Utvikling av automatisering, HMI og OIT-grensesnitt

HMI-er og andre operatørgrensesnittenheter er designet for å fungere i tøffe miljøer og kombinere de beste elementene fra tradisjonelle grensesnitt med moderne kommersielt tilgjengelig teknologi.

Industrielle maskin- og prosessautomatiseringssystemer må overvåke forhold, gi kommandoer til utstyr og koordinere kontroll. Utviklere implementerer disse funksjonene ved å kombinere et bredt spekter av industrielle automasjonsteknologier, som sensorer og instrumenter, input/output (I/O)-moduler og digitale kontroller. Selv de mest avanserte maskinene fungerer imidlertid ikke alene, noe som betyr at en form for operatørgrensesnitt må leveres med automatiseringssystemet.

De elektroniske enhetene som lar operatører kommunisere med automatiserte systemer kalles sammen menneskelig maskingrensesnitt (HMI)… Noen ganger kan mer spesialiserte enheter innebygd i en annen dataplattform enn en PC påkalles operatørgrensesnittterminal (OIT).

Integreringen av HMI-er og OIT-terminaler i automasjonssystemer er kritisk av mange grunner. De tilbyr mange flere grensesnittalternativer enn enkle panelenheter, og hvis endringer må gjøres, kan HMI eller OIT vanligvis rekonfigureres eller omprogrammeres til en lavere kostnad.

Imidlertid har denne utvidede funksjonaliteten til operatørgrensesnittet fortsatt noen ulemper og øker kostnadene for HMI og kompliserer vedlikeholdet. For å overvinne disse manglene er de nyeste HMI-ene designet med utprøvde tradisjonelle løsninger som bruker de nyeste kommersielt tilgjengelige teknologiene.

Svakheter ved tradisjonelle HMI- og OIT-terminaler

Den første generasjonen av HMI og OIT ble designet for å tillate brukere å starte og stoppe enheter, forstå systemdrift og gjøre endringer.

Funksjoner som alarm- og hendelseslogging, lagring av historiske data og trending har blitt lagt til gjennom årene. HMI- og OIT-terminalkonfigurasjoner kan kopieres og lagres, og nye enheter kan distribueres relativt raskt hvis den originale enheten er skadet eller ute av drift.

Med forbedrede nettverksmuligheter, spesielt Ethernet og Wi-Fi, trenger ikke lenger HMI-er å installeres i umiddelbar nærhet av ressurser. Flere HMI-er kan installeres på et passende sted som kontrollrom, bil og kontorer.

Disse HMI-ene, sammen med OIT-terminaler, hadde mange fordeler i forhold til kablede paneler, men de hadde også flere ulemper.

Eksempler inkluderer følgende:

• begrensninger pålagt av spesiell maskinvare og programvare,
• høye startkostnader,
• løpende vedlikeholds- og vedlikeholdskostnader,
• kompleksitet og kostnad for lisensadministrasjon,
• kostbar opplæring av teknikere og operatører,
• kompleksiteten ved å integrere flere plattformer,
• tilbakestående teknologier.

Operatørgrensesnittterminaler, typisk ad hoc og lukkede systemer, blir raskt erstattet av mer åpne alternativer. Alle bilder med tillatelse fra Opto 22

Spesialiserte OIT-terminaler vil sannsynligvis bruke spesiell maskinvare og programvare. Produsenter tilbyr disse enhetene for å gi tilstrekkelig kontroll over administrasjonssystemets grensesnitt i en relativt selvstendig design.

Fordi enhetene er designet spesielt for det industrielle markedet, kan de ikke høste kommersielle fordeler i den grad de vanligvis brukes til forbrukerelektronikk, og er derfor dyrere i forhold til pris/kvalitet. Imidlertid er de tradisjonelt designet for industrielle miljøer og gir en praktisk og pålitelig løsning.

På grunn av tilgjengeligheten av mer avanserte PC-baserte HMI-er, oppleves dette utstyret som god valuta for pengene sammenlignet med tidligere løsninger og gir brukeren fleksibilitet og tilkoblingsmuligheter. En av ulempene var imidlertid det økte behovet for løpende service og vedlikehold.

Brukere forventer nå perfekt grafikk, hyppige gratis oppdateringer og forbedringer av operativsystemet og enhetsapplikasjonene.

Avansert forbrukerelektronikk har fått sluttbrukere til å stole på multimedia og intuitiv HMI på alle typer enheter med praktisk mobiltilgang. Groov Edge-plugin-modulen er designet for Ethernet- og USB-tilkobling og gjør det mulig for utviklere å lage tilkoblings- og datadrevne applikasjoner for automatiserte enheter og tingenes internett (IoT).

Innovasjon i det industrielle markedet har imidlertid vært noe tregere siden det er relativt lite sammenlignet med det mye større forbrukermarkedet – for ikke å nevne mye mer konservativt enn det eksklusive markedet for personlig elektronikk.

Nye HMI-teknologier

Den siste generasjonen av HMI adresserer hver av disse manglene ved å tilpasse kommersielle teknologier, innlemme og bygge videre på de beste egenskapene til tidligere generasjoner av HMI- og OIT-terminaler.

Mulige fordeler:

Åpen kildekode-teknologi: Ideelt sett kombinerer en moderne HMI påliteligheten og brukervennligheten til en tradisjonell OIT-terminal med ytelsen og kostnadene til en PC-basert HMI.

Denne kombinasjonen er mulig hvis maskinvareplattformen er basert på et åpen kildekode-sanntidsoperativsystem som Linux som ikke krever noen anskaffelseskostnader eller lisensavgifter.

Lite fotavtrykk, hot-swappable komponenter kan gjøre denne plattformen enkel å betjene. Den godt utformede maskinvaren gjør at den kan brukes selv i tøffe industrielle miljøer samtidig som den gir ytelse i PC-klassen.

Tilgjengelig konfigurasjon: Tilpasning er mulig, men ikke nødvendig, ettersom moderne HMI-utstyr inkluderer innebygde standardfunksjoner for å møte de fleste behov.

PC-programvare for HMI-konfigurasjon er rimelig og krever ingen restriksjoner på lisensavgifter. Sluttbrukeren kan fokusere på å bruke HMI der det er mest hensiktsmessig uten å bekymre seg for markering eller kjøretidsbegrensning.

Brukervennlighet: Et sett med utviklingsalternativer gjør den avanserte HMI lett tilgjengelig for nye utviklere for å bygge grunnleggende applikasjoner, men kan utvides fullt ut for erfarne programmerere å utvikle sine egne applikasjoner med ekstra sikker tilgang til skallet.

OEM-er trenger ofte denne fleksibiliteten for å programmere maskinorienterte algoritmer og til og med tilpassede algoritmer i C/C++, Python og andre språk.

Integrert skjerm og fleksible porter: Den integrerte skjermen tilgjengelig på enkelte enheter kan være mer enn nok HMI for mange applikasjoner, selv om HDMI-tilkoblingen lar en større lokal skjerm brukes om nødvendig. I tillegg gjør flere Ethernet- og USB-porter og I/O-moduler det enkelt å koble til alle operativsystemer eller operativsystemer.

Nettverks- og skytilkobling: Moderne HMI-er kan gi enda mer kraft når brukere bruker nettverks- og skytilkobling. Data kan trygt deles mellom databaser og systemer, og HMI-visualisering kan utvides til enhver autorisert datamaskin eller mobilenhet. som kan være vert for en nettleser .

Mobile enheter: Mobilitet er et annet nøkkelelement i moderne HMI-er. Når baseenheten er installert og konfigurert, kan enhver mobil enhet trygt koble til og bli et annet menneske-maskin-grensesnitt, noe som gir teknikere og operatører større fleksibilitet. Utviklere kan fokusere mer på å vedlikeholde og administrere HMI mens de eliminerer kostnadene og kompleksiteten til de underliggende plattformene.

Den siste generasjonen av HMI kombinerer de beste egenskapene til tradisjonelle produkter med moderne åpen kildekode maskinvare, programvare og nettverksteknologier for å møte disse utfordringene.

Fordi disse nye HMI-ene enkelt og sømløst kan kobles til nettverk og distribueres på en hvilken som helst typisk mobilenhet, oppdager sluttbrukere at avansert teknologi oppfyller deres behov til en pris de har råd til.

Benson Hoagland, visepresident for markedsføring, Opto 22 (et produksjonsselskap som spesialiserer seg på maskinvare- og programvareprodukter for industriell automasjon, fjernovervåking og datainnsamling).