Спочатку більшість вбудованих додатків HMI були призначені для виконання конкретних завдань на одному пристрої. Типовий вбудований HMI буде використовуватися для заміни кнопок, індикаторів, аналогових датчиків і коліщатків на простій панелі оператора машини. Він зв’язуватиметься з контролером машини (зазвичай програмованим логічним контролером (PLC)) через низьку-послідовну лінію зв’язку та не спілкуватиметься з іншими пристроями, контролерами чи комп’ютерами.
Програмування цих базових вбудованих HMI виконується на ПК, а скомпільована програма завантажується в HMI через послідовний зв’язок. Вбудовані HMI використовують власні операційні системи (ОС) і апаратне забезпечення, що може бути дорогим. Після програмування вбудований HMI не може бути модифікований або змінений, якщо він не перепрограмований на ПК, HMI не вимикається та не завантажується нова програма.
Незважаючи на ці високі витрати та обмеження, вбудовані HMI пропонують величезні покращення в гнучкості, продуктивності та вартості порівняно з існуючими рішеннями жорсткого-проводового інтерфейсу оператора.
Найбільша економія досягається за рахунок усунення входів і виходів PLC для всіх пристроїв інтерфейсу оператора. З пристроями інтерфейсу оператора, які-монтуються на провідній панелі, для кожної кнопки потрібен відповідний дискретний вхід ПЛК, кожне світло керується дискретним виходом ПЛК, для кожного лічильника потрібен аналоговий вихід ПЛК, а кожен коліщатко та потенціометр підключено до аналогового входу ПЛК. Це не тільки було дуже дорого наперед, але це був кошмар.
За допомогою провідного інтерфейсу оператора для простого додавання світлових індикаторів потрібно свердлити отвори на передній панелі корпусу, установити світлові лампи та їхні таблички з іменами, підключити світлові лампи до виходів ПЛК і перепрограмувати ПЛК. це припускає, що є достатньо місця на передній панелі та запасні виходи ПЛК. Навпаки, завдання перепрограмування HMI та PLC для додавання додаткових символів індикаторів відносно просте.
Для машин та інших додатків, які потребують великої кількості кнопок, індикаторів, датчиків, коліщатків чи потенціометрів-усі з відповідними вводами/виходами ПЛК-вбудовані HMI можуть забезпечити значну економію коштів. Крім того, вбудовані HMI можуть надавати розширені функції, такі як тренди та діаграми, які можуть замінити реєстратори діаграм.
Еволюція HMI
Для того, щоб еволюціонувати від ізольованого базового інтерфейсу оператора машини до розширеної системи, вбудовані HMI використовують ті самі технологічні зміни, які спонукали до еволюції систем SCADA (тобто ПК та операційних систем Windows).
На початку 1990-х на фабриках і заводах з’явилися комп’ютери, які часто розміщували SCADA та подібне програмне забезпечення в диспетчерських. Пізніше в столітті промислові ПК були представлені, щоб дозволити просунутим додаткам HMI мігрувати на виробництво.
Після деякого початкового небажання на ринку через низьку-продуктивність у реальному часі та часті перезавантаження Windows, ці розширені HMI-на базі ПК стали стандартом де-факто, ставши посмертним дзвоном для власної SCADA та інших передових систем HMI.
Наступна революція відбулася у суміжних областях пропускної здатності та мереж. Завдяки розширенню можливостей Ethernet, пропускна здатність значно зросла, дозволяючи системам легко з’єднуватися між собою, таким чином покінчивши з роз’ємами автоматизації.
Запровадження таких мережевих стандартів, як TCP/IP, і все більш відкритої архітектури SCADA на базі ПК- дозволило все більшій кількості віддалених пристроїв, як-от ноутбуків і офісних ПК, отримувати доступ до інформації цеху.
Після появи ПК-SCADA, впровадження платформи ОС Microsoft Windows CE дозволило розробникам надати багато інструментів і можливостей ПК-систем SCADA для широкого спектру віддалених пристроїв меншої ємності. Як наслідок, багато постачальників конкурували за створення недорогих-платформ, знижуючи ціни на апаратне забезпечення.
У той же час Інтернет проклав шлях для обміну інформацією між широким спектром апаратних платформ, включаючи вбудовані HMI, ПЛК і системи SCADA. Вбудовані та вдосконалені пакети програмного забезпечення HMI почали пропонувати віддалений доступ, спочатку з браузерів, а потім із програм. Це було більше, ніж просто фактором зручності, оскільки надання операторам і менеджерам можливості переглядати інформацію з будь-якого місця допомогло заводам працювати ефективніше з меншими затратами праці.
Завдяки застосуванню Windows CE та її вбудованої Windows-спадкоємця як стандартної операційної системи вбудовані HMI виглядають і функціонують більше як просунуті пакети програмного забезпечення HMI на основі ПК- і Windows-. Для багатьох користувачів вбудовані HMI тепер більш ніж достатні для їхніх програм, дозволяючи їм переходити від ПК-HMI. Це призводить до величезної економії коштів, оскільки все, що пов’язано з вбудованим HMI, набагато дешевше, включаючи програмне забезпечення для програмування, ліцензії на виконання, щорічну плату за обслуговування програмного забезпечення та цільові платформи.
Для використання ПК-HMI у промисловому середовищі потрібен промисловий ПК і монітор. Завдяки вбудованому HMI промислово вдосконалена платформа може виконувати ту саму роль за значно менших витрат. Сучасне вбудоване програмне забезпечення HMI може розміщуватися на вбудованих платформах з обмеженою обчислювальною потужністю, пам’яттю та іншими апаратними ресурсами, але все ще надавати розширені функції, такі як-дружній графічний інтерфейс, віддалений доступ і-звітування в реальному часі та тенденції ключових показників ефективності.
Віддалений доступ і-зручні інтерфейси
Інженери та оператори очікують, що така ж простота використання та функціональність, яку вони отримують від своїх персональних пристроїв, будуть присутні в їхньому робочому середовищі, особливо коли мова йде про HMI. Оскільки сучасні смартфони та планшети висувають очікування користувачів щодо бездротового підключення, графічних інтерфейсів і чудової мобільності, не дивно, що споживча електроніка стає основною силою промислового HMI. Насправді багато організацій скорочують витрати, запроваджуючи політику «Принеси свій власний пристрій» (BYOD), яка дозволяє виробничому персоналу використовувати власні смартфони та планшети як мобільний HMI.
Користувачі HMI тепер вимагають єдиного інтерфейсу оператора на всіх пристроях. Вони хочуть, щоб програмне забезпечення HMI-будь то вбудоване чи-на базі ПК-забезпечувало однакову роботу панелі керування на різних типах апаратного забезпечення, від вбудованих екранів HMI до смартфонів і планшетів, незалежно від операційної системи.
У відповідь ряд вбудованих програмних пакетів HMI тепер пропонують ці можливості. Ці програмні рішення створюють програми для вбудованих пристроїв HMI, доступ до яких можна отримати з ПК, інших вбудованих HMI, смартфонів і планшетів.
Завдяки підтримці HTML5 ці рішення HMI легко доступні на головному екрані HMI, але розміри підходять для кожного пристрою, який підтримує стандарт HTML5. Стандарт HTML5 звільняє користувачів від повільного завантаження Інтернет-браузера або місяців очікування створення додатків для їх конкретного пристрою, оскільки він дозволяє постачальникам програмного забезпечення вбудованого HMI швидко розгортати додаток практично на будь-якому смартфоні чи планшеті. Оскільки політика BYOD стає все більш поширеною, підтримка HTML5 стане обов’язковою, оскільки персонал використовує кілька пристроїв на роботі та потребує програм, які перевершують браузери.
Щоб підвищити ефективність роботи персоналу, дані мають бути представлені однаково на всіх пристроях, але й доступ до них та керування ними має бути простим. Хоча технологія мульти{1}}дотику може здатися ще однією функцією «я теж», насправді вона допомагає користувачам виконувати команди втричі швидше, ніж традиційні одно-сенсорні екрани.
Оскільки для отримання інформації використовується все більше і більше портативних пристроїв, користувачам потрібен знайомий і швидкий спосіб взаємодії з даними. Мульти{1}}дотик передає знайомі можливості смартфонів і планшетів у промислові програми, такі як прокручування, масштабування, обертання об’єктів і-деталізація. Замість того, щоб витрачати дорогоцінний час на переміщення між екранами зі спадними-меню та командами в надзвичайних ситуаціях, користувачі мульти-дотику можуть знайти необхідну інформацію, потім збільшити масштаб проблемної області та внести зміни за лічені секунди.
Майбутнє навколо нас
Прогрес у HMI розширив спектр інтерфейсних пристроїв промислової автоматизації, і оскільки програми стають більш інтегрованими, цілком можливо, що одного разу його замінять новим терміном, таким як візуалізація. Ця можливість може бути ще більшою, коли йдеться про вбудований HMI.
Дні ізольованих, дорогих і запатентованих HMI з обмеженою функціональністю та доступом лише для користувача перед машиною швидко добігають кінця. Сучасні вбудовані програми HMI пропонують багато можливостей SCADA та інших просунутих систем HMI, але за набагато привабливішою ціною, особливо для додатків-на заводах, які потребують промислово покращеної платформи.
Незважаючи на те, що в деяких випадках оператори все ще будуть потрібні в цехах, поширення віддалених пристроїв HMI, які спілкуються з локальними контролерами та HMI, значно підвищить мобільність і продуктивність працівників. Це майбутнє не замінить потребу в людях, але значно розширить їх охоплення на багатьох заводах і заводських територіях, дозволяючи їм швидко застосовувати свій досвід для покращення операцій за потреби.