Kā HMI uzlabo rūpniecisko automatizāciju: funkcijas, PLC integrācija, atlases un nomaiņas rokasgrāmata

HMI bieži tiek aprakstīts kā mašīnas ekrāns, taču šim aprakstam trūkst tā patiesās vērtības. Rūpnieciskajā automatizācijā cilvēka un mašīnas saskarne savieno operatorus ar informāciju un komandām, ko apstrādā PLC, diskdziņi, sensori un citas vadības ierīces. Noderīgs HMI ļauj vieglāk saprast iekārtas statusu, vieglāk izmeklēt kļūdas un vieglāk pārvaldīt ikdienas darbības izmaiņas.

Svarīgs jautājums nav tikai tas, kas ir HMI. Inženieriem un pircējiem arī jāzina, kā tas iekļaujas vadības arhitektūrā, kas faktiski padara vienu HMI piemērotu lietojumprogrammai un kāpēc vecāka paneļa nomaiņai ir nepieciešams vairāk nekā displeja izmēra atbilstība.

Šajā rokasgrāmatā galvenā uzmanība ir pievērsta šiem praktiskiem lēmumiem. Tajā ir paskaidrots, kā darbojas HMI, kā tas var uzlabot rūpnieciskās darbības, kas jāpārbauda pirms tā izvēles un kā process mainās, nomainot mantoto HMI.

Kas ir HMI rūpnieciskajā automatizācijā un kas tas nav?

HMI loma

Rūpnieciskais HMI ir operatora saskarne starp cilvēkiem un mašīnas vadības sistēmu. Tas var parādīt procesa vērtības, iekārtas stāvokļus, trauksmes signālus, tendences, receptes, ražošanas apjomus un diagnostikas informāciju. Pilnvaroti operatori to var izmantot arī, lai mainītu uzdotās vērtības, atlasītu darbības režīmus, ielādētu receptes vai izdotu komandas.

HMI parasti neaizstāj PLC. PLC izpilda vadības loģiku, savukārt HMI uzrāda attiecīgos datus un sniedz operatoram kontrolētu veidu, kā mijiedarboties ar šo loģiku.

Piemēram, uz iepakošanas līnijas HMI var parādīt konveijera ātrumu, produktu skaitu, piedziņas statusu un aktīvo trauksmi. Operators var izvēlēties recepti vai pieprasīt iekārtas iedarbināšanu, bet PLC joprojām novērtē apstākļus un izpilda vadības secību.

HMI vs PLC vs SCADA

Šīs trīs tehnoloģijas bieži tiek izmantotas kopā, taču to lomas ir atšķirīgas.

Mašīnas līmeņa HMI parasti apmainās ar datiem tieši ar vienu vai vairākiem PLC. SCADA sistēma var vākt datus no daudziem kontrolieriem un nodrošināt plašāku iekārtas redzamību.

Lai iegūtu dziļāku sistēmas līmeņa salīdzinājumu, skatiet mūsuPLC vs HMI vs SCADA rokasgrāmatanevis pārvērst šo rakstu par citu arhitektūras salīdzinājumu.

Kā HMI darbojas reālā automatizācijas sistēmā?

No sensora datiem uz operatora ekrānu

Kopējais mašīnas vadības ceļš izskatās šādi:

Sensors vai VFD → PLC → rūpnieciskais tīkls → HMI → operators

PLC saņem lauka informāciju, izpilda vadības programmu un padara atlasītos tagus vai reģistrus pieejamus HMI. HMI pārvērš šīs vērtības saprotamos ekrānos, statusa indikatoros, trauksmēs, tendencēs un darbības vadīklās.

Virziens darbojas arī pretējā virzienā:

Operatora ievade → HMI → PLC → izpildmehānisms vai piedziņa

Ja operators maina HMI atļauto uzdoto vērtību, HMI ieraksta kontrolierim pieprasīto vērtību. Pēc tam PLC loģika nosaka, kā šī vērtība tiek izmantota. Šī atšķirība ir svarīga, jo HMI ir mijiedarbības slānis, nevis vienkārši skārienekrāns, kas sūta nekontrolētas komandas tieši uz aprīkojumu.

Ar kādu informāciju HMI apmainās?

Tipiski HMI dati iedalās trīs grupās.

Monitoringa datiietver iekārtas stāvokli, motora ātrumu, temperatūru, spiedienu, ražošanas apjomu un procesa vērtības.

Operatora ievadesvar ietvert uzdotās vērtības, režīma izvēli, receptes izvēli, atiestatīšanas pieprasījumus vai palaišanas un apturēšanas komandas.

Diagnostikas informācijaietver trauksmes signālus, kļūdu kodus, ierīces statusu, apkopes ziņojumus un vēsturiskus notikumus.

Precīzi dati ir atkarīgi no lietojumprogrammas un kontrollera programmas. Vienkārša atsevišķa iekārta var izmantot tikai dažus ekrānus, savukārt ražošanas līnijas HMI var pieprasīt plašas trauksmes, tendences, receptes un apkopes funkcijas.

Kopējās HMI komunikācijas saskarnes

Fizisks Ethernet ports automātiski nenozīmē, ka divas ierīces var sazināties. Inženieriem vajadzētu nošķirt trīs jautājumus:

Kāds fiziskais interfeiss ir pieejams? Kāds protokols tiek izmantots? Vai HMI atbalsta nepieciešamo kontrollera draiveri?

Atkarībā no automatizācijas platformas HMI komunikācija var ietvert Ethernet, seriālos savienojumus, PROFINET, EtherNet/IP, Modbus TCP, OPC UA vai citus protokolus.

Pirms HMI izvēles pārbaudiet precīzu PLC modeli, nepieciešamo sakaru metodi, atbalstīto HMI draiveri, porta prasības un inženierijas programmatūru. Tas ir uzticamāk nekā pieņemt saderību tikai no zīmola nosaukuma vai savienotāja veida.

Kā HMI uzlabo rūpniecisko automatizāciju praksē

HMI vērtību ir vieglāk saprast, ja katra funkcija ir saistīta ar darbības rezultātu.

Ātrāka kļūdu noteikšana un traucējummeklēšana

Kad iekārta apstājas, noderīgs HMI var parādīt aktīvo trauksmi, notikuma laiku, saistītās ierīces stāvokli, kļūdas kodu un jaunāko tendenču informāciju. Tas var palīdzēt apkopes personālam sašaurināt problēmu pirms katras sastāvdaļas pārbaudes.

Piemēram, ja ieslēdzas konveijera piedziņa, HMI var parādīt piedziņas kļūdu kopā ar ātruma atgriezenisko saiti un mašīnas stāvokli notikuma brīdī. HMI neremontē disku, taču tas var saīsināt ceļu no "līnijas apstāšanās" līdz "šī ir joma, kas mums ir jāizpēta".

Konsekventāka mašīnas darbība

Standarta ekrāni, apstiprinātas uzdotās vērtības, receptes, lietotāju atļaujas un vadītas darbības var samazināt nevajadzīgas atšķirības starp operatoriem un maiņām. Mērķis nav novērst cilvēka kļūdas. Tas ir paredzēts, lai atļautais darbības process būtu skaidrāks un konsekventāks.

Ātrāka produktu maiņa

Uz receptēm balstītas lietojumprogrammas var samazināt atkārtotu manuālu parametru ievadīšanu. Iepakošanas, pārtikas pārstrādes un sērijveida lietojumos operators var izvēlēties apstiprinātu produkta recepti un pārbaudīt jaunās iekārtas stāvokli, nevis ievadīt daudzas vērtības atsevišķi.

Labāki apkopes lēmumi

Vēsturiskie trauksmes signāli, izpildlaika stundas, atkārtotas kļūdas, tendences un diagnostikas ekrāni var palīdzēt apkopes komandām noteikt modeļus. Ja motors atkārtoti iedarbojas vienā un tajā pašā darbības stāvoklī, tendence vai notikumu vēsture var palīdzēt tehniķiem izmeklēt cēloni plašākā kontekstā.

Attālā diagnostika un atbalsts

Dažas sistēmas nodrošina attālo HMI piekļuvi vai attālo diagnostikas atbalstu. Tas var palīdzēt rūpnīcas inženierim, iekārtu izgatavotājam vai sistēmas integratoram pārskatīt informāciju par mašīnu, fiziski neatrodoties pie paneļa. Attālajai piekļuvei joprojām ir jāatbilst vietnes kiberdrošības prasībām, tostarp atbilstošai autentifikācijai, atļaujām, tīkla dizainam un segmentācijai.

Tāpēc HMI vērtība ir jānovērtē pēc darbības rezultātiem, nevis tikai pēc ekrāna specifikācijām.

Kur tiek izmantoti rūpnieciskie HMI?

Rūpnieciskie HMI tiek izmantoti visur, kur operatoriem nepieciešama skaidra mijiedarbība ar automatizētām iekārtām.

Indiskrēta ražošana un iepakošana, tie parasti parāda mašīnas stāvokļus, konveijera informāciju, VFD statusu, receptes, trauksmes signālus un pārslēgšanas vadīklas.

Inenerģijas un komunālo pakalpojumu lietojumi, HMI var nodrošināt kontroliera datu, aprīkojuma statusa, procesa vērtību, disku, trauksmes signālu un atlasīto tālvadības funkciju redzamību. MūsuEnerģētikas nozares risinājumilapa parāda, kā PLC, HMI un VFD produkti var iekļauties šajās vidēs.

Inprocesa un vides kontrole, operatori var pārraudzīt temperatūru, spiedienu, mitrumu, partijas stāvokli, tendences un trauksmes signālus.

Parmašīnbūvētāji un oriģinālo iekārtu ražotāji, HMI izvēle ietekmē arī nodošanu ekspluatācijā, operatora standartizāciju, PLC savietojamību, paneļu dizainu un turpmāko rezerves daļu plānošanu.

Kā izvēlēties pareizo rūpniecisko HMI: praktisks kontrolsaraksts

HMI izvēle jāsāk ar sistēmas prasībām, nevis ar lielāko ekrānu vai zemāko vienības cenu.

Viena joma ir pelnījusi īpašu uzmanību: programmatūras un programmaparatūras saderība. Nomaiņas panelis var ietilpt korpusā un izmantot pareizo sakaru portu, taču joprojām ir nepieciešama projekta pārveidošana, cita inženierijas vide vai programmaparatūras darbs. Pārbaudiet precīzu paaudzi un versiju, nevis uzskatiet produktu saimi kā vienu maināmu platformu.

Vai jums jau ir HMI daļas numurs?Ja iegādājaties esošu iekārtu, nevis plānojat jaunu sistēmu, varat pāriet tieši uz precīza modeļa un pieejamības pārbaudēm. Pārlūkojiet mūsuHMI produktu klāstsvai sagatavojiet informāciju tālāk norādītajā aizstāšanas kontrolsarakstā.

Jauns HMI projekts salīdzinājumā ar mantoto HMI nomaiņu: atlases process ir atšķirīgs

Jaunam automatizācijas projektam

Jauns projekts sniedz inženieru komandai lielāku brīvību. Praktisks pasūtījums ir:

Lietojumprogrammu prasības → PLC arhitektūra → komunikācija → HMI funkcijas → displejs un vide → programmatūra → dzīves cikls

Mērķis ir izvēlēties platformu, kas tagad ir piemērota mašīnai, vienlaikus saglabājot apkopi tās paredzamā kalpošanas laikā.

Esošai mašīnai

Nomaiņa sākas no instalētās sistēmas, nevis no ideālas jaunas specifikācijas.

Izmantojiet šo pasūtījumu:

Esošais HMI daļas numurs → PLC vai kontrolleris → projekta dublēšana → komunikācija → programmaparatūra un programmatūra → izgriezums un savienotāji → nomaiņas pieejamība

Ja iekārta nedarbojas, tūlītēja prioritāte var būt darbības atjaunošana ar minimālām inženierijas izmaiņām. Ja nomaiņa ir plānota, var būt vairāk laika, lai novērtētu jaunāku platformu.

Kāpēc līdzīga izskata HMI var nebūt saderīgs?

Diviem paneļiem var būt vienāds displeja izmērs, un tie joprojām atšķiras vairākos svarīgos veidos.

Aparatūras atšķirības var ietvert izgriezuma izmērus, jaudas prasības, savienotājus un montāžas dziļumu. Sakaru atšķirības var ietvert protokolu un draiveru atbalstu. Programmatūras atšķirības var ietvert programmaparatūru, inženierijas programmatūru, izpildlaika versiju un projekta pārveidošanas prasības. Viena zīmola dažādas paaudzes var izmantot arī dažādas izstrādes vides.

Tas pats ekrāna izmērs nenozīmē nomaiņas samazināšanos.

Šeit noderīgs zīmolam atbilstošs ceļvedis. Ja strādājat ar Rockwell aprīkojumu, mūsuAllens-Bradley PanelView atlases un nomaiņas ceļvedisaptver PanelView saimes un papildu programmatūras, programmaparatūras un kataloga numuru jautājumus, kas attiecas uz šo ekosistēmu.

Kāda informācija jums jāsagatavo pirms rezerves HMI iegūšanas?

Pilnīgs pieprasījums palīdz samazināt šurpu un atpakaļ, pirms var apspriest pieejamību vai saderību.

Ja jums jau ir daļas numurs vai skaidra datu plāksnītes fotogrāfija, pievienojiet to savam pieprasījumam. Aizstāšanas projektam īpaši noderīgi ir arī PLC modelis un projekta dublējuma statuss.

Biežākās HMI izvēles kļūdas

Izvēle tikai pēc ekrāna izmēra.Displeja izmērs ļoti maz pasaka par saziņu, programmatūru, montāžu vai projektu saderību.

Pieņemot, ka tas pats zīmols nozīmē automātisku saderību.Produktu paaudzes, kontrolleru draiveri, inženierijas programmatūra un programmaparatūra var mainīties viena ražotāja ietvaros.

Projekta faila un inženierijas programmatūras ignorēšana.Mehāniski saderīga nomaiņa joprojām var radīt papildu inženiertehniskos darbus, ja esošo lietojumprogrammu nevar tieši pārsūtīt.

Produkta dzīves cikla ignorēšana.HMI, kas atrisina šodienas problēmu, joprojām var radīt rezerves daļu problēmu vēlāk, ja netiek ņemts vērā dzīves cikla statuss un nākotnes pieejamība.

Attālās piekļuves pievienošana bez drošības plāna.Attālās funkcijas jāveido kopā ar lietotāja atļaujām, autentifikāciju, tīkla arhitektūru un iekārtas drošības politiku.

Kad jums vajadzētu aizstāt Like ar līdzīgu un kad jums vajadzētu jaunināt?

Nav vienas pareizas atbildes. Lēmums ir atkarīgs no dīkstāves, saderības, inženiertehniskajiem resursiem, atlikušā iekārtas kalpošanas laika un atbalsta riska.

Jaunāks HMI automātiski nav lētākais risinājums. Migrācija var ietvert programmatūru, programmēšanu, tīkla izmaiņas, paneļa modifikācijas, validāciju un ražošanas dīkstāves. No otras puses, atkārtota novecojuša paneļa iegūšana var kļūt pietiekami sarežģīta, lai plānotā jaunināšana būtu praktiskāka.

Kā SZCT Automation atbalsta HMI izvēli un nomaiņu

SZCT Automation piegādā rūpnieciskās automatizācijas produktus HMI, PLC, VFD un saistītajās vadības kategorijās. Mūsu pašreizējā HMI klāstā ietilpst produkti no ABB, Allen-Bradley, Mitsubishi, Omron, Schneider un Siemens.

Ja jau zināt vajadzīgo daļas numuru, sāciet ar atbilstošo zīmola kategoriju un pārbaudiet precīzu modeli. Ja nomaināt vecāku operatora paneli, norādiet pilnu daļas numuru, datu plāksnītes fotoattēlu, PLC modeli, daudzumu un visu zināmo saziņas vai projekta informāciju.

Zīmola specifiskiem inženiertehniskiem jautājumiem izmantojiet mūsu saistītās tehniskās rokasgrāmatas, nevis uzskatiet katru HMI kā savstarpēji aizstājamu. Lai iegūtu produktu, nākamais solis ir noteikt precīzas aparatūras prasības un pēc tam apstiprināt pieejamībuPieprasīt cenas piedāvājumu.

Secinājums

Rūpnieciskā HMI izvēle jāsāk ar lietojumprogrammu, vadības arhitektūru un saderības prasībām, nevis tikai ar ekrāna izmēru. Jauniem projektiem projektējiet, ņemot vērā sistēmas prasības. Lai veiktu mantoto nomaiņu, strādājiet atpakaļ no instalētās daļas numura, kontrollera, programmatūras, saziņas un fiziskās instalēšanas.

Ja nomaināt esošo HMI, vispirms savāciet datu plāksnītes informāciju. Šis vienīgais solis var novērst daudzas visbiežāk sastopamās atlases un ieguves kļūdas.

FAQ

 

 

Kas ir HMI rūpnieciskajā automatizācijā?

HMI ir operatora saskarne, ko izmanto, lai vizualizētu mašīnu vai apstrādātu informāciju un ievadītu pilnvarotas komandas. Tas parasti apmainās ar datiem ar PLC vai citu kontrolieri un var parādīt statusu, trauksmes signālus, tendences, receptes un diagnostikas informāciju.

Kā HMI sazinās ar PLC?

HMI sazinās, izmantojot atbalstītu fizisko interfeisu, protokolu un kontrollera draiveri. Atkarībā no platformas tas var ietvert Ethernet, seriālo komunikāciju, PROFINET, EtherNet/IP, Modbus TCP, OPC UA vai citu atbalstītu metodi.

Kāda ir atšķirība starp HMI un PLC?

PLC galvenokārt izpilda vadības loģiku. HMI galvenokārt sniedz informāciju un sniedz operatoriem kontrolētu veidu, kā mijiedarboties ar automatizācijas sistēmu. Viņi bieži strādā kopā, taču pilda dažādas sistēmas lomas.

Vai HMI var darboties ar cita ražotāja PLC?

Dažreiz, jā. Saziņa starp zīmoliem ir atkarīga no protokola atbalsta, pieejamajiem HMI draiveriem, kontrollera konfigurācijas un precīzas iesaistītās aparatūras un programmatūras. Neuzņemieties saderību tikai no Ethernet savienojuma.

Vai novecojušu HMI var aizstāt ar jaunāku modeli?

Bieži, bet jaunāks modelis var nebūt tiešs nomaiņa. Pirms izlemjat, vai nomainīt vai migrēt, pārbaudiet sakarus, draiverus, programmaparatūru, inženierijas programmatūru, projekta pārveidošanu, paneļa izslēgšanu, barošanu, savienotājus un esošo PLC.

Kāda informācija ir nepieciešama, lai identificētu aizstājēju HMI?

Sāciet ar ražotāju, pilnu daļas numuru, datu plāksnītes fotoattēlu, PLC modeli, sakaru metodi, projekta dublējuma statusu, montāžas informāciju, daudzumu un nepieciešamo piegādes datumu.

Bezmaksas konsultācija