پارامترهای دارای اهمیت پنل HMI

پیشرفت روزافزون صنعت، ساخت ماشین و دستگاه‌های جدید و همچنین بحث کیفیت کالای تولیدی، باعث شده تا ساخت تجهیزات کنترلی مثل انواع مختلف مدل‌های زیمنس plc دارای اهمیت ویژه‌ای باشند. در تجهیزاتی مانند PLC، اینورتور و … نمی‌توان پارامترهای دستگاه را مشاهده کرد یا بصورت مستقیم کنترل نمود (نیاز به نیروی متخصص)، به همین‌منظور به تجهیزی نیاز است که بتواند به عنوان یک واسطه بین انسان و ماشین عمل نماید، بنابراین HMI (Human Machine Interface) طراحی و ساخته شد. هرچه HMI بتواند نظر کاربر را بهتر جلب کرده و پاسخگویی قابل قبولی ارائه دهد، باعث کاهش هزینه‌ها و افزایش درآمدها خواهد شد.
به بیانی دیگر هر ابزار یا نرم‌افزاری که به انسان این اجازه را بدهد که ارتباط متقابلی با ماشین و دستگاه‌ها برقرار نماید HMI نامیده می‌شود.
HMI یک مانیتور با برنامه گرافیکی می‌باشد که کلیدها، نمایشگرها، عقربه‌ها و فرآیند کنترلی را بصورت گرافیکی به اپراتور نشان داده و این قابلیت را به اپراتور می‌دهد که پروسه صنعتی را مشاهده نماید. از جمله وظایف HMI تغییر پارامترهای مختلف و کنترل سیستم می‌باشد.

مشخصات کلی HMI

1. صفحه لمسی
2. ارتباط با شبکه‌های مختلف از جمله سریال به وسیله دو پورت
3. توانایی شبیه‌سازی
4. ارسال و دریافت برنامه از طریق پورت USB
5. اتصال به انواع PLC
6. نمایش اطلاعات در قالب نمودار و گراف
7. ثبت و ذخیره‌سازی اطلاعات
8. نشان دادن انیمیشن
9. قابلیت ارسال اطلاعات بر روی اینترنت
10. قابلیت اجرای اعمال منطقی و محاسباتی
11. تقویم و ساعت
12. و …

پارامترهای دارای اهمیت پنل HMI

پارامترهای دارای اهمیت پنل HMI عبارت است از:

1. سایز و اندازه
2. رزولوشن
3. تعداد رنگ
4. پورت‌ها و پروتوکل‌های ارتباطی
5. نرم‌افزار واسط ارتباطی

در ادامه هر یک از موارد فوق را بررسی خواهیم کرد.

1. سایز و اندازه

پنل‌های HMI دارای صفحه لمسی بوده و در اندازه‌های مختلف 4 تا 19 اینچ در بازار موجود می‌باشند. پنل HMI با اندازه 7 تا 10 اینچ مصرف بسیار زیادی دارد. پنل‌های HMI را می‌توان بر روی درب تابلوهای پیانویی یا ایستاده نصب نمود.

2. رزولوشن

هرچه وضوح تصویر پنل‌های HMI بالاتر باشد کیفیت تصاویر بهتر خواهد بود. وضوح تصویر در پنل‌‌های HMI به کیفیت رزولوشن صفحه نمایش لپ تاپ و گوشی‌های درون بازار نیست.

3. تعداد رنگ

بیشتر بودن تعداد رنگ نیز همانند رزولوشن باعث کیفیت بالاتر تصویر می‌گردد. اگر در پنلی تعداد رنگ کمتر از 16000 باشد، صفحه نمایش کیفیت خوبی نخواهد داشت در حالی‌که پنل‌هایی با تعداد رنگ 65000 از کیفیت بالایی برخوردار می‌باشند.

4. پورت‌ها و پروتوکل‌های ارتباطی

پورت‌های پرکاربرد RS-232، RS-485، Ethernet و USB به منظور ارتباط با ماژول‌های I/O و یا PC بایستی در پنل HMI موجود باشد.

5. نرم‌افزار واسط ارتباطی

نرم‌افزاری که در HMI استفاده می‌شود باید انعطاف‌پذیر و قدرتمند باشد. وجود نمادهای گرافیکی متنوع، زیبا و آیکون‌های مختلف نرم‌افزارهای واسط اهمیت استفاده از آنها را دو چندان کرده است.

ویژگی‌های نرم‌افزار HMI مناسب

ویژگی‌های نرم‌افزار HMI عبارت است از:

• بالا بودن گرافیک
• وجود آیکون‌های مختلف برای کاربردهای متفاوت
• به منظور کنترل فرآیندها، توانایی پیاده‌سازی حلقه‌های کنترلی متعدد
• انعطاف‌پذیری زیاد و کاربری ساده
• پشتیبانی از پروتکل‌های ارتباطی مثل TCP/IP، Modbus، Profibus، CAN bus، Field bus و …
• به منظور سازگاری با تجهیزات سخت‌افزاری متفاوت داشتن ساختار ماجولار و مبتنی بر استاندارد OPC Foundation
• پردازنده قوی

هرچه پردازنده استفاده شده در HMI قوی‌تر باشد، می‌تواند تعداد حلقه‌های کنترلی بیشتر و مختلفی را بصورت همزمان اجرا نماید.

• بازه دمایی کارکرد بالا

با توجه به اینکه پنل‌های HMI در محیط و صنایع مختلف با شرایط آب و هوایی و دمایی متفاوتی مورد استفاده قرار می‌گیرند، پس این پنل‌ها باید توانایی کارکرد در بازه‌های دمایی مختلف را داشته باشند. پنل‌هایی که در محیط‌های صنعتی و عملیاتی استفاده می‌شوند حتما باید توانایی کارکرد در بازه دمایی 10- تا 65 درجه سانتی‌گراد را داشته باشند.

• درجه حفاظتی مناسب برای کاربردهای صنعتی در محیط‌های خشن

اگر در محیط‌های صنعتی و خشن از پنل‌های HMI استفاده شود، پارامتر مهمی به نام درجه حفاظتی پنل HMI مطرح می‌گردد. با توجه به نوع کاربری می‌توان درجه حفاظتی را از IP54 تا IP67 و حتی مقادیر بالاتر تعیین نمود.

موارد کاربرد HMI

• دریافت پیغام‌های خطا و دریافت هشدار
• ثبت و ذخیره نمودن هشدارها
• عیب‌یابی سریع
• مشاهده وضعیت ورودی و خروجی
• رویت مقادیر متغیرها
• فرستادن sp های مناسب به پروسه کنترلی

دلایل استفاده از پنل HMI

دلایل استفاده از پنل HMI عبارت است از:

1. آسیب‌پذیری
2. یکپارچگی
3. پوشش خطاهای انسانی
4. انعطاف‌پذیری
5. سادگی و سرعت

در هر یک از موارد موارد فوق را بررسی خواهیم کرد.

1. آسیب‌پذیری

انعطاف‌پذیری خطوط تولید و تنوع در تولید محصولات باعث شده تا نیازمند تغییر در برنامه نوشته شده در زیمنس plc مینی باشیم. حال اگر HMI وجود نداشت برای این امر بایستی از کامپیوتر و لپ تاپ استفاده کرد که در دراز مدت احتمال هک شدن کامپیوتر و یا خطاهای انسانی در حین برنامه‌نویسی وجود خواهد داشت.

2. یکپارچگی

توانایی HMIها در اتصال همزمان به 255 دستگاه و نمایش پارامترهای آنها باعث شده تا بتوان به کمک HMI تمام دستگاه‌های کنترلی را بصورت یکپارچه در آورد و کنترل تمام خط تولید را بدست گرفت و هرگونه تصمیم لازم را در یک مکان اتخاذ نمود.

3. پوشش خطاهای انسانی

در خطوط تولیدی که چند محصول مختلف تولید می‌شود و نیاز به تغییر برنامه‌های PLC می‌باشد به دلیل زمان‌بر بودن نوشتن و تغییر برنامه، امکان دارد در مراحل نوشتن و تغییر از طرف کاربر خطایی رخ دهد که جبران‌ناپذیر باشد به همین علت از HMI استفاده می‌شود و با زدن چند کلید ساده برنامه‌های PLC تغییر می‌نمایند.

4. انعطاف‌پذیری

انعطاف‌پذیری بالا و عدم نیاز به نیروی متخصص، به جهت ویرایش و تغییر فرآیندها یکی از دلایل کاربرد HMI می‌باشد.

5. سادگی و سرعت

صاحبان مشاغل امروزه بدنبال افزایش فروش و گردش بیشتر سرمایه خود هستند و این هدف در صورتی رخ می‌دهد که سرعت انجام کارها افزایش یافته و بتوان فرآیندها را ساده‌تر کرد از همین‌رو کاربرد HMI اهمیت ویژه‌ای پیدا می‌کند.

کامپیوتر و پنل HMI

قبل از طراحی و ساخت HMI، وظیفه کنترل سیستم و تغییر پارامترها بر عهده کامپیوترها بود. اما آسیب‌پذیر بودن کامپیوترها در برابر بدافزارها و هک شدن (مخصوصا در زمان اتصال به اینترنت و شبکه‌های محلی) و هزینه بالای کامپیوترهای صنعتی باعث گردید تا به منظور جلوگیری از میلیون‌ها دلار ضرر اقتصادی، HMI طراحی گردد.

HMI بصورت صفحه‌های مانیتور لمسی می‌باشند که دارای کیبورد مجازی هستند، ولی در صورت نیاز می‌توان از موس و کیبورد کامپیوتر استفاده کرد و آنها را به HMI متصل نمود.

مزایای پنل HMI

• مانیتورینگ فرآیندها
• اتصال همزمان به 255 وسیله متصل شونده
• کاهش مشکل نویز، تداخل یا Reset شدن
• قابلیت نمایش آلارم و ایمن نگه داشتن سیستم از بروز رویداد مخرب
• سادگی کار (بدون نیاز به دانش برنامه‌نویسی)

معایب پنل HMI

حافظه محدود برای ذخیره اطلاعات (در این موارد به کامپیوتر نیاز پیدا می‌شود).

در انتخاب HMI چه مواردی تاثیرگذار است؟

• قیمت
• اندازه: با توجه به تعداد سوئیچ، کلید و … که روی صفحه HMI قرار می‌گیرد سایز مناسب انتخاب می‌شود.
• لمسی یا کلیدی بودن
• اینکه از چه پورت‌هایی پشتیبانی می‌کند
• حجم حافظه
• کیفیت رنگ‌بندی
• توانمندی های گرافیکی
• امکان افزایش میزان حافظه بوسیله کارت حافظه
• شرایط محیطی: اینکه HMI در چه شرایط و محیط صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرد.