Rozhranie človek-stroj alebo HMI je definované ako funkcia alebo komponent konkrétneho zariadenia alebo softvérovej aplikácie, ktorá umožňuje ľuďom interakciu so strojmi. Niektoré príklady bežných zariadení HMI, s ktorými sa stretávame v každodennom živote, zahŕňajú dotykové obrazovky a klávesnice.
HMI používané v priemyselných prostrediach sú predovšetkým obrazovky alebo dotykové obrazovky, ktoré spájajú používateľov so strojmi, systémami alebo zariadeniami. Operátori závodov používajú HMI na ovládanie a automatizáciu strojov a ich výrobných liniek. HMI môžu byť jednoduché obrazovky namontované na strojoch závodu, pokročilé dotykové obrazovky, viacdotykové ovládacie panely, tlačidlá, počítače s klávesnicami, mobilné zariadenia alebo tablety.
Preložené s DeepL.com (bezplatná verzia)
Vývoj rozhrania človek-stroj
Interakcia so strojmi pomocou dávkového spracovania
V 50. rokoch 20. storočia bolo dávkové spracovanie dominantným spôsobom spracovania strojov, pokiaľ ide o vstupy.
Dávkové spracovanie vyžadovalo, aby používateľ špecifikoval všetky podrobnosti a postupnosť úloh, zvyčajne pomocou dierneho štítku. Tento dierny štítok bol vložený do stroja. Stroj vyhodnotí dierny štítok a poskytne výsledky. Dávkové spracovanie nie je efektívnym spôsobom interakcie človek-stroj, pretože technika je náchylná na chyby.
Interakcia so strojmi pomocou rozhrania príkazového riadka
Vývoj rozhrania príkazového riadka nasleduje dávkové spracovanie. Spracovanie príkazového riadka predstavuje interaktívnejší spôsob interakcie používateľa so strojom a umožňuje používateľovi zadávať stroju priame príkazy. Robí sa to zadaním postupných riadkov textu pomocou programu, ktorý text akceptuje. Toto bol primárny spôsob zaobchádzania so strojmi v šesťdesiatych rokoch.
Interakcia so strojmi pomocou grafického používateľského rozhrania
Grafické používateľské rozhrania (GUI) predstavujú ďalšiu fázu interakcie človek-počítač. Tieto rozhrania umožňujú koncovým používateľom komunikovať so strojmi pomocou bohatých grafických prvkov, ako sú okná, tlačidlá a ikony. Toto sa nazýva model WIMP (okná, ikony, ponuky a ukazovatele). Medzi skutočné zariadenia používané na zapojenie patria zariadenia, ako sú klávesnice a myši.
Fáza po WIMP
So zvýšeným využívaním počítačov a technológií v modernej spoločnosti je potrebná sofistikovanejšia úroveň interakcie človek-počítač. To viedlo k vývoju dotykových obrazoviek a uchopiteľných používateľských rozhraní, ktoré používateľom umožňujú interakciu s virtuálnymi objektmi pomocou fyzických rukovätí.
HMI a výroba
Úloha HMI v SCADA systémoch
Väčšina systémov SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) sa pri efektívnej prevádzke spolieha na vstavané komponenty HMI; SCADA systém je hlavným celkovým riadiacim systémom v závode alebo zariadení a je zodpovedný za reguláciu všetkých komplexných operácií, ktoré sa vyskytujú.
Tradične, aby bolo možné integrovať výrobnú linku s HMI, HMI musí byť pripojené k programovateľnému logickému ovládaču (PLC) a HMI zobrazuje dáta prijaté z PLC a poskytuje vstup od užívateľa do PLC. Tieto grafické zobrazenia sú často veľmi jednoduché.
Základné HMI umožňuje operátorovi alebo manažérovi závodu kontrolovať typické parametre, ako je teplota stroja, počty procesov, stav stroja a počty materiálu.
Príklady HMI a SCADA
Štandardné scenáre zahŕňajúce HMI sa nachádzajú v mnohých čističkách vôd a odpadových vôd. Tieto zariadenia často čelia problémom, pretože úprava vody zahŕňa mnoho etáp, ako je skríning, čerpanie a odstraňovanie rôznych škodlivých mikroorganizmov a zvyškov. Navyše, každá fáza liečby sa môže vyskytnúť v oblastiach, ktoré sú od seba vzdialené kilometre, čo znamená, že monitorovanie a kontrola zariadení a procesov môže byť výzvou.
Obrazovka HMI integrovaná do systému SCADA je zvyčajne pripojená k PLC, ktoré potom operátorovi umožňuje na diaľku monitorovať hladiny vody, pH, čerpadlá, rozpustené pevné látky alebo hladiny určitých toxických chemikálií.
HMI možno použiť na zapnutie a vypnutie čerpadiel na základe hladiny v nádrži. Okrem toho, ak pH klesne pod určitú úroveň, HMI zvyčajne zobrazí alarm, ktorý je možné nastaviť pomocou dotykového monitora. Týmto spôsobom HMI umožňuje operátorovi monitorovať a riadiť procesy a fázy úpravy vody.
Mnohé moderné priemyselné HMI vyvinuté pre prostredie inteligentnej továrne sú bohaté na multimediálne možnosti. Umožňujú používateľom dostávať integrované SMS upozornenia o stave stroja, e-mailové upozornenia a tiež sledovať integrované videá procesov na prevádzke. Sofistikovanejšie HMI umožňujú diaľkové ovládanie viacerých strojov a operácií na viacerých miestach, ako aj analýzu prevádzky závodu. HMI môžu tiež zobrazovať prístrojové panely s výrobnými a závodnými KPI.
V dôsledku toho sa úloha HMI rýchlo vyvíja, pretože sa neustále integrujú nové technológie.
Kľúčové výhody investície do pokročilého HMI pre váš závod
Dnes je na trhu množstvo pokročilých HMI, ktoré dokážu monitorovať a ovládať strojné zariadenia závodu. Pokiaľ ide o investície do pokročilého HMI s viacerými funkciami, ako je možnosť vzdialeného monitorovania strojov a používania výstupných panelov KPI, hlavným prínosom je zefektívnenie procesov a operácií závodu.
Ďalšou veľkou výhodou je možnosť jednoduchého zobrazenia dôležitých údajov v reálnom čase. Tieto atribúty moderných pokročilých HMI výrazne pomáhajú znižovať zložitosť prostredia závodu.
Majitelia závodov môžu navyše použiť HMI na rýchlu reakciu na meniace sa alebo náročné podmienky. Výsledkom je zvýšenie účinnosti v dôsledku zníženia prestojov. To dáva majiteľom závodov inteligentné systémy, ktoré dokážu znížiť náklady a odpad a v konečnom dôsledku zlepšiť procesy a ziskovosť.
V budúcnosti budú HMI na úrovni okrajov alebo strojov ešte výkonnejšie a budú mať možnosť súťažiť v reálnom čase.
Mám si postaviť alebo kúpiť HMI?
Majitelia tovární často čelia otázke: „Mám postaviť alebo kúpiť HMI?“. Toto je veľmi široká otázka, na ktorú nie je jednoduchá odpoveď, pretože je potrebné zvážiť veľa premenných. Niektoré z otázok, ktoré si treba položiť, sú:
- Aké procesy a operácie musia HMI riadiť v továrni?
- Aké stroje a parametre musí závod sledovať?
- Aké zložité musí byť HMI?
- Má organizácia vlastné odborné znalosti a znalosti?
- Má majiteľ továrne čas na návrh, vývoj a testovanie HMI?
- Potreba trhu rýchlo modernizovať produkty a či je to v rámci spoločnosti možné urobiť
- Trh si tiež vynucuje rýchly technologický pokrok, takže platia rovnaké úvahy
- Je možné začleniť externú technológiu do existujúceho interného vývojového tímu?
- Aký je dostupný rozpočet?
- Aký je konečný cieľ; jednoduchý prototyp pre výskumný projekt alebo plne nabitá fungujúca riadená verzia HMI?
V konečnom dôsledku, pokiaľ majiteľ závodu alebo výrobca nemá skúsenosti s navrhovaním, vývojom a stavbou HMI, má často väčší zmysel nakupovať. To ušetrí čas a poskytne riešenie, ktoré bolo testované. Prinajmenšom by sa mal vykonať prieskum a výrobca alebo vlastník závodu by sa mal poradiť s konzultantom alebo odborníkom predtým, ako sa pustí do navrhovania vlastného HMI.
Budúcnosť interakcie človek-počítač
V súčasnosti existujú rôzne predpovede, ako by mohla vyzerať budúcnosť ďalšej úrovne HCI. Očakáva sa, že technológie ako cloud computing, kognitívne výpočty a internet vecí (IoT) zohrajú úlohu pri vývoji ďalšej úrovne HCI.
Predvídať, čo sa objaví na ďalšej úrovni zapojenia, je výzvou. Niet však pochýb o tom, že bude existovať vyššia úroveň partnerstiev medzi človekom a počítačom, ktorá bude ťahať produktivitu naprieč odvetviami.
Pokiaľ ide o požiadavky Industry 4.0, Industrial HMI tiež zažije ďalšiu integráciu nových a vznikajúcich technológií, ktoré budú mať vplyv na HMI ako celok.