Ako HMI zlepšuje priemyselnú automatizáciu: Sprievodca funkciami, integráciou PLC, výberom a výmenou

HMI sa často popisuje ako obrazovka na stroji, ale tento popis stráca svoju skutočnú hodnotu. V priemyselnej automatizácii spája rozhranie človek-stroj operátorov s informáciami a príkazmi ovládanými PLC, pohonmi, senzormi a inými riadiacimi zariadeniami. Užitočné rozhranie HMI uľahčuje pochopenie stavu stroja, ľahšie vyšetrovanie porúch a rutinné prevádzkové zmeny ľahšie spravovateľné.

Dôležitou otázkou nie je len to, čo je HMI. Inžinieri a kupujúci tiež potrebujú vedieť, ako to zapadá do riadiacej architektúry, prečo je vlastne jedno HMI vhodné pre aplikáciu a prečo výmena staršieho panela vyžaduje viac než len prispôsobenie veľkosti displeja.

Táto príručka sa zameriava na tieto praktické rozhodnutia. Vysvetľuje, ako funguje HMI, ako môže zlepšiť priemyselné operácie, čo je potrebné skontrolovať pred výberom a ako sa proces zmení, keď nahradíte staré HMI.

Čo je HMI v priemyselnej automatizácii a čo nie je?

Úloha HMI

Priemyselné HMI je operátorské rozhranie medzi ľuďmi a riadiacim systémom stroja. Môže zobrazovať hodnoty procesu, stavy stroja, alarmy, trendy, recepty, počty výroby a diagnostické informácie. Autorizovaní operátori ho môžu použiť aj na zmenu nastavených hodnôt, výber prevádzkových režimov, načítanie receptov alebo vydávanie príkazov.

HMI zvyčajne nenahrádza PLC. PLC vykonáva riadiacu logiku, zatiaľ čo HMI poskytuje relevantné údaje a poskytuje operátorovi riadený spôsob interakcie s touto logikou.

Napríklad na baliacej linke môže HMI zobrazovať rýchlosť dopravníka, počet produktov, stav pohonu a aktívny alarm. Operátor môže vybrať recept alebo požiadať o spustenie stroja, ale PLC stále vyhodnocuje podmienky a vykonáva riadiacu sekvenciu.

HMI vs PLC vs SCADA

Tieto tri technológie sa často používajú spoločne, ale ich úlohy sú odlišné.

HMI na úrovni stroja si bežne vymieňa údaje priamo s jedným alebo viacerými PLC. Systém SCADA môže zhromažďovať údaje z mnohých riadiacich jednotiek a poskytovať širšiu viditeľnosť závodu.

Pre hlbšie porovnanie systémovej úrovne si pozrite našeSprievodca PLC vs HMI vs SCADAnamiesto toho, aby sa tento článok zmenil na ďalšie porovnanie architektúry.

Ako funguje HMI v skutočnom automatizačnom systéme?

Z údajov senzora na obrazovku operátora

Bežná cesta riadenia stroja vyzerá takto:

Senzor alebo VFD → PLC → priemyselná sieť → HMI → operátor

PLC prijíma informácie o poli, spúšťa riadiaci program a sprístupňuje vybrané tagy alebo registre HMI. HMI prevádza tieto hodnoty na zrozumiteľné obrazovky, stavové indikátory, alarmy, trendy a ovládacie prvky.

Smer funguje aj opačne:

Vstup operátora → HMI → PLC → aktuátor alebo pohon

Ak operátor zmení povolenú žiadanú hodnotu na HMI, HMI zapíše požadovanú hodnotu do ovládača. Logika PLC potom určuje, ako sa táto hodnota použije. Tento rozdiel je dôležitý, pretože HMI je interakčná vrstva, nielen dotyková obrazovka, ktorá odosiela nekontrolované príkazy priamo do zariadenia.

Aké informácie si HMI vymieňa?

Typické údaje HMI spadajú do troch skupín.

Údaje z monitorovaniazahŕňa stav stroja, otáčky motora, teplotu, tlak, výrobné počty a procesné hodnoty.

Vstupy operátoramôže zahŕňať požadované hodnoty, výber režimu, výber receptu, požiadavky na resetovanie alebo príkazy na spustenie a zastavenie.

Diagnostické informáciezahŕňa alarmy, chybové kódy, stav zariadenia, správy o údržbe a historické udalosti.

Presné údaje závisia od aplikácie a programu regulátora. Jednoduchý samostatný stroj môže používať len niekoľko obrazoviek, zatiaľ čo HMI výrobnej linky môže vyžadovať rozsiahle funkcie alarmov, trendov, receptúr a údržby.

Spoločné komunikačné rozhrania HMI

Fyzický ethernetový port automaticky neznamená, že dve zariadenia môžu komunikovať. Inžinieri by mali oddeliť tri otázky:

Aké fyzické rozhranie je k dispozícii? Aký protokol sa používa? Podporuje HMI požadovaný ovládač ovládača?

V závislosti od automatizačnej platformy môže komunikácia HMI zahŕňať Ethernet, sériové pripojenia, PROFINET, EtherNet/IP, Modbus TCP, OPC UA alebo iné protokoly.

Pred výberom HMI si overte presný model PLC, požadovaný spôsob komunikácie, podporovaný ovládač HMI, požiadavky na port a inžiniersky softvér. Je to spoľahlivejšie ako predpokladať kompatibilitu len z názvu značky alebo typu konektora.

Ako HMI zlepšujú priemyselnú automatizáciu v praxi

Hodnota HMI je ľahšie pochopiteľná, keď je každá funkcia spojená s prevádzkovým výsledkom.

Rýchlejšia detekcia porúch a odstraňovanie problémov

Keď sa stroj zastaví, užitočné HMI môže zobraziť aktívny alarm, čas výskytu, súvisiaci stav zariadenia, chybový kód a najnovšie informácie o trendoch. To môže pomôcť personálu údržby zúžiť problém pred kontrolou každého komponentu.

Ak sa napríklad vypne pohon dopravníka, HMI môže zobraziť poruchu pohonu spolu so spätnou väzbou rýchlosti a stavom stroja v čase udalosti. HMI neopraví disk, ale môže skrátiť cestu od „linky zastavenej“ na „toto je oblasť, ktorú musíme preskúmať“.

Konzistentnejšia prevádzka stroja

Štandardné obrazovky, schválené nastavené hodnoty, recepty, používateľské oprávnenia a riadené prevádzkové kroky môžu znížiť zbytočné rozdiely medzi operátormi a zmenami. Cieľom nie je odstrániť ľudskú chybu. Ide o to, aby bol povolený prevádzkový proces prehľadnejší a konzistentnejší.

Rýchlejšie zmeny produktov

Aplikácie založené na receptoch môžu obmedziť opakované manuálne zadávanie parametrov. Pri balení, spracovaní potravín a dávkových aplikáciách môže operátor vybrať schválenú receptúru produktu a overiť nový stav stroja namiesto samostatného zadávania mnohých hodnôt.

Lepšie rozhodnutia o údržbe

Historické alarmy, prevádzkové hodiny, opakujúce sa chyby, trendy a diagnostické obrazovky môžu pomôcť tímom údržby identifikovať vzory. Ak sa motor opakovane vypne za rovnakých prevádzkových podmienok, môže trend alebo história udalostí pomôcť technikom preskúmať príčinu s väčším kontextom.

Vzdialená diagnostika a podpora

Niektoré systémy umožňujú vzdialený prístup HMI alebo vzdialenú diagnostickú podporu. To môže pomôcť inžinierovi závodu, konštruktérovi strojov alebo systémovému integrátorovi skontrolovať informácie o stroji bez toho, aby boli fyzicky pri paneli. Vzdialený prístup by mal stále spĺňať požiadavky na kybernetickú bezpečnosť lokality, vrátane vhodnej autentifikácie, povolení, dizajnu siete a segmentácie.

Hodnota HMI by sa preto mala hodnotiť podľa prevádzkových výsledkov, nie iba podľa špecifikácií obrazovky.

Kde sa používajú priemyselné HMI?

Priemyselné HMI sa používajú všade tam, kde operátori potrebujú jasnú interakciu s automatizovaným zariadením.

Indiskrétna výroba a balenie, bežne zobrazujú stavy stroja, informácie o dopravníku, stav VFD, recepty, alarmy a ovládacie prvky prepínania.

Inenergetické a úžitkové aplikácieHMI môžu poskytovať prehľad o údajoch ovládača, stave zariadenia, procesných hodnotách, pohonoch, alarmoch a vybraných vzdialených funkciách. nášRiešenia pre energetický priemyselukazuje, ako môžu PLC, HMI a VFD produkty zapadnúť do týchto prostredí.

Inriadenie procesov a životného prostredia, operátori môžu monitorovať teplotu, tlak, vlhkosť, stav dávky, trendy a alarmy.

Prevýrobcov strojov a výrobcov OEM, Výber HMI ovplyvňuje aj uvedenie do prevádzky, štandardizáciu operátora, kompatibilitu PLC, dizajn panelov a budúce plánovanie náhradných dielov.

Ako si vybrať správne priemyselné HMI: Praktický kontrolný zoznam

Výber HMI by mal začať systémovými požiadavkami, nie najväčšou obrazovkou alebo najnižšou jednotkovou cenou.

Jedna oblasť si zaslúži zvýšenú pozornosť: kompatibilita softvéru a firmvéru. Náhradný panel môže pasovať do krytu a používať správny komunikačný port, ale stále si vyžaduje konverziu projektu, iné technické prostredie alebo prácu s firmvérom. Skontrolujte si presnú generáciu a verziu namiesto toho, aby ste považovali rad produktov za jednu zameniteľnú platformu.

Máte už číslo dielu HMI?Ak namiesto navrhovania nového systému získavate existujúcu jednotku, môžete prejsť priamo na kontrolu presného modelu a dostupnosti. Prezrite si našeSortiment produktov HMIalebo si pripravte informácie v kontrolnom zozname výmeny nižšie.

Nový projekt HMI verzus staršia výmena HMI: Proces výberu je odlišný

Pre nový projekt automatizácie

Nový projekt dáva inžinierskemu tímu väčšiu slobodu. Praktická objednávka je:

Požiadavky aplikácie → Architektúra PLC → komunikácia → Funkcie HMI → displej a prostredie → softvér → životný cyklus

Cieľom je vybrať platformu, ktorá sa hodí k stroju a zároveň zostane udržiavateľná počas jeho očakávanej životnosti.

Pre existujúci stroj

Výmena začína od nainštalovaného systému, nie od ideálnej novej špecifikácie.

Použite túto objednávku:

Existujúce číslo dielu HMI → PLC alebo ovládač → záloha projektu → komunikácia → firmvér a softvér → výrez a konektory → dostupnosť náhrady

Ak je stroj mimo prevádzky, bezprostrednou prioritou môže byť obnovenie prevádzky s minimálnymi technickými zmenami. Ak sa plánuje výmena, môže byť viac času na vyhodnotenie novšej platformy.

Prečo podobne vyzerajúce HMI nemusí byť kompatibilné

Dva panely môžu mať rovnakú veľkosť displeja a stále sa líšia v niekoľkých dôležitých smeroch.

Hardvérové ​​rozdiely môžu zahŕňať rozmery výrezu, požiadavky na napájanie, konektory a montážnu hĺbku. Rozdiely v komunikácii môžu zahŕňať podporu protokolov a ovládačov. Softvérové ​​rozdiely môžu zahŕňať firmvér, inžiniersky softvér, verziu runtime a požiadavky na konverziu projektu. Rôzne generácie v rámci tej istej značky môžu tiež používať rôzne vývojové prostredia.

Rovnaká veľkosť obrazovky neznamená pokles výmeny.

Tu sa stáva užitočná príručka špecifická pre značku. Ak pracujete so zariadením Rockwell, našeAllen-Sprievodca výberom a výmenou Bradley PanelViewpokrýva rodiny PanelView a ďalšie otázky týkajúce sa softvéru, firmvéru a katalógových čísel, ktoré sa vzťahujú na daný ekosystém.

Aké informácie by ste si mali pripraviť pred zakúpením náhradného HMI?

Úplná žiadosť pomáha znižovať počet tam a späť predtým, ako sa bude môcť prediskutovať dostupnosť alebo kompatibilita.

Ak už máte číslo dielu alebo jasnú fotografiu typového štítku, priložte ich k vašej požiadavke. Pre náhradný projekt je obzvlášť užitočný model PLC a stav zálohy projektu.

Bežné chyby pri výbere HMI

Výber len podľa veľkosti obrazovky.Veľkosť displeja hovorí veľmi málo o komunikácii, softvéri, montáži alebo kompatibilite projektu.

Predpoklad rovnakej značky znamená automatickú kompatibilitu.Generácie produktov, ovládače ovládačov, inžiniersky softvér a firmvér sa môžu meniť v rámci toho istého výrobcu.

Ignorovanie súboru projektu a inžinierskeho softvéru.Mechanicky kompatibilná náhrada môže stále vytvárať dodatočné inžinierske práce, ak nie je možné preniesť existujúcu aplikáciu priamo.

Ignorovanie životného cyklu produktu.HMI, ktoré rieši dnešný problém, môže neskôr spôsobiť problém s náhradnými dielmi, ak sa nezohľadní stav životného cyklu a budúca dostupnosť.

Pridanie vzdialeného prístupu bez bezpečnostného plánu.Vzdialené funkcie by mali byť navrhnuté spolu s používateľskými oprávneniami, autentifikáciou, sieťovou architektúrou a bezpečnostnou politikou závodu.

Kedy by ste mali nahradiť Like za Like a kedy by ste mali upgradovať?

Neexistuje jediná správna odpoveď. Rozhodnutie závisí od prestojov, kompatibility, inžinierskych zdrojov, zostávajúcej životnosti stroja a rizika podpory.

Novšie HMI nie je automaticky lacnejšou možnosťou. Migrácia môže zahŕňať softvér, programovanie, zmeny siete, modifikáciu panelov, overovanie a prestoje vo výrobe. Na druhej strane, opakované získavanie zastaraných panelov môže byť natoľko zložité, že plánovaná aktualizácia je praktickejšia.

Ako automatizácia SZCT podporuje výber a výmenu HMI

SZCT Automation dodáva produkty priemyselnej automatizácie cez HMI, PLC, VFD a súvisiace kategórie riadenia. Náš aktuálny rad HMI zahŕňa produkty od spoločností ABB, Allen{1}}Bradley, Mitsubishi, Omron, Schneider a Siemens.

Ak už poznáte požadované číslo dielu, začnite s príslušnou kategóriou značky a skontrolujte presný model. Ak vymieňate starší ovládací panel, uveďte celé číslo dielu, fotografiu typového štítku, model PLC, množstvo a všetky známe informácie o komunikácii alebo projekte.

V prípade technických otázok špecifických pre značku použite radšej naše súvisiace technické príručky, než aby ste každé HMI považovali za vzájomne zameniteľné. Ďalším krokom pri získavaní produktov je identifikácia presnej požiadavky na hardvér a následné potvrdenie dostupnosti prostredníctvomVyžiadajte si cenovú ponuku.

Záver

Výber priemyselného HMI by mal začať aplikáciou, architektúrou riadenia a požiadavkami na kompatibilitu, nie len veľkosťou obrazovky. Pre nové projekty navrhujte od systémových požiadaviek dopredu. V prípade výmeny zastaraného produktu postupujte smerom od nainštalovaného čísla dielu, ovládača, softvéru, komunikácie a fyzickej inštalácie.

Ak nahrádzate existujúci HMI, najprv si zozbierajte informácie z typového štítku. Tento jediný krok môže zabrániť mnohým najbežnejším chybám pri výbere a získavaní zdrojov.

FAQ

 

 

Čo je HMI v priemyselnej automatizácii?

HMI je rozhranie operátora používané na vizualizáciu informácií o stroji alebo procese a zadávanie autorizovaných príkazov. Bežne si vymieňa údaje s PLC alebo iným ovládačom a môže zobrazovať stav, alarmy, trendy, recepty a diagnostické informácie.

Ako komunikuje HMI s PLC?

HMI komunikuje cez podporované fyzické rozhranie, protokol a ovládač ovládača. V závislosti od platformy to môže zahŕňať Ethernet, sériovú komunikáciu, PROFINET, EtherNet/IP, Modbus TCP, OPC UA alebo inú podporovanú metódu.

Aký je rozdiel medzi HMI a PLC?

PLC primárne vykonáva riadiacu logiku. HMI primárne prezentuje informácie a poskytuje operátorom riadený spôsob interakcie s automatizačným systémom. Často spolupracujú, ale plnia rôzne systémové úlohy.

Môže HMI spolupracovať s PLC od iného výrobcu?

Niekedy áno. Komunikácia medzi značkami závisí od podpory protokolov, dostupných ovládačov HMI, konfigurácie kontroléra a konkrétneho použitého hardvéru a softvéru. Nepredpokladajte kompatibilitu iba z ethernetového pripojenia.

Dá sa zastarané HMI nahradiť novším modelom?

Často, ale novší model nemusí byť priamou náhradou. Pred rozhodnutím o výmene alebo migrácii skontrolujte komunikáciu, ovládače, firmvér, inžiniersky softvér, konverziu projektu, výrez panela, napájanie, konektory a existujúce PLC.

Aké informácie sú potrebné na identifikáciu náhradného HMI?

Začnite s výrobcom, kompletným číslom dielu, fotkou na typovom štítku, modelom PLC, spôsobom komunikácie, stavom zálohy projektu, informáciami o montáži, množstvom a požadovaným dátumom dodania.

Bezplatná konzultácia