Еволуција човек-машина интерфејса (ХМИ): Индустријска временска линија и кључне промене

Машина се зауставља, а оператер види црвено светло грешке. На основном контролном панелу, следећи корак може бити преглед опреме и праћење проблема преко цртежа или додатних индикатора. На одговарајуће конфигурисаном индустријском ХМИ-у, оператер би уместо тога могао да види именовани аларм, погођени одељак машине и запис повезаних догађаја.

Та разлика илуструје еволуцију интерфејса човек-машина. Индустријски ХМИ развој није само прича о замени дугмади екранима осетљивим на додир. Такође се односи на јасније информације о машини, организацију задатака и везе са контролним системима.

Овај водич објашњава пет фаза еволуције индустријског ХМИ-а, њихов утицај на оператере и шта значе разлике за фабрике које одржавају старију опрему.

Шта је индустријски ХМИ и зашто је морао да се развија?

Улога ХМИ-а у индустријској аутоматизацији

Интерфејс човек-машина, или ХМИ, је део индустријског контролног система кроз који особа прегледа информације о машини и уноси дозвољене команде. ХМИ може да прикаже статус мотора, температуре, број производње, аларме, трендове или режиме рада. Програмабилни логички контролер (ПЛЦ) обично извршава контролну логику машине и размењује релевантне податке са интерфејсом.

На пример, оператер може да користи ХМИ да захтева покретање транспортера док ПЛЦ проверава потребна блокада пре него што омогући опрему. Већи објекти такође могу користити софтвер за надзорну контролу и прикупљање података (СЦАДА) за надгледање више процеса. За потпуније објашњење ових улога погледајте нашеПЛЦ вс ХМИ вс СЦАДА водич.

Шта је оператерима потребно осим основних контрола

Физички тастери, прекидачи за бирање, лампе и мерачи остају корисни у индустријским орманима. Они пружају директне контроле и јасне индикације за дефинисане задатке. Њихова ограничења постају очигледнија када машина има бројна радна стања, подесиве параметре и могуће грешке.

Лампица може указивати на искључење мотора без објашњења узрока или редоследа. Како су индустријске машине постале сложеније, оператерима су биле потребне читљиве поруке, подесива подешавања и информације организоване око опреме коју користе. Те потребе су помогле у покретању транзиције ка електронским оператерским терминалима.

Практична временска линија индустријског ХМИ еволуције

Фазе испод описују широку техничку прогресију, а не универзални календар. Технологије су се преклапале, а многе фабрике и даље користе старије и новије облике интеракције на истој производној линији.

Фаза 1: Механички и ожичени контролни панели

Ране индустријске оперативне станице ослањале су се на физичке уређаје. Тастери су покретали и заустављали опрему, ротирајући прекидачи изабраних режима и аналогни мерачи су показивали вредности као што су притисак или струја. Индикаторске лампе су саопштавале основне услове својим упаљеним стањем.

Овај приступ је био једноставан за ограничен број функција, али свака додатна индикација или контрола могла би захтевати више физичког простора, ожичења, означавања и одржавања. Оператер ће можда морати да протумачи неколико лампи и мерача да би разумео један услов процеса.

Ове уређаје не треба мешати са данашњим програмабилним електронским ХМИ панелима. Били су то ранији облици људске интеракције са машинама, и још увек служе важним сврхама, посебно тамо где су потребне тактилне контроле или наменски сигурносни уређаји.

Фаза 2: Електронски дисплеји и рани оператерски терминали

Електронски терминали оператера увели су флексибилнији начин представљања информација. Текстуални екрани, једнобојни екрани и функцијски тастери могу да приказују поруке, меније, нумеричке вредности и једноставне аларме без потребе за посебном лампом за сваку поруку.

Текстуална порука која идентификује преоптерећење мотора даје оператеру више информација од лампице опште грешке.

Рани терминали су имали ограничења у области приказа, графике, меморије и подржаних комуникацијских опција. Многи су већ могли да размењују податке са контролерима, тако да ПЛЦ повезивање није била карактеристика коју су измислили савремени екрани осетљиви на додир. Следећа велика промена била је могућност организовања информација визуелно, а не првенствено као текст.

Фаза 3: Графички интерфејси и индустријски екрани осетљиви на додир

Графички кориснички интерфејси су омогућавали оператерима да виде распоред процеса, симболе опреме, вредности и информације о алармима у оквиру повезаних екрана. Оператер за паковање би могао да погледа упрошћени дијаграм линије уместо да се креће само кроз странице са знаковима.

Екрани осетљиви на додир су такође променили начин на који су задаци представљени. Дугмад на екрану могу да отварају различите оперативне странице, да приказују подешавања за изабрану машину или да обезбеде овлашћени приступ променама рецепта. Уместо да изграде физичку контролу за сваку рутинску функцију, дизајнери би могли да организују многе интеракције унутар софтверских екрана.

Међутим, екран осетљив на додир не олакшава аутоматски рад интерфејса. Пренатрпана графика, нејасни аларми или лоше постављене контроле могу створити забуну. Обично ХМИ дугме на додир такође не сме да се третира као замена за безбедносно оцењено заустављање у нужди или другу потребну заштитну контролу.

Фаза 4: Умрежени ХМИ и напредни надзор

Како су се развијале индустријске мреже и ХМИ софтвер, оператерски панели би могли да учествују у интегрисанијим системима аутоматизације. Индустријски Етхернет проширио је опције комуникације, док су побољшања у процесорима и софтверу подржала богатије приказе, записе догађаја, трендове и руковање подацима.

Техничар би могао да прегледа историју аларма заједно са релевантним трендом процеса. Неки интерфејси су такође подржавали рецепте, више контролера или додатне дијагностичке приказе.

Не зависе све ове могућности од Етернета, а њихова доступност се разликује у зависности од платформе. Већа интеграција такође доноси практичне одговорности: конфигурисање исправних драјвера, управљање верзијама, документовање веза и обезбеђивање да екрани одражавају важеће податке контролера.

Фаза 5: Повезани ХМИ-ови са могућношћу Веба и Едге-ом

Неке тренутне ХМИ платформе превазилазе наменски локални екран. У зависности од хардвера и софтвера, они могу понудити визуелизацију засновану на претраживачу, овлашћено даљинско гледање или размену података са надзорним и ивичним системима. Ове опције могу помоћи тимовима да приступе оперативним информацијама на различитим локацијама и апликацијама.

Повезивање такође мења профил ризика. Даљински приступ мора бити дизајниран на основу аутентификације, корисничких дозвола, раздвајања мреже и безбедносне политике оперативне технологије постројења. Панел са Етхернет портом није аутоматски сигуран удаљени ХМИ, нити нужно подржава сваки индустријски протокол.

Пет инжењерских промена које су учиниле ХМИ кориснијим

Историјска временска линија описује оно што се појавило. За особље у фабрици, важније питање је шта је постало могуће током смене, квара или задатка одржавања.

Од основних статусних лампица до дијагностике која се може предузети

Лампица квара говори некоме да истражи. Екран аларма може да идентификује уређај, време догађаја и релевантне вредности. Ако систем бележи секвенце догађаја и трендове, техничари могу имати бољу основу за одлучивање где да прво траже.

Разлика је важна: ХМИ представља доступне информације, али квалитет дијагностике и даље зависи од сензора, ПЛЦ програмирања, логике аларма и чувања записа. Детаљан екран не може да надокнади недостајуће или нетачне изворне податке.

Од фиксних контрола до контекстних екрана оператера

Физички панел представља своје доступне контроле у ​​фиксним позицијама. Графички ХМИ може организовати информације по задатку. Производно особље може да отвори екран статуса рада, док овлашћено особље за одржавање приступа дијагностичким страницама или подешавањима параметара.

Предност долази од смањења непотребне навигације и представљања правих информација за одређену операцију. Не захтева вештачку интелигенцију. Доследне ознаке, разумне дозволе и јасно дефинисани режими рада обично су важнији од анимиране графике.

Од основних веза контролера до шире системске интеграције

Индустријски интерфејси су деценијама комуницирали са ПЛЦ-овима. Оно што се променило је опсег доступних података, мрежних опција, софтверских алата и интеграционих архитектура. Модерна ХМИ апликација може да чита више ознака, заједно представља повезане вредности и размењује дозвољене команде са контролером.

Успешна комуникација и даље зависи од тачне ПЛЦ породице, ХМИ драјвера, подршке протокола и конфигурације. ПРОФИНЕТ, ЕтхерНет/ИП и Модбус ТЦП су примери индустријских комуникационих технологија, а не заменљиве гаранције компатибилности.

Од локалног надгледања до контролисане даљинске видљивости

Техничар који стоји код кабинета може да чита локалну таблу. На системима дизајнираним за даљинско гледање, овлашћено особље може да прегледа изабране екране или аларме са друге одобрене локације.

Даљинско гледање, даљинска дијагностика и даљинско управљање су различите функције и треба да имају различита правила приступа. НИСТ Водич за безбедност оперативне технологије разматра безбедносна разматрања за повезане индустријске системе. Директно излагање Интернету не треба третирати као подразумевани метод примене.

Од више графике до боље свести оператера

Више боја и анимација не производи нужно бољи интерфејс оператера. Екран би требало да нормалне услове, абнормална стања и потребне одговоре учини разумљивим без присиљавања оператера да претражују неповезане информације.

Приоритетни аларми, читљиве вредности, доследна навигација и уздржана употреба боја могу помоћи у постизању тог циља. Серија ISA-101 пружа смернице о дизајну ХМИ-ја и пракси животног циклуса. Употребљивост зависи од тога како је интерфејс пројектован, а не само од резолуције екрана.

Наслеђе у односу на савремени индустријски ХМИ: практично поређење

Поређење ХМИ генерација према стварним оперативним задацима

Разлика између застарелог ХМИ-а и модерног индустријског ХМИ-а најбоље се испита кроз рад који сваки уређај мора да подржава. Сама величина екрана открива врло мало о употребљивим функцијама.

Ово нису универзална правила. Неки старији системи имају софистициране функције, док новим основним панелима можда недостају. Упоредите документоване производе и апликације.

Зашто новији ХМИ није аутоматски замена

Новији екран може одговарати отвору ормарића, али не може да комуницира са постојећим ПЛЦ-ом. Можда ће бити потребан другачији инжењерски софтвер, недостајати неопходан управљачки програм контролера или не може да се отвори оригинални пројекат без конверзије. Захтеви за напајање, дубина уградње, размак конектора и фирмвер такође су важни.

Замену ХМИ-а стога треба третирати као задатак компатибилности, а не као замену екрана. Кораци за избор, тестирање и замену панела су детаљније покривени у нашемХМИ функције, водич за избор и замену.

Како ХМИ Еволутион изгледа у стварним индустријским апликацијама

Следећи примери су илустративни сценарији, а не тврдње о завршеним пројектима клијената или измереним побољшањима перформанси.

Пример 1: Надгледање линије за паковање и дијагностика квара

Замислите линију за паковање чији се транспортер зауставља током производње. На основном панелу, оператер може видети општу индикацију квара и мораће да консултује друге индикаторе или електричне цртеже да би одредио одакле да почне.

Систем конфигурисан са детаљнијом ХМИ дијагностиком може да покаже погођени део транспортне траке, аларм преоптерећења, време догађаја и повезани статус мотора. Особље за одржавање тада може да провери релевантни погон, заштитни уређај и услове рада уместо да прегледа сваки део линије у низу.

То не значи да је ХМИ идентификовао основни узрок. То значи да правилно прикупљени и представљени подаци могу учинити истрагу фокусиранијом. Корисност овог приступа зависи од програма контролера и квалитета дизајна аларма.

Пример 2: Надгледање пумпне станице и даљинска видљивост

У пумпној станици, фреквентни претварач може да регулише брзину мотора, док ПЛЦ управља логиком процеса и прима информације о раду. ХМИ може да прикаже статус пумпе, притисак, услове рада и релевантне аларме овлашћеним оператерима.

Тамо где га подржавају платформа и мрежна архитектура постројења, даљинско гледање може омогућити тиму за одржавање да прегледа оперативне информације без претходног путовања до станице. Даљински приступ и даље захтева одговарајућу дозволу и безбедносне контроле, а надзор није исто што и опрема за даљинско командовање.

Веза између контролера, интерфејса и драјвова се такође појављује у нашемРешења за енергетску индустријупреглед.

Које ХМИ технологије су успостављене, а које се тек појављују?

Успостављене индустријске ХМИ функције

Графички прикази машина, размена података контролера, прикази аларма и унос оператера су успостављене индустријске ХМИ функције. Многе платформе такође нуде евидентирање догађаја, трендове, рецепте и управљање приступом. Тачна комбинација је одређена хардвером, софтвером за време извршавања, лиценцама и конфигурацијом апликације.

Ове функције су важне јер се баве поновљивим оперативним задацима. За већину фабрика, јасни аларми и поуздана комуникација контролера су одмах кориснији од импресивне демонстрације експерименталног интерфејса.

Напредно повезивање Зависи од ХМИ платформе

Веб визуелизација, даљински приступ, ОПЦ УА, МКТТ и размена података на ивици могу да подрже шире информационе архитектуре. Не обављају сви исти посао. ОПЦ УА се користи за структурирану размену индустријских информација; МКТТ је протокол за размену порука који се често користи у архитектури дистрибуције података. ХМИ може директно да подржава технологију или систему може бити потребан мрежни пролаз или друга софтверска компонента.

Пре планирања интеграције, проверите подршку протокола и драјвера, неопходне лиценце, верзије софтвера и приступ мрежној безбедности. Поседовање Етхернет утичнице није доказ да уређај може да обавља све повезане функције.

АИ, контрола гласа и АР: могућности и ограничења

Анализа уз помоћ вештачке интелигенције може помоћи да се идентификују обрасци у доступним оперативним подацима. Гласовне команде могу бити корисне тамо где је пожељна интеракција без употребе руку, док проширена стварност може пружити контекстуалне информације о одржавању. Ове могућности нису заменљиве са обичним ХМИ алармима или навигацијом по екрану.

Индустријска бука, квалитет података, потврда команде, сајбер безбедност и захтеви за безбедност могу ограничити примену. Такве алате треба проценити кроз стварне случајеве употребе и документоване могућности производа, а не описати као стандардне карактеристике данашњих оператерских панела.

Шта ХМИ Еволутион значи за постојећу индустријску опрему

Задржите, замените лајк за лајк или модернизујте?

Старији ХМИ није аутоматски неприкладан јер постоји новија технологија. Фабрика прво треба да пита да ли панел и даље подржава своје оператере, да ли је доступан компатибилан резервни део и колико би инжењерског рада захтевала промена.

Планирана надоградња може да обезбеди нове функције, али такође може да укључи конверзију апликација, промену ожичења, тестирање аларма и заказивање застоја. Права одлука зависи од преосталог радног века машине и ризика од одржавања тренутне платформе.

Шта проверити пре планирања промене ХМИ-а

Почните са ХМИ брендом и пуним бројем дела, моделом ПЛЦ-а, методом комуникације, оригиналном резервном копијом пројекта, инжењерским софтвером и фирмвером. Важне су и уградне димензије, напајање, количина и потребан рок испоруке. Ако постојећи пројекат није доступан, идентификујте то ограничење пре него што претпоставите да ће замена бити једноставна.

За детаљан избор и провере миграције, користите повезани водич за замену изнад. У овој фази, сврха је да се утврди технички захтев, а не да се претпостави да је било који новији екран осетљив на додир еквивалентан.

ФАК

 

 

Када су се први пут појавили индустријски ХМИ?

Не постоји јединствени датум који описује сваки облик индустријске интеракције људи и машина. Физичке контроле су претходиле електронским оператерским терминалима, док су се текстуални дисплеји, графички ХМИ и екрани осетљиви на додир развијали и ширили у периодима који се преклапају. Поуздан временски оквир треба да разликује еволуцију метода интеракције од увођења специфичних комерцијалних производа.

Како су ХМИ еволуирали од текстуалних дисплеја до екрана осетљивих на додир?

Текстуални терминали су организовали податке као поруке и меније којима се приступа преко тастера. Графички дисплеји су омогућили визуелно организовање стања машина, дијаграма процеса и оперативних информација. Унос додиром је додао још један начин за навигацију тим екранима и унос дозвољених команди. Главни напредак је била боља организација информација и интеракције, а не само присуство стакла.

Која је главна разлика између наслијеђених и модерних ХМИ-а?

Новије ХМИ платформе могу понудити богатије визуализације, опсежнију дијагностику, додатне опције комуникације и контролисано даљинско гледање. Међутим, разлика зависи од специфичних модела. Неки старији уређаји имају напредне могућности, а неки новији основни панели немају. Упоредите документоване функције уместо да претпостављате да старост одређује перформансе.

Да ли савремени индустријски ХМИ захтевају интернет везу?

Не. Многи индустријски ХМИ раде у потпуности у оквиру локалног контролног система, размењујући информације са ПЛЦ-овима преко подржаних индустријских мрежа. Етхернет веза не значи нужно и приступ Интернету. Опционе удаљене услуге захтевају намерно дизајнирану мрежну архитектуру и одговарајуће безбедносне контроле.

Може ли новији ХМИ заменити старију плочу без промене ПЛЦ-а?

Понекад. Оригинални ПЛЦ може остати ако предложени ХМИ подржава потребну комуникацију контролера и ако се апликација може поново креирати или мигрирати на одговарајући начин. Датотеке пројекта, управљачки програми, фирмвер, монтажа и захтеви за напајање захтевају верификацију. Сама одговарајућа величина екрана или бренд није довољан.

Шта треба проверити пре надоградње застарелог ХМИ-ја?

Потврдите тачне ХМИ и ПЛЦ моделе, комуникационе захтеве, резервну копију пројекта, инжењерски софтвер, фирмвер, димензије инсталације и оперативна ограничења. Затим одлучите да ли еквивалентна резервна или планирана миграција боље одговара ситуацији. Одговоре треба утврдити пре него што се наручи замена панела.

Закључак: Следеће поглавље индустријских ХМИ

Индустријска ХМИ еволуција је променила начин на који оператери примају информације, навигирају опремом, истражују грешке и комуницирају са све повезанијим контролним системима. Најкориснији напредак су они који суштинске задатке чине јаснијим без додавања непотребне сложености.

За постојећу фабрику, познавање историје технологије је само почетна тачка. Стварне одлуке о опреми и даље зависе од потреба апликације, спецификација производа, компатибилности и цене промене.

СЗЦТ Аутоматион испоручује компоненте индустријске аутоматизације кроз ХМИ, ПЛЦ, драјв и сродне категорије, укључујући производе Сиеменс, АББ, Аллен-Брадлеи, Митсубисхи, Омрон и Сцхнеидер. Можешпрегледајте наш индустријски ХМИ асортиманилизатражите понудукористећи пун број дела и потребну количину. Доступност и прикладност производа треба потврдити за тачан модел.

Бесплатне консултације