Ανάπτυξη αυτοματισμών, διεπαφών HMI και OIT

Τα HMI και άλλες συσκευές διεπαφής χειριστή έχουν σχεδιαστεί για να λειτουργούν σε σκληρά περιβάλλοντα και να συνδυάζουν τα καλύτερα στοιχεία των παραδοσιακών διεπαφών με τις σύγχρονες εμπορικά διαθέσιμες τεχνολογίες.

Τα βιομηχανικά συστήματα αυτοματισμού μηχανών και διεργασιών πρέπει να παρακολουθούν τις συνθήκες, να εκδίδουν εντολές στον εξοπλισμό και να συντονίζουν τον έλεγχο. Οι προγραμματιστές υλοποιούν αυτές τις λειτουργίες συνδυάζοντας ένα ευρύ φάσμα τεχνολογιών βιομηχανικού αυτοματισμού, όπως αισθητήρες και όργανα, μονάδες εισόδου/εξόδου (I/O) και ψηφιακά χειριστήρια. Ωστόσο, ακόμη και τα πιο προηγμένα μηχανήματα δεν λειτουργούν μόνα τους, πράγμα που σημαίνει ότι πρέπει να παρέχεται κάποια μορφή διεπαφής χειριστή με το σύστημα αυτοματισμού.

Οι ηλεκτρονικές συσκευές που επιτρέπουν στους χειριστές να επικοινωνούν με αυτοματοποιημένα συστήματα καλούνται μαζί διεπαφή ανθρώπινης μηχανής (HMI)… Μερικές φορές μπορεί να γίνει επίκληση πιο εξειδικευμένων συσκευών που είναι ενσωματωμένες σε μια υπολογιστική πλατφόρμα εκτός από έναν υπολογιστή τερματικό διεπαφής χειριστή (OIT).

Η ενσωμάτωση των HMI και των τερματικών OIT στα συστήματα αυτοματισμού είναι κρίσιμη για πολλούς λόγους. Προσφέρουν πολλές περισσότερες επιλογές διασύνδεσης από τις απλές μονάδες πάνελ, και εάν χρειάζεται να γίνουν αλλαγές, το HMI ή το OIT μπορούν συνήθως να διαμορφωθούν εκ νέου ή να επαναπρογραμματιστούν με χαμηλότερο κόστος.

Ωστόσο, αυτή η εκτεταμένη λειτουργικότητα της διεπαφής χειριστή εξακολουθεί να έχει ορισμένα μειονεκτήματα και αυξάνει το κόστος του HMI και περιπλέκει τη συντήρησή του. Για να ξεπεραστούν αυτές οι ελλείψεις, τα τελευταία HMI έχουν σχεδιαστεί με αποδεδειγμένες παραδοσιακές λύσεις χρησιμοποιώντας τις πιο πρόσφατες εμπορικά διαθέσιμες τεχνολογίες.

Αδυναμίες των παραδοσιακών τερματικών HMI και OIT

Η πρώτη γενιά HMI και OIT σχεδιάστηκε για να επιτρέπει στους χρήστες να ξεκινούν και να σταματούν συσκευές, να κατανοούν τη λειτουργία του συστήματος και να κάνουν αλλαγές.

Λειτουργίες όπως η καταγραφή συναγερμών και συμβάντων, η αποθήκευση ιστορικών δεδομένων και οι τάσεις έχουν προστεθεί με τα χρόνια. Οι διαμορφώσεις των τερματικών HMI και OIT μπορούν να αντιγραφούν και να αποθηκευτούν, ενώ οι νέες συσκευές μπορούν να αναπτυχθούν σχετικά γρήγορα εάν η αρχική συσκευή είναι κατεστραμμένη ή εκτός λειτουργίας.

Με βελτιωμένες δυνατότητες δικτύωσης, ειδικά Ethernet και Wi-Fi, τα HMI δεν χρειάζεται πλέον να εγκαθίστανται σε κοντινή απόσταση από πόρους. Μπορούν να εγκατασταθούν πολλαπλά HMI σε κατάλληλη τοποθεσία, όπως αίθουσα ελέγχου, αυτοκίνητο και γραφεία.

Αυτά τα HMI, μαζί με τα τερματικά OIT, είχαν πολλά πλεονεκτήματα σε σχέση με τα ενσύρματα πάνελ, αλλά είχαν επίσης αρκετά μειονεκτήματα.

Τα παραδείγματα περιλαμβάνουν τα ακόλουθα:

• περιορισμοί που επιβάλλονται από ειδικό υλικό και λογισμικό,
• υψηλό αρχικό κόστος,
• συνεχή έξοδα συντήρησης και συντήρησης,
• πολυπλοκότητα και κόστος διαχείρισης αδειών,
• δαπανηρή εκπαίδευση τεχνικών και χειριστών,
• την πολυπλοκότητα της ενσωμάτωσης πολλαπλών πλατφορμών,
• καθυστερημένες τεχνολογίες.

Τα τερματικά διεπαφής χειριστή, συνήθως ad hoc και κλειστά συστήματα, αντικαθίστανται γρήγορα από πιο ανοιχτές εναλλακτικές λύσεις. Όλες οι εικόνες είναι ευγενική προσφορά του Opto 22

Τα εξειδικευμένα τερματικά OIT πιθανότατα θα χρησιμοποιούν ειδικό υλικό και λογισμικό.Οι κατασκευαστές προσφέρουν αυτές τις συσκευές για να παρέχουν επαρκή έλεγχο της διεπαφής του συστήματος διαχείρισης σε σχετικά αυτόνομο σχεδιασμό.

Επειδή οι συσκευές έχουν σχεδιαστεί ειδικά για τη βιομηχανική αγορά, δεν μπορούν να αποκομίσουν τα εμπορικά οφέλη στο βαθμό που χρησιμοποιούνται συνήθως για ηλεκτρονικά είδη ευρείας κατανάλωσης, και ως εκ τούτου είναι πιο ακριβές όσον αφορά την αναλογία τιμής/ποιότητας. Ωστόσο, είναι παραδοσιακά σχεδιασμένα για βιομηχανικά περιβάλλοντα και παρέχουν μια πρακτική και αξιόπιστη λύση.

Λόγω της διαθεσιμότητας πιο προηγμένων HMI που βασίζονται σε υπολογιστή, αυτός ο εξοπλισμός θεωρείται ως καλή σχέση τιμής απόδοσης σε σύγκριση με προηγούμενες λύσεις και παρέχει στον χρήστη ευελιξία και συνδεσιμότητα. Ωστόσο, ένα από τα μειονεκτήματα ήταν η αυξημένη ανάγκη για συνεχή σέρβις και συντήρηση.

Οι χρήστες αναμένουν πλέον τέλεια γραφικά, συχνές δωρεάν ενημερώσεις και βελτιώσεις στο λειτουργικό σύστημα και τις εφαρμογές συσκευών.

Τα προηγμένα ηλεκτρονικά είδη ευρείας κατανάλωσης έχουν ωθήσει τους τελικούς χρήστες να βασίζονται σε πολυμέσα και διαισθητικό HMI σε όλους τους τύπους συσκευών με εύκολη πρόσβαση από φορητές συσκευές. Σχεδιασμένο για συνδεσιμότητα Ethernet και USB, η προσθήκη Groov Edge επιτρέπει στους προγραμματιστές να δημιουργούν εφαρμογές συνδεσιμότητας και δεδομένων για αυτοματοποιημένες συσκευές και το Διαδίκτυο των πραγμάτων (IoT).

Ωστόσο, η καινοτομία στη βιομηχανική αγορά ήταν κάπως πιο αργή αφού είναι σχετικά μικρή σε σύγκριση με την πολύ μεγαλύτερη καταναλωτική αγορά — για να μην αναφέρουμε πολύ πιο συντηρητική από την αγορά προσωπικών ηλεκτρονικών ειδών υψηλής ποιότητας.

Νέες τεχνολογίες HMI

Η τελευταία γενιά HMI αντιμετωπίζει καθεμία από αυτές τις ελλείψεις προσαρμόζοντας τις εμπορικές τεχνολογίες, ενσωματώνοντας και αξιοποιώντας τα καλύτερα χαρακτηριστικά των προηγούμενων γενεών τερματικών HMI και OIT.

Πιθανά οφέλη:

Τεχνολογία ανοιχτού κώδικα: Ιδανικά, ένα σύγχρονο HMI συνδυάζει την αξιοπιστία και την ευκολία χρήσης ενός παραδοσιακού τερματικού OIT με την απόδοση και το κόστος ενός HMI που βασίζεται σε υπολογιστή.

Αυτός ο συνδυασμός είναι δυνατός εάν η πλατφόρμα υλικού βασίζεται σε λειτουργικό σύστημα ανοιχτού κώδικα σε πραγματικό χρόνο, όπως το Linux, που δεν απαιτεί κόστος απόκτησης ή τέλη άδειας χρήσης.

Μικρό αποτύπωμα, εξαρτήματα με δυνατότητα άμεσης εναλλαγής μπορούν να κάνουν αυτή την πλατφόρμα εύκολη στη χρήση. Το καλοσχεδιασμένο υλικό του επιτρέπει τη χρήση του ακόμη και σε σκληρά βιομηχανικά περιβάλλοντα, παρέχοντας παράλληλα απόδοση σε επίπεδο υπολογιστή.

Διαθέσιμη διαμόρφωση: Η προσαρμογή είναι δυνατή, αλλά δεν απαιτείται, καθώς ο σύγχρονος εξοπλισμός HMI περιλαμβάνει ενσωματωμένες τυπικές λειτουργίες για την κάλυψη των περισσότερων αναγκών.

Το λογισμικό υπολογιστή για τη διαμόρφωση HMI είναι προσιτό και δεν απαιτεί περιορισμούς στα τέλη άδειας χρήσης. Ο τελικός χρήστης μπορεί να επικεντρωθεί στη χρήση του HMI όπου είναι πιο κατάλληλο χωρίς να ανησυχεί για τη σήμανση ή τον περιορισμό χρόνου εκτέλεσης.

Ευκολία χρήσης: Ένα σύνολο επιλογών ανάπτυξης καθιστά το προηγμένο HMI εύκολα προσβάσιμο για νέους προγραμματιστές για τη δημιουργία βασικών εφαρμογών, αλλά μπορεί να επεκταθεί πλήρως για έμπειρους προγραμματιστές ώστε να αναπτύξουν τις δικές τους εφαρμογές με πρόσθετη ασφαλή πρόσβαση στο κέλυφος.

Οι OEM χρειάζονται συχνά αυτή την ευελιξία για να προγραμματίσουν μηχανοκεντρικούς αλγόριθμους, ακόμη και προσαρμοσμένους αλγόριθμους σε C/C++, Python και άλλες γλώσσες.

Ενσωματωμένη οθόνη και ευέλικτες θύρες: Η ενσωματωμένη οθόνη που είναι διαθέσιμη σε ορισμένες συσκευές μπορεί να είναι περισσότερο από αρκετό HMI για πολλές εφαρμογές, αν και η σύνδεση HDMI επιτρέπει τη χρήση μεγαλύτερης τοπικής οθόνης εάν χρειάζεται. Επιπλέον, πολλές θύρες Ethernet και USB και μονάδες I/O διευκολύνουν τη σύνδεση με οποιαδήποτε λειτουργική συσκευή ή σύστημα.

Συνδεσιμότητα δικτύου και cloud: Τα σύγχρονα HMI μπορούν να παρέχουν ακόμη περισσότερη ισχύ όταν οι χρήστες χρησιμοποιούν συνδεσιμότητα δικτύου και cloud. Τα δεδομένα μπορούν να κοινοποιηθούν με ασφάλεια μεταξύ βάσεων δεδομένων και συστημάτων και η οπτικοποίηση HMI μπορεί να επεκταθεί σε οποιονδήποτε εξουσιοδοτημένο υπολογιστή ή φορητή συσκευή. που μπορεί να φιλοξενήσει ένα πρόγραμμα περιήγησης ιστού .

Κινητές συσκευές: Η κινητικότητα είναι ένα άλλο βασικό στοιχείο των σύγχρονων HMI. Μόλις εγκατασταθεί και διαμορφωθεί η μονάδα βάσης, οποιαδήποτε κινητή συσκευή μπορεί να συνδεθεί με ασφάλεια και να γίνει μια άλλη διεπαφή ανθρώπου-μηχανής, δίνοντας στους τεχνικούς και τους χειριστές μεγαλύτερη ευελιξία. Οι προγραμματιστές μπορούν να επικεντρωθούν περισσότερο στη διατήρηση και τη διαχείριση του HMI, ενώ εξαλείφουν το κόστος και την πολυπλοκότητα των υποκείμενων πλατφορμών.

Η τελευταία γενιά HMI συνδυάζει τα καλύτερα χαρακτηριστικά των παραδοσιακών προϊόντων με σύγχρονο υλικό, λογισμικό και τεχνολογίες δικτύωσης ανοιχτού κώδικα για την αντιμετώπιση αυτών των προκλήσεων.

Επειδή αυτά τα νέα HMI μπορούν εύκολα και απρόσκοπτα να δικτυωθούν και να αναπτυχθούν σε οποιαδήποτε τυπική φορητή συσκευή, οι τελικοί χρήστες διαπιστώνουν ότι η προηγμένη τεχνολογία καλύπτει τις ανάγκες τους σε μια τιμή που μπορούν να αντέξουν οικονομικά.

Benson Hoagland, Αντιπρόεδρος Μάρκετινγκ, Opto 22 (μια κατασκευαστική εταιρεία που ειδικεύεται σε προϊόντα υλικού και λογισμικού για βιομηχανικούς αυτοματισμούς, απομακρυσμένη παρακολούθηση και απόκτηση δεδομένων).