Panel HMI – czym jest i do czego służy?

Człowiek zawsze dąży do usprawnień, wykorzystując nowe technologie. W przemyśle od dawna pojawiają się maszyny, z którymi mamy kontakt praktycznie każdego dnia. Z maszyną nie da się porozmawiać ani jej nic wytłumaczyć. Między nią a człowiekiem coś musi pośredniczyć. Tym „czymś” są właśnie rozwiązania HMI – interfejsy pomiędzy człowiekiem a maszyną (ang. Human-Machine Interface). Z tego artykułu dowiesz się nieco o samym HMI, a także o konkretnym rodzaju tego typu interfejsów – o panelu operatorskim HMI.

Co to jest HMI?

HMI (ang. Human-Machine Interface) to przemysłowy interfejs między maszyną lub procesem a operatorem, który go obsługuje. Dzięki HMI osoba odpowiedzialna za realizację zadań produkcyjnych może wpływać na pracę maszyny lub przebieg procesu i go kontrolować.

HMI spotykane jest w zasadzie wszędzie. Jednym z najbardziej znanych zastosowań z życia codziennego jest winda wyposażona w przyciski do klikania. Same przyciski dawniej cieszyły się ogromna popularnością. Na produkcji często możemy znaleźć jeszcze tablice ,,starszej daty”, które wyposażone są właśnie w przyciski.

Obecnie trend mocno zmierza w kierunku zastępowania tych przycisków systemami HMI/SCADA. Jednym z urządzeń pracujących właśnie jako interfejs HMI jest panel operatorski HMI. Dla mniej wprawionych osób panel na pierwszy rzut oka może kojarzyć się ze zwykłym monitorem lub komputerem panelowym. Panel HMI jest to jednak całkiem inne urządzenie i w tym artykule skupimy się właśnie na nim.

Czym jest panel operatorski HMI?

Panel operatorski (inaczej panel HMI, panel sterowniczy) to urządzenie, którego zasadniczym elementem jest ekran, wyświetlający informacje z procesu. Musi również dawać operatorowi możliwość wpływania na przebieg tego procesu: wprowadzania danych lub poleceń. Krótko mówiąc – panel zapewnia „wejście” i „wyjście”. Istnieją urządzenia (zwłaszcza tańsze i starsze modele), które są wyposażone w przyciski. Nowoczesny panel HMI w większości przypadków posiada jednak ekran dotykowy – pojemnościowy lub rezystancyjny, za pomocą którego użytkownik może sterować procesem lub maszyną.

W porównaniu do klasycznych stacji operatorskich lub komputerów z systemami SCADA panel HMI to urządzenie, które charakteryzuje się wysoką funkcjonalnością w stosunkowo niskiej cenie. Ekrany dotykowe zastępują funkcjonalnie tradycyjne przyciski, dzięki czemu jesteśmy w stanie zaoszczędzić miejsce. Ekrany spotykamy w różnych rozmiarach, zwykle mają przekątną od 4 do 15 cali.

Łatwość montażu tych paneli sprawia, że możemy je spotkać w przeróżnych miejscach, nie tylko na hali produkcyjnej w przemyśle. Są one często stosowane w szafach sterowniczych i mniejszych maszynach, jednak możemy je także spotkać w życiu codziennym, na przykład w windzie lub na ścianie w korytarzu biurowym.

Panel HMI zazwyczaj posiada swój własny system operacyjny oraz dedykowane środowisko do programowania. W obecnych czasach oprogramowanie oferuje już funkcje znany kiedyś z systemów SCADA. Na tym etapie warto zwrócić uwagę na sposób licencjonowania oprogramowania oraz jego możliwości, przed wyborem konkretnego rozwiązania.  W przypadku paneli Astraada HMI jest to oprogramowanie Astraada HMI CFG, które jest bezpłatne, terminale operatorskie Astraada ONE pracują i są programowane w otwartym środowisku Codesys.

Panel HMI stanowi interfejs, do którego często podpięte są inne urządzenia, np. sterowniki PLC czy falowniki. Dlatego ważną rolę odgrywają porty komunikacyjne. Panele zwykle wyposażone są w kilka portów szeregowych oraz Ethernet, tak aby w bardzo szybki sposób móc skomunikować się z innymi urządzeniami. Często posiadają gotowe drivery komunikacyjne, dzięki którym w bardzo łatwy sposób można skomunikować je z urządzeniami innych dostawców. Często spotykane w panelach HMI są również porty USB, pozwalają one na wymianę danych między innymi z urządzeniami peryferyjnymi.

Kolejnym istotnym aspektem paneli HMI jest ich przemysłowe wykonanie. Panele pracują w przeróżnych warunkach, więc muszą wpasować się w ideę zwinności i umieć się przystosować do środowiska, w którym się znajdują. Szeroki zakres temperaturowy, lepsza jakość wykonania obudowy, wyższe klasy ochrony IP to parametry, dzięki którym panele przystosowane są właśnie do takiej pracy.

Jakie zadania mogą realizować panele HMI?

O ile systemy SCADA (ang. Supervisory Control And Data Acquisition) są bardziej rozbudowane i umożliwiają bardziej zaawansowaną wizualizację procesu, to panele HMI świetnie sprawdzą się w przypadku prostszych systemów – z mniejszymi wymaganiami i niewielką liczbą zmiennych.

Panel HMI doskonale sprawdzi się również w przypadku, gdy wizualizacja i oprogramowanie ma być integralną częścią maszyny, która dodatkowo będzie powielana w większej liczbie egzemplarzy. Na korzyść paneli HMI przemawia ich korzystna cena w porównaniu do systemów SCADA.

Biorąc jednak pod uwagę samą funkcjonalność, to oprogramowanie paneli HMI często posiada możliwości doskonale znane z systemów SCADA. Znajdziemy tutaj między innymi gotowe biblioteki grafik, które w bardzo łatwy sposób możemy wykorzystać w przypadku tworzenia wizualizacji. Jedną z ciekawszych funkcji jest edytor skryptów (makr) i możliwość tworzenia aplikacji sterujących. Więcej o samych makrach piszemy w artykule „Podstawy pisania skryptów dla paneli Astraada HMI”.

Dodatkowo panele oferują automatyczną rejestrację pracy obiektu do plików CSV wraz z datą, czasem i komentarzem. Dane te następnie można w czytelny sposób zaprezentować w postaci wykresów i tabel, z możliwością szczegółowej analizy na komputerze PC.

W dobie przemysłu 4.0 istotna jest mobilność. Część paneli oferuje zdalny dostęp przez Internet poprzez protokoły VNC w celu monitoringu i diagnostyki. Mechanizm receptur pozwala z kolei na szybką parametryzację obiektów w oparciu o gotowe nastawy. Receptury mogą być edytowane z poziomu panelu, komputera PC lub przy pomocy pamięci USB.

Jeśli zainteresowały Cię ten temat i chcesz dowiedzieć się o panelach HMI nieco więcej, to zachęcamy do odwiedzenia naszego „Kursu programowania paneli operatorskich HMI”. Pokazujemy w nim, jak działają poszczególne funkcje i pomagamy w tworzeniu pierwszej wizualizacji.

Szkolenie można odbyć w sposób wirtualny, na wbudowanym symulatorze. Jednak jeśli wolisz mieć panel w ręce i pracować na fizycznym urządzeniu, to przygotowaliśmy specjalny zestaw startowy z panelem 7”, zasilaczem i e-szkoleniem w postaci filmów.

A w zasadzie to czym jest ta SCADA, o której tak piszecie?

O tym, czym dokładniej jest system SCADA, piszemy tutaj. SCADA jest bardziej rozbudowanym systemem, nadrzędnym nad HMI. Możliwości komunikacyjne, analityczne i funkcjonalne są tutaj znacznie większe, niż w oprogramowaniu paneli HMI. Systemy SCADA to nie tylko samo oprogramowanie. Znajduje się tutaj także cześć sprzętowa – komputer typu BOX z dodatkowym monitorem lub komputer panelowy z ekranem dotykowym. Tutaj najczęściej spotykamy system Windows, który bardzo szeroko wspiera systemy HMI/SCADA.

Podobają mi się te panele. Jak mam dobrać swój pierwszy panel HMI?

W przypadku doboru paneli HMI warto wziąć pod uwagę kilka kryteriów, kilka z nich zapisaliśmy poniżej.

• Na początku warto określić stopień skomplikowania aplikacji i sprawdzić, czy panel HMI będzie odpowiednim i wystarczającym wyborem.
• Określ protokół, po którym będziesz integrować panel z innymi urządzeniami i sprawdź czy wybrany panel obsługuje wytypowane protokoły komunikacyjne.
• Określ miejsce pracy urządzenia i dobierz panel posiadający odpowiednie parametry i certyfikaty do pracy w danym środowisku (istotne w przypadku warunków przemysłowych i strefy ATEX)       
• Dostosuj przekątną ekranu do potrzeb wizualizacji i wybierz odpowiedni rozmiar ekranu.
• Jeśli potrzebujesz konkretnych funkcjonalności, to sprawdź czy panel je obsługuje.

Więcej o doborze paneli do konkretnej aplikacji piszemy w artykule „Jak dobrać panel HMI? Poradnik kupującego panele operatorskie”.

Aby rozpocząć przygodę z panelami możesz wykorzystać przygotowany przez nas zestaw szkoleniowy z panelem HMI 7”, zasilaczem oraz e-szkoleniem.

Zachęcamy do odwiedzenia naszych stron produktowych, gdzie można poczytać nieco więcej o samych panelach:

• Panele operatorskie Astraada HMI
• Terminale operatorskie Astraada One
• Panele operatorskie QuickPanel