Kuinka HMI parantaa teollisuusautomaatiota: toiminnot, PLC-integrointi, valinta- ja vaihtoopas

Käyttöliittymää kuvataan usein koneen näytöksi, mutta kuvauksesta puuttuu sen todellinen arvo. Teollisuusautomaatiossa ihmis-konerajapinta yhdistää käyttäjät PLC:iden, taajuusmuuttajien, antureiden ja muiden ohjauslaitteiden käsittelemiin tietoihin ja komentoihin. Hyödyllinen käyttöliittymä helpottaa koneen tilan ymmärtämistä, vikojen tutkimista ja rutiininomaisten käyttömuutosten hallintaa.

Tärkeä kysymys ei ole vain mikä HMI on. Insinöörien ja ostajien on myös tiedettävä, miten se sopii ohjausarkkitehtuuriin, mikä tekee yhdestä käyttöliittymästä sopivan sovellukseen ja miksi vanhan paneelin vaihtaminen vaatii muutakin kuin näytön koon sovittamista.

Tämä opas keskittyy näihin käytännön päätöksiin. Siinä kerrotaan, miten käyttöliittymä toimii, kuinka se voi parantaa teollista toimintaa, mitä tulee tarkistaa ennen sellaisen valintaa ja kuinka prosessi muuttuu, kun vaihdat vanhaa käyttöliittymää.

Mikä on HMI teollisuusautomaatiossa ja mitä se ei ole?

Käyttöliittymän rooli

Teollinen käyttöliittymä on käyttöliittymä ihmisten ja koneen ohjausjärjestelmän välillä. Se voi näyttää prosessiarvot, koneen tilat, hälytykset, trendit, reseptit, tuotantomäärät ja diagnostiikkatiedot. Valtuutetut käyttäjät voivat myös muuttaa asetusarvoja, valita toimintatapoja, ladata reseptejä tai antaa komentoja.

Käyttöliittymä ei yleensä korvaa PLC:tä. PLC suorittaa ohjauslogiikkaa, kun taas käyttöliittymä esittää olennaiset tiedot ja antaa käyttäjälle ohjatun tavan olla vuorovaikutuksessa tämän logiikan kanssa.

Esimerkiksi pakkauslinjalla käyttöliittymä voi näyttää kuljettimen nopeuden, tuotemäärän, käyttötilan ja aktiivisen hälytyksen. Käyttäjä voi valita reseptin tai pyytää koneen käynnistystä, mutta PLC arvioi silti olosuhteet ja suorittaa ohjausjakson.

HMI vs PLC vs SCADA

Näitä kolmea tekniikkaa käytetään usein yhdessä, mutta niiden roolit ovat erilaiset.

Konetason käyttöliittymä vaihtaa yleensä tietoja suoraan yhden tai useamman PLC:n kanssa. SCADA-järjestelmä voi kerätä tietoja monilta säätimiltä ja tarjota laajemman laitoksen näkyvyyden.

Jos haluat syvemmän järjestelmätason vertailun, katso meidänPLC vs HMI vs SCADA -opassen sijaan, että muuttaisit tämän artikkelin toiseksi arkkitehtuurivertailuksi.

Kuinka käyttöliittymä toimii todellisessa automaatiojärjestelmässä?

Anturin tiedoista käyttäjänäyttöön

Koneen yleinen ohjauspolku näyttää tältä:

Anturi tai VFD → PLC → teollisuusverkko → HMI → operaattori

PLC vastaanottaa kenttätiedot, suorittaa ohjausohjelman ja asettaa valitut tunnisteet tai rekisterit käyttöliittymän saataville. Käyttöliittymä muuntaa nämä arvot ymmärrettäviksi näytöiksi, tilailmaisimiin, hälytyksiin, trendeihin ja käyttöohjaimiin.

Suunta toimii myös päinvastoin:

Käyttäjän tulo → HMI → PLC → toimilaite tai käyttölaite

Jos käyttäjä muuttaa sallittua asetusarvoa käyttöliittymässä, käyttöliittymä kirjoittaa pyydetyn arvon säätimeen. PLC-logiikka määrittää sitten, kuinka tätä arvoa käytetään. Tällä erolla on merkitystä, koska käyttöliittymä on vuorovaikutuskerros, ei pelkkä kosketusnäyttö, joka lähettää ohjaamattomia komentoja suoraan laitteille.

Mitä tietoja käyttöliittymä vaihtaa?

Tyypilliset HMI-tiedot jakautuvat kolmeen ryhmään.

Seurantatiedotsisältää koneen tilan, moottorin nopeuden, lämpötilan, paineen, tuotantomäärät ja prosessiarvot.

Käyttäjän tulotvoi sisältää asetusarvoja, tilan valintaa, reseptin valintaa, nollauspyyntöjä tai käynnistys- ja pysäytyskomentoja.

Diagnostiset tiedotsisältää hälytykset, vikakoodit, laitteen tilan, huoltoviestit ja historialliset tapahtumat.

Tarkat tiedot riippuvat sovelluksesta ja ohjainohjelmasta. Yksinkertainen itsenäinen kone voi käyttää vain muutamia näyttöjä, kun taas tuotantolinjan käyttöliittymä voi vaatia laajoja hälytys-, trendi-, resepti- ja huoltotoimintoja.

Yleiset HMI-tiedonsiirtoliitännät

Fyysinen Ethernet-portti ei automaattisesti tarkoita, että kaksi laitetta voivat olla yhteydessä toisiinsa. Insinöörien tulisi erottaa kolme kysymystä:

Mikä fyysinen käyttöliittymä on käytettävissä? Mitä protokollaa käytetään? Tukeeko käyttöliittymä vaadittua ohjainohjainta?

Automaatioalustasta riippuen HMI-tietoliikenne voi sisältää Ethernetin, sarjayhteyksien, PROFINETin, EtherNet/IP:n, Modbus TCP:n, OPC UA:n tai muita protokollia.

Ennen kuin valitset käyttöliittymän, tarkista tarkka PLC-malli, vaadittu tiedonsiirtomenetelmä, tuettu HMI-ohjain, porttivaatimukset ja suunnitteluohjelmisto. Tämä on luotettavampaa kuin yhteensopivuuden olettaminen pelkän tuotemerkin tai liitintyypin perusteella.

Kuinka käyttöliittymät parantavat teollisuusautomaatiota käytännössä

Käyttöliittymän arvo on helpompi ymmärtää, kun jokainen toiminto on yhdistetty toimintatulokseen.

Nopeampi viantunnistus ja vianmääritys

Kun kone pysähtyy, hyödyllinen käyttöliittymä voi näyttää aktiivisen hälytyksen, esiintymisajan, laitteen tilan, vikakoodin ja viimeaikaiset trenditiedot. Tämä voi auttaa huoltohenkilöstöä rajaamaan ongelman ennen jokaisen osan tarkastamista.

Jos esimerkiksi kuljettimen käyttö laukeaa, käyttöliittymä voi näyttää käyttövian yhdessä nopeuspalautteen ja koneen tilan tapahtumahetkellä. Käyttöliittymä ei korjaa asemaa, mutta se voi lyhentää polkua "linja pysähtyi" kohtaan "tämä on alue, jota meidän on tutkittava".

Johdonmukaisempi koneen toiminta

Vakionäytöt, hyväksytyt asetusarvot, reseptit, käyttöoikeudet ja ohjatut käyttövaiheet voivat vähentää tarpeetonta vaihtelua toimijoiden ja työvuorojen välillä. Tavoitteena ei ole eliminoida inhimillisiä virheitä. Tarkoituksena on tehdä sallitusta käyttöprosessista selkeämpi ja johdonmukaisempi.

Nopeammat tuotevaihdot

Reseptipohjaiset sovellukset voivat vähentää toistuvaa manuaalista parametrien syöttämistä. Pakkauksissa, elintarvikkeiden jalostuksessa ja eräsovelluksissa käyttäjä voi valita hyväksytyn tuotereseptin ja tarkistaa koneen uuden tilan sen sijaan, että syöttäisi useita arvoja erikseen.

Paremmat huoltopäätökset

Historialliset hälytykset, käyttöajat, toistuvat viat, trendit ja diagnostiikkanäytöt voivat auttaa huoltotiimiä tunnistamaan kuvioita. Jos moottori laukeaa toistuvasti samoissa käyttöolosuhteissa, trendi tai tapahtumahistoria voi auttaa teknikoita tutkimaan syytä laajemmin.

Etädiagnostiikka ja tuki

Jotkut järjestelmät mahdollistavat käyttöliittymän etäkäytön tai etädiagnostiikkatuen. Tämä voi auttaa laitosinsinööriä, koneenrakentajaa tai järjestelmäintegraattoria tarkastelemaan koneen tietoja olematta fyysisesti paneelin ääressä. Etäkäytön tulee silti noudattaa sivuston kyberturvallisuusvaatimuksia, mukaan lukien asianmukainen todennus, käyttöoikeudet, verkon suunnittelu ja segmentointi.

Käyttöliittymän arvo tulee siksi arvioida toiminnallisten tulosten perusteella, ei pelkästään näytön spesifikaatioiden perusteella.

Missä teollisia käyttöliittymää käytetään?

Teollisia käyttöliittymiä käytetään kaikkialla, missä käyttäjät tarvitsevat selkeää vuorovaikutusta automatisoitujen laitteiden kanssa.

sisäänerillinen valmistus ja pakkaus, ne näyttävät yleensä koneen tilat, kuljettimen tiedot, VFD-tilan, reseptit, hälytykset ja vaihtosäätimet.

sisäänenergia- ja yleishyödylliset sovelluksetKäyttöliittymät voivat tarjota näkyvyyttä ohjaimen tietoihin, laitteiden tilaan, prosessiarvoihin, käyttöihin, hälytyksiin ja valittuihin etätoimintoihin. MeidänEnergiateollisuuden ratkaisutsivu näyttää, kuinka PLC-, HMI- ja VFD-tuotteet sopivat näihin ympäristöihin.

sisäänprosessi- ja ympäristövalvonta, käyttäjät voivat tarkkailla lämpötilaa, painetta, kosteutta, erän tilaa, trendejä ja hälytyksiä.

vartenkoneenrakentajat ja OEM-valmistajatKäyttöliittymän valinta vaikuttaa myös käyttöönottoon, operaattorin standardointiin, PLC-yhteensopivuuteen, paneelien suunnitteluun ja tulevaisuuden varaosien suunnitteluun.

Oikean teollisuuskäyttöliittymän valitseminen: Käytännön tarkistuslista

Käyttöliittymän valinnan tulee alkaa järjestelmävaatimuksista, ei suurimmasta näytöstä tai alhaisimmista yksikköhinnasta.

Yksi alue ansaitsee erityistä huomiota: ohjelmistojen ja laiteohjelmistojen yhteensopivuus. Vaihtopaneeli saattaa sopia koteloon ja käyttää oikeaa tietoliikenneporttia, mutta vaatii silti projektin muuntamisen, erilaisen suunnitteluympäristön tai laiteohjelmistotyön. Tarkista tarkka sukupolvi ja versio sen sijaan, että käsittelet tuoteperhettä yhtenä vaihdettavana alustana.

Onko sinulla jo käyttöliittymän osanumero?Jos hankit olemassa olevaa yksikköä uuden järjestelmän suunnittelun sijaan, voit siirtyä suoraan tarkan mallin ja saatavuuden tarkistuksiin. Selaa meidänHMI-tuotevalikoimatai valmistele tiedot alla olevaan korvaavan tarkistusluetteloon.

Uusi HMI-projekti vs. vanha HMI-vaihto: Valintaprosessi on erilainen

Uuteen automaatioprojektiin

Uusi projekti antaa suunnittelutiimille enemmän vapautta. Käytännön järjestys on:

Sovellusvaatimukset → PLC-arkkitehtuuri → viestintä → HMI-toiminnot → näyttö ja ympäristö → ohjelmisto → elinkaari

Tavoitteena on valita alusta, joka sopii koneeseen nyt ja pysyy kuitenkin huollettavissa sen oletetun käyttöiän ajan.

Olemassa olevalle koneelle

Vaihtaminen alkaa asennetusta järjestelmästä, ei ihanteellisesta uudesta spesifikaatiosta.

Käytä tätä järjestystä:

Olemassa oleva käyttöliittymän osanumero → PLC tai ohjain → projektin varmuuskopiointi → viestintä → laiteohjelmisto ja ohjelmisto → katkaisu ja liittimet → vaihdon saatavuus

Jos kone on alasajossa, välitön prioriteetti voi olla toiminnan palauttaminen minimaalisilla teknisillä muutoksilla. Jos vaihtoa suunnitellaan, uudemman alustan arvioimiseen voi olla enemmän aikaa.

Miksi samannäköinen käyttöliittymä ei ehkä ole yhteensopiva?

Kahdella paneelilla voi olla sama näyttökoko ja silti erota useilla tärkeillä tavoilla.

Laitteistoeroja voivat olla aukkojen mitat, tehovaatimukset, liittimet ja asennussyvyys. Viestintäerot voivat sisältää protokolla- ja ajurituen. Ohjelmistoerot voivat sisältää laiteohjelmiston, suunnitteluohjelmiston, ajonaikaisen version ja projektin muunnosvaatimukset. Saman brändin eri sukupolvet voivat myös käyttää erilaisia ​​kehitysympäristöjä.

Sama näytön koko ei tarkoita vaihdon vähenemistä.

Tässä tuotemerkkikohtaisesta oppaasta on hyötyä. Jos työskentelet Rockwell-laitteiden kanssa, meidänAllen-Bradley PanelView -valinta- ja vaihtoopaskattaa PanelView-perheet ja lisäohjelmistot, laiteohjelmistot ja luettelonumerot, jotka koskevat kyseistä ekosysteemiä.

Mitä tietoja sinun tulee valmistaa ennen kuin hankit korvaavan käyttöliittymän?

Täydellinen pyyntö auttaa vähentämään edestakaisin, ennen kuin saatavuudesta tai yhteensopivuudesta voidaan keskustella.

Jos sinulla on jo osanumero tai selkeä nimikilven kuva, liitä se pyyntöösi. Korvausprojektissa PLC-malli ja projektin varmuuskopiointitila ovat myös erityisen hyödyllisiä.

Yleisiä käyttöliittymän valintavirheitä

Valinta pelkästään näytön koon mukaan.Näytön koko kertoo vain vähän viestinnästä, ohjelmistoista, asennuksesta tai projektin yhteensopivuudesta.

Saman merkin olettaminen tarkoittaa automaattista yhteensopivuutta.Tuotesukupolvet, ohjainohjaimet, suunnitteluohjelmistot ja laiteohjelmistot voivat vaihdella saman valmistajan sisällä.

Projektitiedoston ja suunnitteluohjelmiston huomioimatta jättäminen.Mekaanisesti yhteensopiva korvaaminen voi silti aiheuttaa lisää suunnittelutyötä, jos olemassa olevaa sovellusta ei voida siirtää suoraan.

Tuotteen elinkaari huomioimatta.Tämän päivän ongelman ratkaiseva käyttöliittymä voi silti aiheuttaa varaosaongelman myöhemmin, jos elinkaaritilaa ja tulevaa saatavuutta ei oteta huomioon.

Etäkäytön lisääminen ilman suojaussuunnitelmaa.Etätoiminnot tulee suunnitella yhdessä käyttöoikeuksien, autentikoinnin, verkkoarkkitehtuurin ja laitoksen turvallisuuspolitiikan kanssa.

Milloin sinun pitäisi korvata tykkäys Likella ja milloin sinun pitäisi päivittää?

Ei ole yhtä oikeaa vastausta. Päätös riippuu seisokeista, yhteensopivuudesta, suunnitteluresursseista, koneen jäljellä olevasta käyttöiästä ja tukiriskistä.

Uudempi käyttöliittymä ei ole automaattisesti halvempi vaihtoehto. Siirtyminen voi sisältää ohjelmistoja, ohjelmointia, verkkomuutoksia, paneelien muokkausta, validointia ja tuotantokatkoksia. Toisaalta vanhentuneen paneelin toistuva hankinta voi olla niin vaikeaa, että suunniteltu päivitys on käytännöllisempi.

Kuinka SZCT Automation tukee käyttöliittymän valintaa ja vaihtoa

SZCT Automation toimittaa teollisuusautomaatiotuotteita HMI-, PLC-, VFD- ja niihin liittyviin ohjauskategorioihin. Nykyinen HMI-valikoimamme sisältää ABB:n, Allen{1}}Bradleyn, Mitsubishin, Omronin, Schneiderin ja Siemensin tuotteita.

Jos tiedät jo tarvittavan osanumeron, aloita sopivasta merkkiluokasta ja tarkista tarkka malli. Jos vaihdat vanhan käyttöpaneelin, anna koko osanumero, tyyppikilven valokuva, PLC-malli, määrä ja kaikki tunnetut viestintä- tai projektitiedot.

Merkkikohtaisissa suunnittelukysymyksissä käytä vastaavia teknisiä oppaitamme sen sijaan, että käsittelisit jokaista käyttöliittymää keskenään vaihdettavina. Tuotteen hankinnassa seuraava vaihe on tunnistaa tarkka laitteistovaatimus ja vahvistaa saatavuusPyydä tarjous.

Johtopäätös

Teollisen käyttöliittymän valinnan tulee alkaa sovelluksesta, ohjausarkkitehtuurista ja yhteensopivuusvaatimuksista, ei pelkästään näytön koosta. Uusia projekteja varten suunnittelu järjestelmävaatimuksista eteenpäin. Vanhojen vaihtojen yhteydessä toimi taaksepäin asennetusta osanumerosta, ohjaimesta, ohjelmistosta, tiedonsiirrosta ja fyysisestä asennuksesta.

Jos vaihdat olemassa olevan käyttöliittymän, kerää ensin tyyppikilven tiedot. Tämä yksittäinen vaihe voi estää monet yleisimmistä valinta- ja hankintavirheistä.

FAQ

 

 

Mikä on HMI teollisuusautomaatiossa?

HMI on käyttöliittymä, jota käytetään koneen tietojen visualisointiin tai käsittelyyn ja valtuutettujen komentojen syöttämiseen. Se vaihtaa yleensä tietoja PLC:n tai muun ohjaimen kanssa ja voi näyttää tilan, hälytykset, trendit, reseptit ja diagnostiikkatiedot.

Miten käyttöliittymä kommunikoi PLC:n kanssa?

Käyttöliittymä kommunikoi tuetun fyysisen rajapinnan, protokollan ja ohjainohjaimen kautta. Alustasta riippuen tähän voi liittyä Ethernet, sarjaliikenne, PROFINET, EtherNet/IP, Modbus TCP, OPC UA tai jokin muu tuettu menetelmä.

Mitä eroa on käyttöliittymän ja PLC:n välillä?

PLC suorittaa ensisijaisesti ohjauslogiikkaa. Käyttöliittymä esittelee ensisijaisesti tietoa ja antaa käyttäjille hallitun tavan olla vuorovaikutuksessa automaatiojärjestelmän kanssa. He työskentelevät usein yhdessä, mutta he suorittavat erilaisia ​​järjestelmärooleja.

Voiko käyttöliittymä toimia toisen valmistajan PLC:n kanssa?

Joskus kyllä. Merkkien välinen viestintä riippuu protokollatuesta, käytettävissä olevista HMI-ajureista, ohjaimen kokoonpanosta ja tarkasta laitteistosta ja ohjelmistosta. Älä oleta yhteensopivuutta pelkästään Ethernet-yhteyden kautta.

Voiko vanhentuneen käyttöliittymän korvata uudemmalla mallilla?

Usein, mutta uudempi malli ei välttämättä korvaa sitä suoraan. Tarkista viestintä, ohjaimet, laiteohjelmisto, suunnitteluohjelmisto, projektin muunnos, paneelin katkaisu, virta, liittimet ja olemassa oleva PLC ennen kuin päätät vaihtaa vai siirtää.

Mitä tietoja tarvitaan korvaavan käyttöliittymän tunnistamiseen?

Aloita valmistajasta, täydellisestä osanumerosta, nimikilven valokuvasta, PLC-mallista, tiedonsiirtomenetelmästä, projektin varmuuskopion tilasta, asennustiedoista, määrästä ja vaaditusta toimituspäivästä.

Ilmainen konsultaatio