Panel HMI – Human Machine Interface

Co to jest HMI? Zaawansowany HMI umożliwia łatwą komunikację z maszynami i wizualizację danych operacyjnych z poziomu całego sprzętu.

Przemysłowe systemy kontroliwciąż się rozwijają, a zadania realizowane przez operatorów często się zmieniają. Aby sprostać tym wyzwaniom, potrzebna jest elastyczność i funkcjonalność elementów sterujących. To główna zaleta paneli HMI (ang. Human Machine Interface). Interfejs HMI bazujący na zenonułatwia komunikację z maszynami i pozyskiwanie danych operacyjnych ze sprzętu i budynków.

Definicja HMI

HMI oznacza „interfejs człowiek-maszyna” i odnosi się do oprogramowania implementowanego na panelu operatorskim umożliwiającego użytkownikowi komunikowanie się z maszyną, programem komputerowym lub systemem. Technicznie nazwą HMI można określić każdy ekran, używany w celu interakcji z urządzeniem, ale standardowo jest ona wykorzystywana do opisywania takich ekranów stosowanych w konfiguracjach przemysłowych. Panele HMI prezentują dane w czasie rzeczywistym i pozwalają użytkownikowi sterować maszynami za pomocą graficznego interfejsu użytkownika.

Dobrym przykładem jest samochód. Samochód jest złożoną maszyną. Kierowca może sterować silnikiem, kierownicą, światłami, klimatyzacją, systemem audio i wieloma innymi elementami. Nie trzeba przy tym wchodzić w bezpośrednią interakcję z każdym z tych elementów, aby je kontrolować i mieć dostęp do informacji o ich działaniu. Prędkość jest wyświetlana przez prędkościomierz. Systemem audio, światłami i klimatyzacją można sterować za pomocą pokręteł, przycisków, a nawet ekranu dotykowego. Do sterowania silnikiem służy pedał przyspieszenia, a do skręcania kierownica. Te elementy sterujące i przyrządy wskazujące są jakby interfejsem HMI samochodu. Teraz wyobraźmy sobie sytuację, w której sterowanie wszystkimi aspektami pojazdu i wyświetlanie szczegółowych informacji o jego działaniu odbywałyby się na jednym ekranie. Deska rozdzielcza samochodu jeszcze bardziej przypominałaby interfejs HMI.

W zastosowaniach w branży przemysłowej HMI może występować w kilku formach. Może być samodzielnym ekranem, panelem przymocowanym do innej części sprzętu lub tabletem. Niezależnie od wyglądu, jego głównym celem jest umożliwienie użytkownikom wizualizowania danych na temat operacji oraz sterowania maszynami. Operatorzy mogą używać HMI, przykładowo, do sprawdzania, które taśmy przenośników są włączone lub regulowania temperatury w zbiorniku wody procesowej.

Wykorzystanie HMI

Zastosowania HMI

Panele operatorskie z interfejsem HMI są stosowane w licznych branżach. Są one typowym rozwiązaniem w produkcji różnych wyrobów: od samochodów przez żywność i napoje do leków. Takie branże jak energetyka, wodociągi, kanalizacja, budownictwo i transport mogą je również stosować. Integratorzy, operatorzy i inżynierowie, w szczególności inżynierowie systemów kontroli procesu, często wykorzystują panele HMI. Specjaliści Ci, mogą używać ich do sterowania maszynami, pojazdami, instalacjami produkcyjnymi lub budynkami.

Stopień wyrafinowania aplikacji na panelu HMI różni się w zależności od złożoności maszyny lub systemu, z którymi jest stosowany. Jest on również zależny od zakresu jego wykorzystania. Interfejs HMI można stosować do jednej funkcji, na przykład monitorowania jednej maszyny, lub do wielu celów, obejmujących monitorowanie całego zakładu produkcyjnego i kontroli sprzętu.

Jeżeli system kontroli nadzorczej i pozyskiwania danych (SCADA) komunikuje się z logicznymi sterownikami programowalnymi (PLC) i czujnikami wejść/wyjść w celu pozyskiwania informacji o działaniu sprzętu, to informacje te są wyświetlane dzięki HMI. Panel operatorski HMI może wyświetlać je w postaci wykresu, tabeli lub w innej formie graficznej, która ułatwia ich przeglądanie i zrozumienie. Aplikacja HMI wizualizuje w jednym miejscu wszystkie informację o wydajności sprzętu, co zwiększa przejrzystość danych dotyczących całego zakładu. Operatorzy mogą również przeglądać alarmy i zarządzać nimi przy użyciu HMI, co pozwala na ich szybkie przetwarzanie.

Operatorzy mogą również używać panelu Human Machine Interface do kontrolowania sprzętu w celu zwiększenia produktywności lub dostosowywania go do zmieniających się zadań. Mogą regulować parametry na podstawie danych prezentowanych przez HMI. Możliwość wprowadzania istotnych zmian bezpośrednio z poziomu ekranu znacznie przyspiesza i ułatwia ten proces.

W związku z tym, że Internet Rzeczy (IoT) odgrywa coraz ważniejszą rolę w zakładach przemysłowych, interfejsy HMI stają się jeszcze bardziej użyteczne. Można używać ich do przeglądania danych pochodzących z różnych połączonych urządzeń w zakładzie i sterowania nimi.

Integracja HMI

Jak zintegrować HMI

Rozwiązania Human Machine Interface mogą występować w różnych formach: od samodzielnych terminali w tabletach, aż do paneli zintegrowanych z wybranym urządzeniem. Zakład może mieć jeden centralny interfejs HMI lub kilka rozproszonych, połączonych ze sobą przez Internet.

Integrowanie oprogramowania zenon z istniejącymi systemami jest łatwe, ponieważ obsługuje ono ponad 300 dostępnych protokołów komunikacyjnych i współpracuje z różnymi systemami. Jest zgodne z wszystkimi najpopularniejszymi platformami Microsoft Windows, a do działania wymaga jedynie podstawowego systemu operacyjnego. Dostęp do zenon można uzyskać również za pośrednictwem serwera sieci web lub silnika web HTML5. Web wersja oprogramowania zenon ma ten sam wygląd i funkcjonalność, a wszelkie zmiany wprowadzone w sieci web klienta lub HTML5 będą widoczne dla wszystkich użytkowników, dzięki czemu możliwa jest praca z dowolnego miejsca.

Dzięki zenon użytkownicy mogą również konfigurować własne panele sterowania, tworząc widżety i rozmieszczając je zgodnie z potrzebami. Możliwe jest również blokowanie i kontrolowanie widoczności elementów HMI w celach bezpieczeństwa oraz tworzenie paneli dla różnych typów użytkowników. Pozwala to na tworzenie łatwych w obsłudze paneli sterowania, zawierających jedynie informacje istotne dla każdego stanowiska.

Możliwe jest również stworzenie różnych palet kolorów dla HMI, co pozwala na dostosowanie paneli do charakterystyki przedsiębiorstwa, w szczególności warunków oświetlenia, jak również do różnych zespołów i indywidualnych użytkowników (np. pracowników cierpiących na daltonizm).

HMI-korzyści: Większa przejrzystość, większa wydajność, krótsze czasy przestojów, większa użyteczność, ujednolicony system

Panele operatorskie HMI zapewniają szereg korzyści dla współczesnych organizacji przemysłowych, w tym:

Większa przejrzystość: wysoce wydajny HMI zapewnia lepszy wgląd w operacje w każdym momencie. Umożliwia sprawdzenie, jak działa sprzęt lub cały zakład z poziomu jednego panelu sterowania. Możliwy jest również zdalny wgląd w ten panel. Te możliwości pomagają zwiększyć produktywność w czasie i umożliwiają szybsze reagowanie na alerty.

Większa wydajność: ponieważ panel operatorski HMI zapewnia stały dostęp do danych w czasie rzeczywistym, możliwe jest wykorzystanie go do monitorowania produkcji i bieżącego dostosowywania do zmieniających się zadań. Wizualizacja danych, w szczególności w połączeniu z technologiami analizy danych, pomaga w identyfikacji obszarów, w których możliwa jest poprawa wydajności operacji.

Krótsze czasy przestojów: alerty na centralnym panelu operatorskim umożliwiają szybsze reagowanie na problemy, co znacznie skraca czasy przestojów. Przeglądanie i analizowanie danych dotyczących wydajności sprzętu mogą również pomóc w identyfikacji przyszłych usterek mechanicznych i usuwaniu ich, zanim doprowadzą do znaczącego i długotrwałego przestoju.

Większa użyteczność: interfejsy HMI ułatwiają użytkownikom przeglądanie i zrozumienie danych oraz sterowanie sprzętem. Prezentują dane za pomocą wykresów, tabel i innych form wizualizacji, co ułatwia użytkownikom ich szybkie interpretowanie. Dzięki zenon użytkownicy mogą również dostosowywać poszczególne panele do własnych potrzeb i preferencji.

Ujednolicony system: zenon umożliwia sterowanie wszystkimi urządzeniami i maszynami przy użyciu tej samej platformy, która ułatwia operatorom naukę kontrolowania sprzętu. Możliwe jest również przeglądanie wszystkich danych w jednej lokalizacji, co pomaga w zyskaniu przejrzystego podglądu funkcjonowania całego zakładu. Dodatkowo wszyscy użytkownicy otrzymują aktualizacje w czasie rzeczywistym, dzięki czemu cały zespół ma zawsze dostęp do tych samych danych

HMI i SCADA

HMI i SCADA są czasami mylone ze względu na podobieństwa i fakt, że działają wspólnie. W rzeczywistości aplikacja HMI jest często częścią systemu SCADA.

SCADA służy do kontroli dużych systemów, takich jak cała instalacja produkcyjna lub fabryka. Jest on połączeniem wielu innych systemów obejmujących sterowniki PLC, czujniki i zdalne terminale (RTU). System SCADA jest elementem, które gromadzi i rejestruje dane. Może również sterować pracą sprzętu, czasami automatycznie.

Podczas gdy SCADA gromadzi i przechowuje dane, HMI umożliwia użytkownikom interakcję ze sprzętem i zarządzanie nim za pomocą łatwego w obsłudze panelu.

Z drugiej strony HMI jest interfejsem, używanym do interakcji z systemem SCADA i innymi systemami i urządzeniami. Są istotnymi elementami większego przemysłowego systemu kontroli procesów. Podczas gdy SCADA gromadzi i przechowuje dane, HMI umożliwia użytkownikom bezpośrednią interakcję ze sprzętem i zarządzanie nim za pomocą łatwego w obsłudze panelu. Oba te elementy są potrzebne. Bez systemu SCADA interfejs HMI nie dysponowałby żadnymi informacjami do wizualizacji ani nie byłby w stanie sterować urządzeniami. Z kolei bez systemu HMI użytkownicy nie mogliby przeglądać danych gromadzonych przez system SCADA ani wydawać mu poleceń sterujących sprzętem.

SCADA i HMI są częścią tego samego większego systemu. SCADA pracuje w tle, natomiast HMI jest zazwyczaj elementem, z którym bezpośrednio pracują użytkownicy. Z tego powodu często użytkownicy odnoszą się do nich wspólnie.

Postępy w panelach HMI

Postęp technologiczny i rosnące potrzeby biznesowe doprowadziły do zmian w funkcjonalności HMI. Coraz popularniejsze są ekrany dotykowe, urządzenia przenośne, HMI bazujące na chmurze i HMI o wysokiej wydajności.

Określenie HMI o wysokiej wydajności odnosi się do metody projektowania HMI, która zwraca uwagę użytkownika jedynie do elementów o najbardziej krytycznym znaczeniu. Pomaga to użytkownikom w przeglądaniu i szybszym reagowaniu na problemy oraz łatwiejsze gromadzenie informacji potrzebnych do podejmowania decyzji. Wskaźniki na HMI tego typu są proste, a panele nie zawierają zbędnych elementów graficznych i sterujących. Inne elementy strukturalne są stosowane oszczędnie, aby nie odwracały uwagi użytkowników od najważniejszych elementów.

Ponadto, zaawansowane technologie, takie jak IoT i analizy danych, zaczynają mieć coraz większy wpływ na HMI. Coraz więcej połączonych urządzeń pracuje online, dlatego HMI mogą gromadzić więcej danych i być częścią sieci IoT. Zaawansowane techniki analizy danych stosowane w oprogramowaniu HMI/SCADA mogą pomóc firmom w jak najlepszym wykorzystaniu prezentowanych danych.

Panele operatorskie HMI z funkcjonalnością Multi-Touch

Ekrany dotykowe zyskały popularność wraz z powstaniem smartfonu, częściowo dzięki ekranowi multi-touch, który umożliwia użytkownikom interakcję przy użyciu dotyku i gestów w kilku punktach jednocześnie. Ta funkcja jest teraz dostępna w sektorze przemysłowym – zenon prezentuje bowiem pierwszy system HMI/SCADA, który obsługuje gesty Multi-Touch. Funkcjonalność Multi-Touch oprogramowania zenon umożliwia używanie dwóch palców w celu powiększania i pomniejszania, przeciągania i upuszczania elementów ekranu oraz korzystanie z innych intuicyjnych gestów.

Oto niektóre z zalet wielodotykowego panelu HMI:

Większe bezpieczeństwo obsługi: intuicyjne sterowanie HMI oznacza mniej błędów. Multi-Touch posiada również obsługę dwuręczną, co oznacza, że użytkownicy nie mogą ukończyć niektórych działań, używając tylko jednej ręki. Ta funkcja pomaga unikać kosztownych pomyłek i tych mających fatalne skutki.
Funkcjonalność: gesty Multi-Touch oprogramowania zenon są intuicyjne i wygodne w użyciu. Zamiast złożonych struktur menu użytkownik ma do dyspozycji łatwe w obsłudze paski narzędzi z możliwością przewijania. Użytkownicy mogą w łatwy sposób przeciągać elementy i odczytywać niezbędne informacje.
Krótszy czas szkoleń: prostota używania technologii Multi-Touch skraca czas szkoleń. Użytkownicy mogą szybciej poznać zasady obsługi systemu, a użytkownicy o mniejszym doświadczeniu mogą bezpiecznie i w prosty sposób realizować więcej projektów.
Trwałość: ze względu na brak ruchomych elementów, ekrany dotykowe wytrzymują pracę w trudnych warunkach przemysłowych lepiej niż klawiatury, myszy i inne elementy obsługowe. Oznacza to większą trwałość i niezawodność sprzętu.
Elastyczność: dzięki ekranowi dotykowemu zmiany procesów nie wymagają ponownego okablowywania panelu sterowania. Wystarczy jedynie zaktualizować oprogramowanie. Użytkownicy mogą również łatwo tworzyć własne, zindywidualizowane panele sterowania odpowiednio do własnych potrzeb i preferencji.

Zdalne monitorowanie

Inną przydatną funkcją nowoczesnych interfejsów HMI jest zdalne monitorowanie. Dzięki oprogramowaniu zenon upoważnieni użytkownicy mogą uzyskiwać dostęp do paneli sterowania i raportów z dowolnego miejsca za pomocą przeglądarki. Oznacza to, że sprawdzanie operacji i wykonywanie zadań operacyjnych jest możliwe z komputera w biurze, tabletu w domu lub smartfonu w podróży. Zdalne monitorowanie umożliwia nadzór po godzinach pracy bez konieczności obecności na miejscu i zapewnia większą kontrolę nad procesami oraz lepszy dostęp do danych.

Zdalne monitorowanie: Sprawdzanie operacji i wykonywanie zadań operacyjnych jest możliwe z komputera w biurze, tabletu w domu lub smartfonu w podróży.

Przyszłość HMI

Przyszłość aplikacji HMI

W związku z tym, że dane zajmują coraz ważniejszą rolę w procesach przemysłowych, HMI będzie coraz ważniejszym elementem. Technologia poczyniła znaczący postęp w ciągu ostatnich lat i będzie nadal rozwijać się w przyszłości.

Coraz więcej firm przechodzi na wysokowydajne panele operatorskie HMI, które kierują uwagę użytkowników na informacje o najbardziej krytycznym znaczeniu. Pomaga to lepiej zrozumieć wszystkie dostępne dane i zapobiega przeładowaniu informacjami. Firmy coraz częściej używają też ekranów wielodotykowych, zdalnego monitorowania i systemów bazujących na chmurze.

Wraz z rozwojem technologii firmy będą coraz intensywniej wykorzystywać funkcje zaawansowanej analizy danych i sztucznej inteligencji w celu przetwarzania danych. Mogą wówczas przekazywać spostrzeżenia użytkownikom za pośrednictwem HMI. W przyszłości aplikacje HMI mogą zawierać w sobie rzeczywistość rozszerzoną (AR), która przekłada cyfrowe grafiki do rzeczywistego świata, oraz rzeczywistość wirtualną (VR), która przenosi użytkowników do świata wirtualnego, aby tworzyć wydajniejsze elementy sterowania dla użytkowników HMI. Dodatkowo automatyzacja odgrywa coraz bardziej centralną rolę w procesach przemysłowych, więc użytkownicy mogą wykorzystywać HMI do monitorowania zautomatyzowanych działań i dostosowywać je odpowiednio do swoich potrzeb.

zenon jako HMI

Wysokowydajna aplikacja HMI z zenon

W trakcie korzystania z oprogramowania zenonjako aplikacji HMI/SCADA użytkownik zyskuje dostęp do wysokowydajnego interfejsu człowiek-maszyna, zapewniającego łatwość obsługi, większą świadomość sytuacyjną i intuicyjne sterowanie. Oprogramowanie zenon może udostępniać łatwą w odczycie wizualizację istotnych danych procesowych i alarmów. Intuicyjna funkcjonalność Multi-Touch ułatwia bezpieczne sterowanie procesami, a możliwości monitorowania zdalnego pozwalają na obserwowanie procesów i sterowanie nimi z dowolnego miejsca.

zenon przetwarza informacje na żywo i przesyła je do odpowiednich użytkowników, jednocześnie zmniejszając złożoność dla operatorów. Dzięki temu zespół roboczy może szybciej reagować na możliwe problemy i podejmować decyzje na podstawie większej liczby informacji. Użytkownicy mogą również łatwo tworzyć własne panele sterowania, tak by zawsze dysponować niezbędnymi informacjami w preferowanym formacie. Oprogramowanie zenon jest niezależne od używanego sprzętu, w związku z czym do dyspozycji użytkowników jest spójny system dla różnych rodzajów urządzeń, co znacznie ułatwia operatorom obsługę maszyn i przegląd danych.

Zaawansowane, łatwe w obsłudze funkcje systemu HMI/SCADA dostępne dzięki oprogramowaniu zenon umożliwiają zwiększenie przejrzystości operacji i łatwiejsze sterowanie procesami. Aby dowiedzieć się więcej na temat rozwiązań oferowanych przez COPA-DATA, skontaktuj się z nami dzisiaj.