Początkowo większość wbudowanych aplikacji HMI była dedykowana do obsługi określonych zadań w jednym urządzeniu. Typowy wbudowany interfejs HMI zastąpi przyciski, wskaźniki, wskaźniki analogowe i pokrętła na prostym panelu operatora maszyny. Będzie komunikować się ze sterownikiem maszyny (zwykle programowalnym sterownikiem logicznym (PLC)) za pośrednictwem łącza szeregowego o niskiej-szybkości i nie będzie komunikować się z innymi urządzeniami, sterownikami ani komputerami.
Programowanie tych podstawowych wbudowanych interfejsów HMI odbywa się na komputerze PC, a skompilowany program jest pobierany do HMI za pośrednictwem komunikacji szeregowej. Wbudowane interfejsy HMI korzystają z zastrzeżonych systemów operacyjnych (OS) i sprzętu, co może być kosztowne. Po zaprogramowaniu wbudowanego interfejsu HMI nie można modyfikować ani zmieniać, chyba że zostanie on przeprogramowany na komputerze PC, interfejs HMI zostanie wyłączony i załadowany zostanie nowy program.
Pomimo tych wysokich kosztów i ograniczeń wbudowane interfejsy HMI oferują ogromną poprawę elastyczności, wydajności i kosztów w porównaniu z istniejącymi-przewodowymi rozwiązaniami interfejsu operatora.
Najbardziej znaczące oszczędności wynikają z eliminacji wejść i wyjść PLC we wszystkich urządzeniach interfejsu operatora. W przypadku przewodowych-urządzeń interfejsu operatora montowanych na panelu każdy przycisk wymaga odpowiedniego dyskretnego wejścia PLC, każde światło jest sterowane przez dyskretne wyjście PLC, każdy miernik wymaga analogowego wyjścia PLC, a każde pokrętło i potencjometr są podłączone do analogowego wejścia PLC. Było to nie tylko bardzo drogie z góry, ale to był koszmar.
Dzięki przewodowemu interfejsowi operatora proste dodanie lampek sygnalizacyjnych wymaga wywiercenia otworów w panelu przednim obudowy, zainstalowania lampek i ich tabliczek znamionowych, ponownego podłączenia lampek do wyjść sterownika PLC i przeprogramowania sterownika PLC. zakłada się, że jest wystarczająca ilość miejsca na panelu przednim i wolne wyjścia PLC. Natomiast zadanie przeprogramowania HMI i PLC w celu dodania dodatkowych symboli wskaźników jest stosunkowo proste.
W przypadku maszyn i innych zastosowań, które wymagają dużej liczby przycisków, świateł, wskaźników i pokręteł lub potencjometrów,-wszystkie z odpowiednimi wbudowanymi interfejsami HMI sterownika PLC- mogą zapewnić znaczne oszczędności. Ponadto wbudowane interfejsy HMI mogą zapewniać zaawansowane funkcje, takie jak tworzenie trendów i wykresy, które mogą zastąpić rejestratory wykresów.
Ewolucja HMI
Aby ewoluować od podstawowego, izolowanego interfejsu operatora maszyny do zaawansowanego systemu, wbudowane interfejsy HMI wykorzystują te same zmiany technologiczne, które napędzały ewolucję systemów SCADA (tj. komputerów PC i systemów operacyjnych Windows).
Na początku lat 90. komputery PC zostały wprowadzone do fabryk i zakładów, często obsługując SCADA i podobne oprogramowanie w sterowniach. Pod koniec stulecia wprowadzono komputery przemysłowe, aby umożliwić migrację zaawansowanych aplikacji HMI do hali produkcyjnej.
Po początkowej niechęci na rynku spowodowanej słabą wydajnością-w czasie rzeczywistym i częstym ponownym uruchamianiem systemu Windows, te zaawansowane interfejsy HMI oparte na komputerach PC- stały się de facto standardem, niosąc sygnał śmierci dla zastrzeżonych systemów SCADA i innych zaawansowanych systemów HMI.
Następna rewolucja nastąpiła w powiązanych obszarach przepustowości i sieci. Dzięki rozszerzeniu możliwości Ethernetu przepustowość znacznie wzrosła, co umożliwiło łatwe łączenie systemów, eliminując w ten sposób silosy automatyzacji.
Wprowadzenie standardów sieciowych, takich jak TCP/IP i coraz bardziej otwarta architektura SCADA oparta na komputerach PC- umożliwiła coraz większej liczbie zdalnych urządzeń, takich jak laptopy i komputery stacjonarne, dostęp do informacji z hali produkcyjnej.
Po wprowadzeniu systemu SCADA na komputery PC, wprowadzenie platformy systemu operacyjnego Microsoft Windows CE umożliwiło programistom dostarczenie wielu narzędzi i możliwości systemów SCADA na komputery PC-do szerokiej gamy zdalnych urządzeń o mniejszej pojemności. W rezultacie wielu dostawców konkurowało w tworzeniu tanich-platform, obniżając ceny sprzętu.
Jednocześnie Internet utorował drogę do wymiany informacji pomiędzy szerszą gamą platform sprzętowych, w tym wbudowanymi interfejsami HMI, sterownikami PLC i systemami SCADA. Wbudowane i zaawansowane pakiety oprogramowania HMI zaczęły oferować zdalny dostęp, najpierw z przeglądarek, a następnie z aplikacji. Było to coś więcej niż tylko czynnik wygody, ponieważ umożliwienie operatorom i menedżerom przeglądania informacji z dowolnego miejsca pomogło zakładom działać wydajniej przy mniejszym nakładzie pracy.
Dzięki przyjęciu systemu Windows CE i jego wbudowanego następcy Windows jako standardowego systemu operacyjnego wbudowane interfejsy HMI wyglądają i działają bardziej jak zaawansowane pakiety oprogramowania HMI dla komputerów PC- i systemu Windows-. Dla wielu użytkowników wbudowane interfejsy HMI są obecnie więcej niż wystarczające do ich zastosowań, umożliwiając im przejście z interfejsów HMI opartych na komputerach PC. Powoduje to ogromne oszczędności, ponieważ wszystko, co jest związane z wbudowanym interfejsem HMI, w tym oprogramowanie do programowania, licencje wykonawcze, roczne opłaty za utrzymanie oprogramowania i platformy docelowe, jest znacznie tańsze.
Korzystanie z interfejsu HMI opartego na komputerze-w środowisku przemysłowym wymaga przemysłowego komputera PC i monitora. Dzięki wbudowanemu interfejsowi HMI, udoskonalona przemysłowo platforma może spełniać tę samą rolę przy znacznie niższych kosztach. Nowoczesne wbudowane oprogramowanie HMI może znajdować się na platformach wbudowanych z ograniczoną mocą obliczeniową, pamięcią i innymi zasobami sprzętowymi, ale nadal zapewnia zaawansowane funkcje, takie jak{{3}przyjazne dla użytkownika interfejsy graficzne, zdalny dostęp oraz raportowanie-w czasie rzeczywistym i śledzenie trendów kluczowych wskaźników wydajności.
Zdalny dostęp i-przyjazne dla użytkownika interfejsy
Inżynierowie i operatorzy oczekują tej samej łatwości obsługi i funkcjonalności, jaką zapewniają urządzenia osobiste, w ich środowiskach pracy, zwłaszcza w przypadku interfejsów HMI. Biorąc pod uwagę, że dzisiejsze smartfony i tablety wyznaczają oczekiwania użytkowników w zakresie łączności bezprzewodowej, interfejsów graficznych i doskonałej mobilności, nie jest zaskoczeniem, że elektronika użytkowa staje się główną siłą w przemysłowych HMI. W rzeczywistości wiele organizacji obniża koszty, wprowadzając zasady „Przynieś własne urządzenie” (BYOD), które umożliwiają pracownikom produkcyjnym używanie własnych smartfonów i tabletów jako mobilnego interfejsu HMI.
Użytkownicy HMI domagają się teraz ujednoliconego interfejsu operatora na wszystkich urządzeniach. Chcą, aby oprogramowanie HMI-wbudowane lub oparte na komputerze-komputerowym- zapewniało takie same wrażenia z panelu na wielu typach sprzętu, od wbudowanych ekranów HMI po smartfony i tablety, niezależnie od systemu operacyjnego.
W odpowiedzi na to wiele wbudowanych pakietów oprogramowania HMI oferuje obecnie takie możliwości. Te rozwiązania programowe tworzą aplikacje dla wbudowanych urządzeń HMI, do których można uzyskać dostęp z komputerów PC, innych wbudowanych interfejsów HMI, smartfonów i tabletów.
Zapewniając obsługę HTML5, te rozwiązania HMI są łatwo dostępne na głównym ekranie HMI, ale mają rozmiar pasujący do każdego urządzenia obsługującego standard HTML5. Standard HTML5 uwalnia użytkowników od powolnego pobierania przeglądarki internetowej lub wielomiesięcznego oczekiwania na utworzenie aplikacji dla ich konkretnego urządzenia, ponieważ umożliwia dostawcom wbudowanego oprogramowania HMI szybkie wdrożenie aplikacji na praktycznie każdym smartfonie lub tablecie. W miarę jak zasady BYOD staną się coraz bardziej powszechne, obsługa HTML5 stanie się wymogiem, ponieważ pracownicy korzystają w pracy z wielu urządzeń i wymagają aplikacji, które działają lepiej niż przeglądarki.
Aby zwiększyć wydajność personelu, dane muszą być nie tylko prezentowane w ten sam sposób na różnych urządzeniach, ale muszą także być łatwo dostępne i łatwe w obsłudze. Chociaż technologia wielo-dotykowa może wydawać się kolejną funkcją „ja też”, w rzeczywistości pomaga użytkownikom wykonywać polecenia nawet trzy razy szybciej niż tradycyjne ekrany jedno-dotykowe.
Ponieważ do pobierania informacji wykorzystuje się coraz więcej urządzeń przenośnych, użytkownicy potrzebują znanego i szybkiego sposobu interakcji z danymi. Funkcja Multi-touch umożliwia korzystanie ze znanych funkcji smartfonów i tabletów w zastosowaniach przemysłowych, takich jak przewijanie, powiększanie, obracanie obiektów i-przechodzenie do szczegółów. Zamiast tracić cenny czas na przełączanie się między ekranami za pomocą-menu rozwijanego i poleceń w sytuacji awaryjnej, użytkownicy wielodotykowi- mogą znaleźć niezbędne informacje, a następnie powiększyć obszar problemu i wprowadzić zmiany w ciągu kilku sekund.
Przyszłość jest wokół nas
Postęp w interfejsach HMI rozszerzył gamę urządzeń interfejsu automatyki przemysłowej, a w miarę jak aplikacje stają się coraz bardziej zintegrowane, możliwe jest, że pewnego dnia zostanie ono zastąpione nowym terminem, takim jak wizualizacja. Możliwość ta może być jeszcze większa, gdy mowa o wbudowanym interfejsie HMI.
Dni izolowanych, drogich i zastrzeżonych interfejsów HMI z ograniczoną funkcjonalnością i dostępem jedynie dla użytkownika przed maszyną szybko dobiegają końca. Dzisiejsze wbudowane aplikacje HMI oferują wiele możliwości SCADA i innych zaawansowanych systemów HMI, ale w znacznie atrakcyjniejszej cenie, szczególnie w przypadku zastosowań-w zakładach produkcyjnych, które wymagają platformy udoskonalonej przemysłowo.
Chociaż w niektórych przypadkach operatorzy będą nadal potrzebni w hali produkcyjnej, rozprzestrzenianie się zdalnych urządzeń HMI, które komunikują się z lokalnymi sterownikami i interfejsami HMI, znacznie zwiększy mobilność i produktywność pracowników. Ta przyszłość nie zastąpi zapotrzebowania na ludzi, ale znacznie zwiększy ich zasięg w wielu zakładach i obszarach roślin, umożliwiając im szybkie wykorzystanie swojej wiedzy specjalistycznej do usprawnienia operacji w razie potrzeby.