פיתוח ממשקי אוטומציה, HMI ו-OIT

HMIs והתקני ממשק מפעיל אחרים מתוכננים לעבוד בסביבות קשות ולשלב את האלמנטים הטובים ביותר של ממשקים מסורתיים עם טכנולוגיות מודרניות זמינות מסחרית.

מערכות אוטומציה של מכונות תעשייתיות ותהליכים חייבות לפקח על התנאים, להוציא פקודות לציוד ולתאם בקרה. מפתחים מיישמים פונקציות אלו על ידי שילוב מגוון רחב של טכנולוגיות אוטומציה תעשייתיות, כגון חיישנים ומכשירים, מודולי קלט/פלט (I/O) ובקרה דיגיטלית. עם זאת, גם המכונות המתקדמות ביותר אינן פועלות בכוחות עצמן, כלומר יש לספק צורה כלשהי של ממשק מפעיל עם מערכת האוטומציה.

המכשירים האלקטרוניים המאפשרים למפעילים לתקשר עם מערכות אוטומטיות נקראים יחד ממשק מכונה אנושית (HMI)... לפעמים ניתן להפעיל מכשירים מיוחדים יותר המובנים בפלטפורמת מחשוב שאינה מחשב אישי מסוף ממשק מפעיל (OIT).

השילוב של HMIs ומסופי OIT במערכות אוטומציה הוא קריטי מסיבות רבות. הם מציעים הרבה יותר אפשרויות ממשק מאשר יחידות פאנל פשוטות, ואם יש צורך לבצע שינויים, ניתן בדרך כלל להגדיר מחדש או לתכנת מחדש את ה-HMI או ה-OIT בעלות נמוכה יותר.

עם זאת, לפונקציונליות המורחבת הזו של ממשק המפעיל יש עדיין כמה חסרונות והיא מגדילה את העלות של ה-HMI ומסבכת את התחזוקה שלו. כדי להתגבר על החסרונות הללו, ה-HMI העדכניים ביותר מתוכננים עם פתרונות מסורתיים מוכחים תוך שימוש בטכנולוגיות העדכניות ביותר הזמינות מסחריות.

חולשות של מסופי HMI ו-OIT מסורתיים

הדור הראשון של HMI ו-OIT תוכנן כדי לאפשר למשתמשים להפעיל ולעצור מכשירים, להבין את פעולת המערכת ולבצע שינויים.

תכונות כמו אזעקות ורישום אירועים, אחסון נתונים היסטוריים ומגמות נוספו במהלך השנים. ניתן להעתיק ולשמור תצורות של מסוף HMI ו-OIT, וניתן לפרוס התקנים חדשים במהירות יחסית אם המכשיר המקורי פגום או לא תקין.

עם יכולות רשת משופרות, במיוחד Ethernet ו-Wi-Fi, אין עוד צורך להתקין מערכות HMI בקרבת משאבים. ניתן להתקין מספר HMIs במיקום מתאים כגון חדר בקרה, מכונית ומשרדים.

ל-HMI אלה, יחד עם מסופי OIT, היו יתרונות רבים על פני לוחות קוויים, אך היו להם גם מספר חסרונות.

דוגמאות כוללות את הדברים הבאים:

• מגבלות המוטלות על ידי חומרה ותוכנה מיוחדות,
• עלויות ראשוניות גבוהות,
• עלויות תחזוקה ותחזוקה שוטפות,
• המורכבות והעלות של ניהול רישיונות,
• הכשרה יקרה של טכנאים ומפעילים,
• המורכבות של שילוב פלטפורמות מרובות,
• טכנולוגיות לאחור.

מסופי ממשק מפעיל, בדרך כלל מערכות אד-הוק וסגורות, מוחלפים במהירות בחלופות פתוחות יותר. כל התמונות באדיבות Opto 22

סביר להניח שמסופי OIT מיוחדים ישתמשו בחומרה ובתוכנה מיוחדים. היצרנים מציעים מכשירים אלה כדי לספק שליטה נאותה בממשק מערכת הניהול בעיצוב עצמאי יחסית.

מכיוון שהמכשירים תוכננו במיוחד עבור השוק התעשייתי, הם לא יכולים לקצור את היתרונות המסחריים במידה שהם משמשים בדרך כלל לאלקטרוניקה צריכה, ולכן הם יקרים יותר מבחינת יחס מחיר/איכות. עם זאת, הם מתוכננים באופן מסורתי עבור סביבות תעשייתיות ומספקים פתרון פרקטי ואמין.

בשל הזמינות של HMI מתקדמים יותר מבוססי PC, ציוד זה נתפס כתמורה טובה לכסף בהשוואה לפתרונות קודמים ומספק למשתמש גמישות וקישוריות. עם זאת, אחד החסרונות היה הצורך המוגבר בשירות ותחזוקה שוטפים.

משתמשים מצפים כעת לגרפיקה מושלמת, לעדכונים תכופים בחינם ולשיפורים במערכת ההפעלה ויישומי המכשיר.

מוצרי אלקטרוניקה מתקדמים גרמו למשתמשי קצה להסתמך על מולטימדיה ו-HMI אינטואיטיבי בכל סוגי המכשירים עם גישה נוחה לנייד. תוכנן עבור קישוריות Ethernet ו-USB, תוסף Groov Edge מאפשר למפתחים ליצור קישוריות ויישומים מונעי נתונים עבור מכשירים אוטומטיים ואינטרנט של הדברים (IoT).

עם זאת, החדשנות בשוק התעשייתי הייתה קצת יותר איטית מכיוון שהיא קטנה יחסית לשוק הצרכני הגדול בהרבה - שלא לדבר על שמרני הרבה יותר משוק האלקטרוניקה האישית היוקרתית.

טכנולוגיות HMI חדשות

הדור האחרון של HMI מטפל בכל אחד מהחסרונות הללו על ידי התאמת טכנולוגיות מסחריות, שילוב ובנייה על התכונות הטובות ביותר של הדורות הקודמים של מסופי HMI ו-OIT.

יתרונות אפשריים:

טכנולוגיית קוד פתוח: באופן אידיאלי, HMI מודרני משלב את האמינות וקלות השימוש של מסוף OIT מסורתי עם הביצועים והעלות של HMI מבוסס PC.

שילוב זה אפשרי אם פלטפורמת החומרה מבוססת על מערכת הפעלה בזמן אמת בקוד פתוח כמו לינוקס שאינה דורשת כל עלויות רכישה או דמי רישיון.

טביעת רגל קטנה, רכיבים הניתנים להחלפה חמה יכולים להפוך את הפלטפורמה הזו לקלה לתפעול. החומרה המעוצבת היטב מאפשרת להשתמש בו גם בסביבות תעשייתיות קשות תוך מתן ביצועים ברמה של PC.

תצורה זמינה: התאמה אישית אפשרית, אך אינה נדרשת, מכיוון שציוד HMI מודרני כולל תכונות סטנדרטיות מובנות כדי לענות על רוב הצרכים.

תוכנת PC עבור תצורת HMI היא במחיר סביר ואינה דורשת הגבלות כלשהן על דמי הרישיון. משתמש הקצה יכול להתמקד בשימוש ב-HMI היכן שהוא המתאים ביותר מבלי לדאוג לגבי סימון או הגבלת זמן ריצה.

קלות שימוש: קבוצה של אפשרויות פיתוח הופכת את ה-HMI המתקדם לנגיש בקלות עבור מפתחים חדשים לבניית יישומים בסיסיים, אך ניתן להרחיב אותו במלואו עבור מתכנתים מנוסים לפתח יישומים משלהם עם גישה מאובטחת נוספת למעטפת.

יצרני OEM זקוקים לרוב לגמישות הזו כדי לתכנת אלגוריתמים מוכווני מכונה ואפילו אלגוריתמים מותאמים אישית ב-C/C++, Python ושפות אחרות.

תצוגה משולבת ויציאות גמישות: התצוגה המשולבת הזמינה במכשירים מסוימים יכולה להוות יותר ממספיק HMI עבור יישומים רבים, אם כי חיבור ה-HDMI מאפשר להשתמש במסך מקומי גדול יותר במידת הצורך. בנוסף, יציאות Ethernet ו-USB מרובות ומודולי I/O מקלים על החיבור לכל התקן או מערכת הפעלה.

קישוריות רשת וענן: מערכות HMI מודרניות יכולות לספק אפילו יותר כוח כאשר משתמשים משתמשים בקישוריות רשת וענן. ניתן לשתף נתונים בצורה מאובטחת בין מסדי נתונים ומערכות, וניתן להרחיב את ההדמיה של HMI לכל מחשב או מכשיר נייד מורשה. שיכול לארח דפדפן אינטרנט .

מכשירים ניידים: ניידות היא מרכיב מרכזי נוסף של HMIs מודרניים. לאחר התקנת יחידת הבסיס ותצורה, כל מכשיר נייד יכול להתחבר בבטחה ולהפוך לממשק נוסף של אדם-מכונה, מה שמעניק לטכנאים ולמפעילים גמישות רבה יותר. מפתחים יכולים להתמקד יותר בתחזוקה וניהול של ה-HMI תוך ביטול העלות והמורכבות של הפלטפורמות הבסיסיות.

הדור האחרון של HMI משלב את התכונות הטובות ביותר של מוצרים מסורתיים עם חומרה, תוכנה וטכנולוגיות רשת מודרניות בקוד פתוח כדי להתמודד עם אתגרים אלו.

מכיוון שניתן לחבר את ה-HMI החדשים הללו בקלות ובצורה חלקה לרשת ולפרוס אותם בכל מכשיר נייד טיפוסי, משתמשי קצה מגלים שטכנולוגיה מתקדמת עונה על הצרכים שלהם במחיר שהם יכולים להרשות לעצמם.

Benson Hoagland, סגן נשיא לשיווק, Opto 22 (חברת ייצור המתמחה במוצרי חומרה ותוכנה לאוטומציה תעשייתית, ניטור מרחוק ורכישת נתונים).