Vývoj automatizace, rozhraní HMI a OIT

HMI a další zařízení operátorského rozhraní jsou navržena pro práci v náročných prostředích a spojují nejlepší prvky tradičních rozhraní s moderními komerčně dostupnými technologiemi.

Systémy průmyslové automatizace strojů a procesů musí monitorovat podmínky, vydávat příkazy zařízení a koordinovat řízení. Vývojáři implementují tyto funkce kombinací široké škály technologií průmyslové automatizace, jako jsou senzory a přístroje, vstupní/výstupní (I/O) moduly a digitální ovládání. Ani ty nejpokročilejší stroje však nefungují samy o sobě, což znamená, že s automatizačním systémem musí být dodávána určitá forma rozhraní operátora.

Elektronická zařízení, která umožňují operátorům komunikovat s automatizovanými systémy, se nazývají společně rozhraní člověk-stroj (HMI)… Někdy lze použít specializovanější zařízení zabudovaná do jiné výpočetní platformy než PC terminál operátorského rozhraní (OIT).

Integrace HMI a OIT terminálů do automatizačních systémů je kritická z mnoha důvodů. Nabízejí mnohem více možností rozhraní než jednoduché panelové jednotky, a pokud je třeba provést změny, lze HMI nebo OIT obvykle překonfigurovat nebo přeprogramovat s nižšími náklady.

Tato rozšířená funkčnost operátorského rozhraní má však stále některé nevýhody a zvyšuje náklady na HMI a komplikuje jeho údržbu. K překonání těchto nedostatků jsou nejnovější HMI navrženy s osvědčenými tradičními řešeními využívajícími nejnovější komerčně dostupné technologie.

Slabiny tradičních terminálů HMI a OIT

První generace rozhraní HMI a OIT byla navržena tak, aby uživatelům umožňovala spouštět a zastavovat zařízení, rozumět provozu systému a provádět změny.

V průběhu let byly přidány funkce, jako je protokolování alarmů a událostí, ukládání historických dat a sledování trendů. Konfigurace terminálů HMI a OIT lze zkopírovat a uložit a nová zařízení lze relativně rychle nasadit, pokud je původní zařízení poškozené nebo mimo provoz.

Díky vylepšeným síťovým možnostem, zejména Ethernetu a Wi-Fi, již není nutné HMI instalovat v těsné blízkosti zdrojů. Na vhodném místě, jako je velín, auto a kanceláře, lze nainstalovat více HMI.

Tyto HMI spolu s terminály OIT měly mnoho výhod oproti drátovým panelům, ale měly také několik nevýhod.

Příklady:

• omezení daná speciálním hardwarem a softwarem,
• vysoké počáteční náklady,
• náklady na průběžnou údržbu a údržbu,
• složitost a náklady na správu licencí,
• drahé školení techniků a operátorů,
• složitost integrace více platforem,
• zaostalé technologie.

Terminály operátorského rozhraní, typicky ad hoc a uzavřené systémy, jsou rychle nahrazovány otevřenějšími alternativami. Všechny obrázky s laskavým svolením Opto 22

Specializované terminály OIT budou pravděpodobně používat speciální hardware a software.Výrobci nabízejí tato zařízení k zajištění dostatečné kontroly rozhraní řídicího systému v relativně samostatném designu.

Vzhledem k tomu, že zařízení jsou navržena speciálně pro průmyslový trh, nemohou využívat komerčních výhod v rozsahu, v jakém se obvykle používají pro spotřební elektroniku, a jsou tedy dražší v poměru cena/kvalita. Jsou však tradičně navrženy pro průmyslové prostředí a poskytují praktické a spolehlivé řešení.

Vzhledem k dostupnosti pokročilejších HMI na bázi PC je toto zařízení vnímáno jako dobrá hodnota za peníze ve srovnání s předchozími řešeními a poskytuje uživateli flexibilitu a konektivitu. Jednou z nevýhod však byla zvýšená potřeba průběžného servisu a údržby.

Uživatelé nyní očekávají perfektní grafiku, časté bezplatné aktualizace a vylepšení operačního systému a aplikací zařízení.

Pokročilá spotřební elektronika přiměla koncové uživatele spoléhat se na multimédia a intuitivní rozhraní HMI na všech typech zařízení s pohodlným mobilním přístupem. Zásuvný modul Groov Edge, navržený pro připojení Ethernet a USB, umožňuje vývojářům vytvářet konektivitu a aplikace založené na datech pro automatizovaná zařízení a internet věcí (IoT).

Inovace na průmyslovém trhu jsou však poněkud pomalejší, protože jsou relativně malé ve srovnání s mnohem větším spotřebitelským trhem – nemluvě o mnohem konzervativnějším trhu, než je trh špičkové osobní elektroniky.

Nové technologie HMI

Nejnovější generace rozhraní HMI řeší každý z těchto nedostatků přizpůsobením komerčních technologií, začleňováním a budováním nejlepších vlastností předchozích generací terminálů HMI a OIT.

Možné výhody:

Technologie Open Source: V ideálním případě moderní HMI kombinuje spolehlivost a snadnost použití tradičního terminálu OIT s výkonem a cenou HMI na bázi PC.

Tato kombinace je možná, pokud je hardwarová platforma založena na open source operačním systému v reálném čase, jako je Linux, který nevyžaduje žádné pořizovací ani licenční poplatky.

Malé rozměry a součásti vyměnitelné za provozu umožňují snadnou obsluhu této platformy. Dobře navržený hardware umožňuje jeho použití i v náročných průmyslových prostředích a zároveň poskytuje výkon na úrovni PC.

Dostupná konfigurace: Přizpůsobení je možné, ale není nutné, protože moderní vybavení HMI obsahuje vestavěné standardní funkce, které splňují většinu potřeb.

PC software pro konfiguraci HMI je cenově dostupný a nevyžaduje žádná omezení licenčních poplatků. Koncový uživatel se může soustředit na používání HMI tam, kde je to nejvhodnější, aniž by se musel starat o přirážky nebo omezení doby běhu.

Snadné použití: Sada možností vývoje činí pokročilé rozhraní HMI snadno dostupným pro nové vývojáře pro vytváření základních aplikací, ale může být plně rozšířeno pro zkušené programátory pro vývoj vlastních aplikací s dodatečným bezpečným přístupem k shellu.

OEM často potřebují tuto flexibilitu k programování strojově orientovaných algoritmů a dokonce i vlastních algoritmů v C/C++, Pythonu a dalších jazycích.

Integrovaný displej a flexibilní porty: Integrovaný displej dostupný na některých zařízeních může být více než dostatečný HMI pro mnoho aplikací, i když připojení HDMI umožňuje v případě potřeby použít větší místní obrazovku. Vícenásobné ethernetové a USB porty a I/O moduly navíc usnadňují připojení k jakémukoli operačnímu zařízení nebo systému.

Síťová a cloudová konektivita: Moderní HMI mohou poskytnout ještě více výkonu, když uživatelé používají síťové a cloudové připojení. Data lze bezpečně sdílet mezi databázemi a systémy a vizualizaci HMI lze rozšířit na jakýkoli autorizovaný počítač nebo mobilní zařízení, které může hostit webový prohlížeč .

Mobilní zařízení: Mobilita je dalším klíčovým prvkem moderních HMI. Jakmile je základní jednotka nainstalována a nakonfigurována, může se jakékoli mobilní zařízení bezpečně připojit a stát se dalším rozhraním člověk-stroj, což poskytuje technikům a operátorům větší flexibilitu. Vývojáři se mohou více zaměřit na údržbu a správu HMI a zároveň eliminovat náklady a složitost základních platforem.

Nejnovější generace rozhraní HMI kombinuje nejlepší vlastnosti tradičních produktů s moderním hardwarem, softwarem a síťovými technologiemi s otevřeným zdrojovým kódem pro řešení těchto výzev.

Protože tato nová rozhraní HMI lze snadno a hladce propojit do sítě a nasadit na jakékoli typické mobilní zařízení, koncoví uživatelé zjišťují, že pokročilá technologie vyhovuje jejich potřebám za cenu, kterou si mohou dovolit.

Benson Hoagland, viceprezident marketingu, Opto 22 (výrobní společnost specializující se na hardwarové a softwarové produkty pro průmyslovou automatizaci, vzdálené monitorování a sběr dat).