Zaawansowana komunikacja z maszyną

© Fotolia

Udostępnij:

Wydajniejsze procesory, coraz bardziej zaawansowane funkcjonalności i rozbudowane interfejsy komunikacyjne – to tylko niektóre z oczekiwań wobec paneli operatorskich HMI w dobie postępującej informatyzacji i digitalizacji. Ich główne zadanie pozostaje jednak niezmienne: wizualizują podstawowe parametry pracy maszyn i aplikacji oraz umożliwiają bieżącą kontrolę procesów.

Panele operatorskie bądź sterownicze HMI (ang. Human Machine Interface) – w wielkim skrócie – umożliwiają komunikację między człowiekiem a maszyną, a coraz częściej także między bardziej skomplikowanymi procesami technologicznymi. Pełnią zatem niezwykle istotną funkcję w procesach automatyzacji produkcji. Dzięki wizualizacji całego procesu, możliwości sterowania poszczególnymi funkcjami urządzenia i monitorowaniu bieżącego przebiegu prac mają ogromny wpływ na wydajność takiego procesu i wpływają na bezpieczeństwo produkcji.


 


TOP w kategorii




Coraz większe znaczenie paneli HMI

Do niedawna panele HMI były wykorzystywane niemal wyłącznie do obsługi niewielkich, a co najwyżej średnich maszyn oraz małych linii produkcyjnych. Niewielki stopień skomplikowania technologicznego takich aplikacji sprawiał, że panele miały co najwyżej kilka opcji działania, a liczba gromadzonych i wyświetlanych danych nie była zbyt duża. Za zarządzanie bardziej skomplikowanymi procesami, w tym największymi urządzeniami w zakładach produkcyjnych, a także liniami technologicznymi odpowiadały już bardziej zaawansowane systemy SCADA, zastępujące w tej roli duże szafy kontrolno-sterownicze wykorzystywane w wielu fabrykach jeszcze na przełomie minionej i obecnej dekady.

Ten klasyczny podział na panele operatorskie, stacje komputerowe SCADA i spotykane jeszcze szafy sterownicze odchodzi jednak powoli do lamusa. Rolę dwóch ostatnich coraz częściej przejmują panele sterownicze, które stają się zaawansowanymi komputerami panelowymi z mocnymi procesorami, dużą ilością pamięci wewnętrznej oraz wbudowanymi dyskami SSD o dużej pojemności. Dedykowane są systemom operacyjnym czasu rzeczywistego, dzięki czemu z powodzeniem wykorzystuje się je do obsługi bardziej skomplikowanych procesów. Dziś niczym już właściwie nie ustępują pod względem funkcjonalności i możliwości technologicznych jednostanowiskowym stacjom SCADA.

Mimo postępującej miniaturyzacji urządzeń spotykane dziś ekrany paneli HMI mają przekątną 15-20 cali, są więc zdecydowanie większe od tych stosowanych jeszcze kilka lat temu.

 

Funkcje i zadania

Najważniejsze funkcje i zadania paneli HMI to oczywiście pośredniczenie na linii człowiek-maszyna (interfejs), a także trzy główne, z pozoru tylko odrębne funkcje: wizualizacja, sterowanie i gromadzenie danych.

Funkcja wizualizacji sprowadza się do prezentowania na ekranie panelu najważniejszych z punktu widzenia działania danego urządzenia lub procesu parametrów. Mogą być wyświetlane na różne sposoby: jako dane liczbowe, w postaci tekstu, ale również przy pomocy wykresów bądź innych znaków graficznych jednoznacznie charakteryzujących konkretną sytuację. Dzięki tym danym operator urządzenia bądź osoba nadzorująca dany proces technologiczny otrzymuje na bieżąco informację o wszelkichnieprawidłowościach, ale też np. zmieniających się warunkach otoczenia (ciśnienie, temperatura, wilgotność). Pozwala im to w odpowiednim momencie zareagować i zmienić parametry pracy.

Przy dużych maszynach i rozległych liniach produkcyjnych dużego znaczenia nabiera możliwość sterowania bieżącym ich działaniem za pomocą panelu operatorskiego. Operator może nie tylko je włączać i wyłączać, ale też np. zmieniać kierunki ruchu czy modyfikować niektóre czynności (np. przełączać z trybu automatycznego na manualny). Dzięki panelowi HMI na bieżąco otrzymuje informację o wszelkich niepożądanych sytuacjach, np. o zmianie tempa przesuwu linii produkcyjnej, braku określonych elementów czy zmianie parametrów powyżej lub poniżej dopuszczalnych norm.

Teoretycznie mniej ważną funkcją paneli HMI jest gromadzenie i archiwizacja danych procesowych. Teoretycznie – bo dane te mogą nie tylko być wykorzystane do tworzenia dokumentacji kontrolnej, ale też pomóc w ustaleniu przyczyn stanów awaryjnych. Pozwoli to na łatwiejsze zdiagnozowanie usterki i jej ewentualną naprawę, ale też na wyeliminowanie ewentualnych błędów obsługowych w przyszłości.

To wszystko to absolutna podstawa działalności paneli HMI. Z pewnością jednak będą one przejmować szereg funkcji zarezerwowanych do niedawna dla dużych komputerów przemysłowych. Absolutną koniecznością stanie się komunikacja z innymi urządzeniami działającymi w danym zakładzie produkcyjnym, a być może również z zewnętrznymi aplikacjami. Panele HMI, chcąc przejąć rolę pozostałych sterowników, będą musiały umożliwić podłączanie innych urządzeń, sterowników, drukarek itd.

 

Dalsza ewolucja

Panele HMI zmieniają się znacząco nie tylko w zakresie funkcjonalności, oprogramowania i parametrów, ale też wyglądu zewnętrznego. Coraz rzadziej mamy do czynienia z panelami przyciskowymi (z klawiaturą membranową) i diodami sygnalizacyjnymi. Ich miejsce zajęły panele dotykowe, niczym we współczesnych smartfonach, choć o większej wytrzymałości ekranu i pozwalające na obsługę w rękawiczkach bądź z użyciem specjalnego rysika. Znaczącej poprawie uległa także grafika: coraz częściej jest kolorowa i pozwala na bardziej przejrzyste prezentowanie pa rametrów, obrazów, wykresów czy innych danych. Mimo wielu dodatkowych funkcji panele pozostały również intuicyjne w obsłudze.

Standardem wydają się już panele mobilne, dzięki czemu operator maszyny czy całej linii produkcyjnej może bez problemu podchodzić do sterowanego urządzenia z różnych stron, co w niektórych sytuacjach ma istotne znaczenie. Siłą rzeczy współczesne panele muszą mieć nieduży ciężar i poręczną budowę, a także być odporne na działanie wysokich i niskich temperatur, dużej wilgotności, wszelkich zanieczyszczeń w postaci kurzu, pyłu, olejów bądź innych smarów. Często bowiem pracują w bardzo niesprzyjających warunkach. Muszą też być odporne na wszelkiego rodzaju wstrząsy i przynajmniej lekkie uderzenia.

Koncepcja Przemysłu 4.0 będzie wymagać od najnowszych paneli HMI jeszcze większego postępu technologicznego – i taki postęp cały czas obserwujemy. Producenci paneli operatorskich są na etapie wprowadzania rozwiązań pozwalających na zdalny dostęp do większości urządzeń w zakładach produkcyjnych. Internet i dane gromadzone w chmurze pozwalają na sterowanie aplikacjami przemysłowymi nawet z przeciwległej półkuli. Oczywiście nie tyle możliwość zdalnego sterowania ma tutaj znaczenie, ile możliwość monitorowania przebiegu pewnych procesów czy też nieograniczony praktycznie dostęp do wszelkich zgromadzonych danych. Kolejnym etapem rozwoju paneli HMI będzie funkcja łączenia z wieloma urządzeniami, sieciami komputerowymi i różnym oprogramowaniem, np. systemem księgowo-finansowym firmy czy programem zarządzającym procesami produkcyjnymi.

Trudno dziś dokładnie stwierdzić, w jakim kierunku podążą panele HMI w nieco dalszej perspektywie czasu. Zapewne wzrośnie liczba ich funkcjonalności, zwiększą się moce przerobowe, być może będziemy też świadkami dalszej miniaturyzacji rozwiązań. Jedno jest pewne – w dobie Przemysłu 4.0 panele HMI z pewnością odgrywać będą znaczącą rolę.

Udostępnij:

Drukuj





Wojciech Traczyk



Chcesz otrzymać nasze czasopismo?
Zamów prenumeratę
Zobacz również