reseptien hallintaa. Näytä tuote →

Käyttäjille, jotka tarvitsevat etänäkyvyyttä ja kaluston hallintaa, IoT:hen yhdistetty käyttöliittymä tuo lisäarvoa ohjauspaneelin lisäksi. Operaattorit voivat vastaanottaa hälytyksiä matkapuhelimeen, vertailla useiden tehtaiden tuotantotietoja ja päivittää näytön asetteluja etänä. Raysen Internet of Things -tuotelinja vastaa tähän tarpeeseen ja integroituu olemassa olevaan HMI-perheeseen.

Raynen IoT-tuotelinja etävalvontaan ja kalustonhallintaan IoT-yhdyskäytävät ja käyttöliittymät, jotka mahdollistavat etänäkyvyyden, hälytykset, tietojen vertailun ja näytön päivitykset laajakaistan, WiFin tai 4G:n kautta integroituen saumattomasti olemassa olevaan HMI-perheeseen. Näytä tuote →

Kun vertaat teknisiä tietoja, kiinnitä huomiota kokonaiskustannuksiin, mukaan lukien ohjelmistojen lisensointi, paneeliin asennettavat lisävarusteet ja suunnitteluun tarvittava aika. Hieman korkeammat laitteistokustannukset voidaan nopeasti perustella pienemmällä käyttöönotolla.

HMI täydellisessä automaatioekosysteemissä

Käyttöliittymän arvo kasvaa dramaattisesti, kun se liitetään muihin automaatiokomponentteihin. Tyypillisessä järjestelmässä PLC käsittelee logiikkaa, taajuusmuuttajat ohjaavat moottorin nopeutta, servokäytöt tarjoavat tarkan paikantamisen ja käyttöliittymä antaa käyttäjälle yhden komentopisteen ja näkyvyyden.

Tämä tiukka integrointi vähentää käyttöönottoaikaa, koska käyttöliittymä voi vaihtaa tietoja suoraan PLC:n ja asemien kanssa ilman lisälaitteita. Se myös yksinkertaistaa vianmääritystä, koska käyttäjä näkee sekä koneen tilan että taajuusmuuttajan parametrit yhdessä ympäristössä.

Raysen tuotevalikoimaan kuuluvat PLC:t, taajuusmuuttajat, pehmokäynnistimet, servokäytöt ja servomoottorit. Tämä tarkoittaa, että käyttäjä voi ostaa ohjauskerroksen, asemakerroksen ja suorituskerroksen yhdeltä toimittajalta ja saada käyttöliittymän ohjaamaan niitä kaikkia johdonmukaisella tavalla.

Käytännön sovelluksia eri toimialoilla

HMI-järjestelmiä esiintyy lähes kaikilla teollisuuden aloilla, mutta niiden käyttötapa vaihtelee. Puhallin- ja pumppusovelluksissa käyttöliittymä näyttää usein virtauksen, paineen ja taajuuden asetusarvot, jolloin käyttäjät voivat vaihtaa vakiopaineen ja vakiovirtauksen tilojen välillä. Kunnallisessa vesihuollossa ja jätevedenkäsittelyssä käyttöliittymät valvovat useita pumppuja ja ohjaavat koko asemaa yhdestä paikasta.

Työstösovelluksissa käyttöliittymät näyttävät työkalun radat, karan nopeudet ja akselin asemat, ja niiden avulla käyttäjät voivat ladata ja valita ohjelmia. Nostoteollisuudessa käyttöliittymät hallitsevat nosturin liikettä, kuormitusrajoja ja vikadiagnostiikkaa. Lämmitys-, ilmanvaihto- ja ilmastointijärjestelmissä ne kuvaavat lämpötilan, kosteuden ja laitteiden tilan.

Monet näistä sovelluksista vaativat erilaisia ​​viestintäasetuksia ja hälytysstrategioita. Siksi Raynen tarjoaa toimialakohtaisia ratkaisuja joka yhdistää oikean laitteiston, ohjauslogiikan ja käyttöliittymän kokoonpanon kullekin sektorille. Käytännön vaikutus on lyhyempi asennusaika ja intuitiivisempi käyttökokemus.

Ihmisen ja koneen välisten rajapintojen tulevaisuus

HMI-tekniikka on siirtymässä kohti yhdistetympiä ja älykkäämpiä järjestelmiä. IoT-yhteyksistä on tulossa standardi, mikä mahdollistaa etävalvonnan ja mobiilikäytön. Edge computing mahdollistaa perustietojen analysoinnin tapahtuvan lähellä konetta, mikä vähentää riippuvuutta etäpalvelimista ja tekee järjestelmästä herkempi.

Toinen suunta on mukautuvat rajapinnat. Kiinteän näytön asettelun sijaan käyttöliittymä voi muuttaa näkymäään käyttäjän roolin, nykyisen prosessin tilan tai koneen kunnon perusteella. Ennakoiva huolto on myös vahvasti riippuvainen käyttöliittymän tiedoista, ja se käyttää historiallisia trendejä ja hälytysmalleja huoltoehdotusten tekemiseen ennen kuin vika lopettaa tuotannon.

Nämä suuntaukset eivät korvaa käyttöliittymän perustehtävää. Niiden avulla käyttäjät pysyvät ajan tasalla, koneet ovat luotettavia ja tuotantolinjoja on helppo hallita.