Inițial, majoritatea aplicațiilor HMI încorporate erau dedicate gestionării sarcinilor specifice într-un singur dispozitiv. Un HMI încorporat obișnuit va fi utilizat pentru a înlocui butoanele, indicatoarele, instrumentele analogice și roțile de pe un panou de operator simplu al mașinii. Acesta va comunica cu controlerul mașinii (de obicei un controler logic programabil (PLC)) printr-o legătură de comunicații seriale cu viteză mică-și nu va comunica cu alte dispozitive, controlere sau computere.
Programarea acestor HMI-uri de bază încorporate se face pe un PC, iar programul compilat este descărcat în HMI prin comunicații seriale. HMI-urile încorporate utilizează sisteme de operare (OS) și hardware proprietare, care pot fi costisitoare. Odată programat, HMI-ul încorporat nu poate fi modificat sau schimbat decât dacă este reprogramat pe computer, HMI-ul este oprit și este încărcat un nou program.
În ciuda acestor costuri și limitări ridicate, HMI-urile încorporate oferă îmbunătățiri extraordinare în flexibilitate, performanță și costuri față de soluțiile existente de interfață de operator cu fir-hard.
Cele mai semnificative economii se datorează eliminării intrărilor și ieșirilor PLC pentru toate dispozitivele de interfață operator. Cu dispozitive de interfață operator montate pe panou-cablate, fiecare buton necesită o intrare PLC discretă corespunzătoare, fiecare lumină este condusă de o ieșire PLC discretă, fiecare contor necesită o ieșire PLC analogică și fiecare rotiță și potențiometru sunt conectate la o intrare PLC analogică. Nu numai că era foarte scump în față, dar a fost un coșmar.
Cu o interfață de operator cablată, simpla adăugare a luminilor indicatoare necesită găuri în panoul frontal al carcasei, instalarea luminilor și a plăcuțelor de identificare, conectarea luminilor înapoi la ieșirile PLC și reprogramarea PLC-ului. aceasta presupune că există suficient spațiu pe panoul frontal și ieșiri PLC de rezervă. În schimb, sarcina de a reprograma HMI și PLC pentru a adăuga simboluri indicator suplimentare este relativ simplă.
Pentru mașini și alte aplicații care necesită un număr mare de butoane, lumini, instrumente de măsură și rotițe sau potențiometre-toate cu I/O PLC corespunzătoare-HMI-urile încorporate pot oferi economii semnificative de costuri. În plus, HMI-urile încorporate pot oferi caracteristici avansate, cum ar fi tendințele și diagramele, care pot înlocui înregistratoarele de diagrame.
Evoluția HMI
Pentru a evolua de la o interfață de bază pentru operatorul mașinii, izolată, la un sistem avansat, HMI-urile încorporate utilizează aceleași schimbări tehnologice care au determinat evoluția sistemelor SCADA (adică, PC-urile și sistemele de operare Windows).
La începutul anilor 1990, PC-urile au fost introduse în fabrici și fabrici, găzduind adesea SCADA și software similar în sălile de control. Mai târziu în secol, au fost introduse PC-urile industriale pentru a permite aplicațiilor avansate HMI să migreze la nivelul fabricii.
După o oarecare reticență inițială pe piață din cauza performanței slabe-în timp real și a repornirilor frecvente ale Windows, aceste HMI-uri avansate bazate pe PC-au devenit standardul de facto, sunând clopoțelul pentru SCADA proprietar și alte sisteme HMI avansate.
Următoarea revoluție a avut loc în domeniile legate de lățime de bandă și rețele. Datorită extinderii capabilităților Ethernet, lățimea de bandă a crescut dramatic, permițând sistemelor să fie ușor conectate între ele, punând astfel capăt silozurilor de automatizare.
Introducerea standardelor de rețea, cum ar fi TCP/IP și arhitectura SCADA din ce în ce mai deschisă bazată pe PC{0}}, a permis din ce în ce mai multor dispozitive la distanță, cum ar fi laptopurile și computerele de birou, să acceseze informațiile din atelier.
După introducerea SCADA bazată pe PC-, introducerea platformei Microsoft Windows CE OS a permis dezvoltatorilor să livreze multe dintre instrumentele și capabilitățile sistemelor SCADA bazate pe PC-la o gamă largă de dispozitive la distanță cu capacitate mai mică. Drept urmare, mulți furnizori au concurat pentru a construi platforme cu costuri reduse-, reducând prețurile hardware-ului.
În același timp, internetul a deschis calea pentru schimbul de informații între o gamă mai largă de platforme hardware, inclusiv HMI-uri încorporate, PLC-uri și sisteme SCADA. Pachetele software HMI încorporate și avansate au început să ofere acces la distanță, mai întâi din browsere și apoi din aplicații. Acesta a fost mai mult decât un simplu factor de confort, deoarece oferirea operatorilor și managerilor posibilitatea de a vizualiza informații de oriunde a ajutat fabricile să funcționeze mai eficient, cu mai puțină forță de muncă.
Prin adoptarea Windows CE și a succesorului său Windows încorporat ca sistem de operare standard, HMI-urile încorporate arată și funcționează mai mult ca pachete software avansate pentru PC- și Windows-HMI. Pentru mulți utilizatori, HMI-urile încorporate sunt acum mai mult decât adecvate pentru aplicațiile lor, permițându-le să treacă de la HMI-urile bazate pe PC-. Acest lucru duce la economii uriașe de costuri, deoarece tot ceea ce este asociat cu HMI încorporat este mult mai ieftin, inclusiv software de programare, licențe de rulare, taxe anuale de întreținere a software-ului și platforme țintă.
Utilizarea unui HMI bazat pe PC- într-un mediu industrial necesită un PC industrial și un monitor. Cu HMI încorporat, o platformă îmbunătățită industrial poate îndeplini același rol la un cost semnificativ mai mic. Software-ul HMI încorporat modern poate locui pe platforme încorporate cu putere de procesare, memorie și alte resurse hardware limitate, dar oferă totuși funcții avansate, cum ar fi interfețe grafice-foarte ușor de utilizat, acces la distanță și raportare-în timp real și tendințe ale indicatorilor cheie de performanță.
Acces de la distanță și interfețe prietenoase cu utilizatorul
Inginerii și operatorii se așteaptă ca aceeași ușurință de utilizare și funcționalitate pe care le obțin de la dispozitivele lor personale să fie prezente în mediile lor de lucru, mai ales când vine vorba de HMI-uri. Cu smartphone-urile și tabletele de astăzi care stabilesc așteptările utilizatorilor pentru conectivitate wireless, interfețe grafice și mobilitate superioară, nu este surprinzător faptul că electronicele de larg consum devin o forță majoră în HMI industrial. De fapt, multe organizații reduc costurile prin instituirea politicilor „Bring Your Own Device” (BYOD) care permit personalului de producție să folosească propriile smartphone-uri și tablete ca HMI mobil.
Utilizatorii HMI solicită acum o experiență unificată a interfeței operatorului pe toate dispozitivele. Ei doresc ca software-ul HMI-încorporat sau bazat pe PC--să ofere aceeași experiență de bord pe mai multe tipuri de hardware, de la ecrane HMI încorporate la smartphone-uri și tablete, indiferent de sistemul de operare.
Ca răspuns, o serie de pachete software HMI încorporate oferă acum aceste capabilități. Aceste soluții software creează aplicații pentru dispozitivele HMI încorporate care pot fi accesate de pe computere, alte HMI încorporate, smartphone-uri și tablete.
Oferind suport HTML5, aceste soluții HMI sunt ușor accesibile pe ecranul principal HMI, dar sunt dimensionate pentru a se potrivi fiecărui dispozitiv care acceptă standardul HTML5. Standardul HTML5 eliberează utilizatorii de descărcări lente de browser de Internet sau de luni de așteptare pentru ca aplicațiile să fie create pentru dispozitivul lor specific, deoarece permite furnizorilor de software HMI încorporat să lanseze rapid o aplicație pe aproape orice smartphone sau tabletă. Pe măsură ce politicile BYOD devin tot mai răspândite, suportul HTML5 va deveni o cerință, deoarece personalul utilizează mai multe dispozitive la locul de muncă și solicită aplicații care depășesc browserele.
Nu numai că datele trebuie să fie prezentate în același mod pe dispozitive pentru a îmbunătăți eficiența personalului, dar trebuie, de asemenea, să fie ușor de accesat și manipulat. Deși tehnologia multi-touch poate părea o altă funcție „și eu”, de fapt ajută utilizatorii să execute comenzi de până la trei ori mai rapid decât ecranele tradiționale cu un singur-touch.
Pe măsură ce tot mai multe dispozitive portabile sunt folosite pentru a prelua informații, utilizatorii au nevoie de un mod familiar și rapid de a interacționa cu datele. Multi-touch aduce capacitățile familiare ale smartphone-urilor și tabletelor în aplicațiile industriale, cum ar fi derularea, mărirea, rotirea obiectelor și derularea-în jos. În loc să piardă timp prețios deplasându-se între ecrane cu meniuri drop-down și comenzi în caz de urgență, utilizatorii multi-touch pot găsi informațiile necesare, apoi mări zona cu probleme și pot face modificări în câteva secunde.
Viitorul este peste tot în jurul nostru
Progresele în domeniul HMI-urilor au extins gama de dispozitive de interfață de automatizare industrială și, pe măsură ce aplicațiile devin mai integrate, este posibil ca într-o zi să fie înlocuit cu un nou termen, cum ar fi vizualizarea. Această posibilitate poate fi și mai mare atunci când discutăm HMI încorporat.
Zilele HMI-urilor izolate, costisitoare și proprietare, cu funcționalitate limitată și acces numai de către utilizator în fața mașinii, se apropie rapid de sfârșit. Aplicațiile HMI încorporate de astăzi oferă multe dintre capabilitățile SCADA și ale altor sisteme HMI avansate, dar la un preț mult mai atractiv, în special pentru aplicațiile de la etaj-instalații care necesită o platformă îmbunătățită industrial.
În timp ce operatorii vor fi în continuare necesari la atelier în unele cazuri, proliferarea dispozitivelor HMI de la distanță care comunică cu controlerele locale și HMI-urile va crește considerabil mobilitatea și productivitatea lucrătorilor. Acest viitor nu va înlocui nevoia de oameni, dar le va crește considerabil acoperirea în mai multe plante și zone de plante, permițându-le să-și aplice rapid expertiza pentru a îmbunătăți operațiunile după cum este necesar.