تطوير واجهات الأتمتة و HMI و OIT

تم تصميم واجهات HMI وأجهزة واجهة المشغل الأخرى للعمل في بيئات قاسية والجمع بين أفضل عناصر الواجهات التقليدية والتقنيات الحديثة المتاحة تجاريًا.

يجب أن تقوم أنظمة أتمتة العمليات والآلات الصناعية بمراقبة الظروف ، وإصدار الأوامر للمعدات ، وتنسيق التحكم. يقوم المطورون بتنفيذ هذه الوظائف من خلال الجمع بين مجموعة واسعة من تقنيات الأتمتة الصناعية ، مثل أجهزة الاستشعار والأدوات ووحدات الإدخال / الإخراج (I / O) وعناصر التحكم الرقمية. ومع ذلك ، حتى أكثر الآلات تقدمًا لا تعمل من تلقاء نفسها ، مما يعني أنه يجب تزويد بعض أشكال واجهة المشغل بنظام التشغيل الآلي.

يتم استدعاء الأجهزة الإلكترونية التي تسمح للمشغلين بالاتصال بالأنظمة الآلية معًا واجهة الآلة البشرية (HMI)... في بعض الأحيان ، يمكن استدعاء أجهزة أكثر تخصصًا مضمنة في نظام أساسي للحوسبة بخلاف الكمبيوتر الشخصي محطة واجهة المشغل (OIT).

يعد دمج HMIs و OIT Terminals في أنظمة التشغيل الآلي أمرًا بالغ الأهمية لأسباب عديدة. إنها توفر العديد من خيارات الواجهة أكثر من وحدات اللوحة البسيطة ، وإذا كانت هناك حاجة لإجراء تغييرات ، فيمكن عادةً إعادة تكوين HMI أو OIT أو إعادة برمجته بتكلفة أقل.

ومع ذلك ، لا تزال هذه الوظيفة الموسعة لواجهة المشغل بها بعض العيوب وتزيد من تكلفة HMI وتعقد صيانتها. للتغلب على أوجه القصور هذه ، تم تصميم أحدث HMIs مع حلول تقليدية مجربة باستخدام أحدث التقنيات المتاحة تجاريًا.

نقاط الضعف في المحطات الطرفية التقليدية HMI و OIT

تم تصميم الجيل الأول من HMI و OIT للسماح للمستخدمين ببدء تشغيل الأجهزة وإيقافها ، وفهم تشغيل النظام وإجراء التغييرات.

تمت إضافة ميزات مثل التنبيه وتسجيل الأحداث وتخزين البيانات التاريخية والاتجاه على مر السنين. يمكن نسخ تكوينات طرفي HMI و OIT وحفظها ، ويمكن نشر الأجهزة الجديدة بسرعة نسبيًا في حالة تلف الجهاز الأصلي أو تعطله.

بفضل إمكانات الشبكات المحسّنة ، وخاصة Ethernet و Wi-Fi ، لم تعد هناك حاجة إلى تثبيت HMI على مقربة من الموارد. يمكن تركيب العديد من HMIs في مكان مناسب مثل غرفة التحكم والسيارة والمكاتب.

تتمتع واجهات HMI هذه ، جنبًا إلى جنب مع محطات OIT ، بالعديد من المزايا على الألواح السلكية ، ولكن كان لها أيضًا العديد من العيوب.

تشمل الأمثلة ما يلي:

• القيود التي تفرضها الأجهزة والبرامج الخاصة ،
• تكاليف أولية عالية ،
• الصيانة المستمرة وتكاليف الصيانة ،
• تعقيد وتكلفة إدارة الترخيص ،
• تدريب مكلف للفنيين والمشغلين ،
• تعقيد دمج منصات متعددة ،
• التقنيات المتخلفة.

يتم استبدال محطات واجهة المشغل ، عادة الأنظمة المخصصة والمغلقة ، ببدائل أكثر انفتاحًا. جميع الصور مقدمة من Opto 22

من المحتمل أن تستخدم محطات OIT المتخصصة أجهزة وبرامج خاصة.تقدم الشركات المصنعة هذه الأجهزة لتوفير تحكم كافٍ في واجهة نظام الإدارة في تصميم قائم بذاته نسبيًا.

نظرًا لأن الأجهزة مصممة خصيصًا للسوق الصناعية ، فلا يمكنها جني الفوائد التجارية إلى الحد الذي يتم استخدامه عادةً للإلكترونيات الاستهلاكية ، وبالتالي فهي أكثر تكلفة من حيث نسبة السعر / الجودة. ومع ذلك ، فهي مصممة تقليديًا للبيئات الصناعية وتوفر حلاً عمليًا وموثوقًا.

نظرًا لتوفر المزيد من HMIs المستندة إلى الكمبيوتر الشخصي ، يُنظر إلى هذا الجهاز على أنه ذو قيمة جيدة مقابل المال مقارنة بالحلول السابقة ويوفر للمستخدم المرونة والاتصال. ومع ذلك ، كان أحد العيوب هو الحاجة المتزايدة للخدمة والصيانة المستمرة.

يتوقع المستخدمون الآن رسومات مثالية وتحديثات مجانية متكررة وتحسينات لنظام التشغيل وتطبيقات الجهاز.

دفعت الإلكترونيات الاستهلاكية المتقدمة المستخدمين النهائيين إلى الاعتماد على الوسائط المتعددة وواجهة المستخدم التفاعلية (HMI) البديهية على جميع أنواع الأجهزة مع الوصول المريح للهاتف المحمول. تم تصميم المكون الإضافي Groov Edge ، المصمم لاتصال Ethernet و USB ، للمطورين بإنشاء اتصال وتطبيقات تعتمد على البيانات للأجهزة المؤتمتة وإنترنت الأشياء (IoT).

ومع ذلك ، كان الابتكار في السوق الصناعية أبطأ إلى حد ما لأنه صغير نسبيًا مقارنة بالسوق الاستهلاكية الأكبر بكثير - ناهيك عن كونه أكثر تحفظًا بكثير من سوق الإلكترونيات الشخصية المتطورة.

تقنيات HMI الجديدة

يعالج أحدث جيل من HMI كل من أوجه القصور هذه من خلال تكييف التقنيات التجارية ، ودمج أفضل ميزات الأجيال السابقة من محطات HMI و OIT والبناء عليها.

الفوائد المحتملة:

تقنية مفتوحة المصدر: من الناحية المثالية ، تجمع واجهة HMI الحديثة بين الموثوقية وسهولة الاستخدام لمحطة OIT تقليدية مع أداء وتكلفة HMI المستندة إلى الكمبيوتر.

هذا المزيج ممكن إذا كان النظام الأساسي للأجهزة يعتمد على نظام تشغيل في الوقت الفعلي مفتوح المصدر مثل Linux لا يتطلب أي تكاليف اكتساب أو رسوم ترخيص.

بصمة صغيرة ، مكونات قابلة للتبديل السريع يمكن أن تجعل هذه المنصة سهلة التشغيل. تسمح الأجهزة المصممة جيدًا باستخدامها حتى في البيئات الصناعية القاسية مع توفير أداء من فئة أجهزة الكمبيوتر.

التكوين المتاح: التخصيص ممكن ، ولكن ليس مطلوبًا ، حيث تشتمل معدات HMI الحديثة على ميزات قياسية مدمجة لتلبية معظم الاحتياجات.

برامج الكمبيوتر لتكوين HMI ميسورة التكلفة ولا تتطلب أي قيود على رسوم الترخيص. يمكن للمستخدم النهائي التركيز على استخدام HMI حيث يكون ذلك مناسبًا تمامًا دون القلق بشأن تحديد العلامات أو وقت التشغيل.

سهولة الاستخدام: تجعل مجموعة خيارات التطوير واجهة HMI المتقدمة سهلة الوصول للمطورين الجدد لبناء التطبيقات الأساسية ، ولكن يمكن توسيعها بالكامل للمبرمجين ذوي الخبرة لتطوير تطبيقاتهم الخاصة مع وصول آمن إضافي إلى الغلاف.

غالبًا ما يحتاج مصنعي المعدات الأصلية إلى هذه المرونة لبرمجة الخوارزميات الموجهة نحو الآلة وحتى الخوارزميات المخصصة في C / C ++ و Python ولغات أخرى.

شاشة مدمجة ومنافذ مرنة: يمكن أن تكون الشاشة المدمجة المتوفرة في بعض الأجهزة أكثر من كافية لتطبيقات HMI ، على الرغم من أن اتصال HDMI يسمح باستخدام شاشة محلية أكبر إذا لزم الأمر. بالإضافة إلى ذلك ، تعمل منافذ Ethernet و USB ووحدات الإدخال / الإخراج المتعددة على تسهيل الاتصال بأي جهاز أو نظام تشغيل.

الاتصال بالشبكة والسحابة: يمكن أن توفر HMIs الحديثة مزيدًا من القوة عند استخدام المستخدمين للشبكة والاتصال السحابي.يمكن مشاركة البيانات بشكل آمن بين قواعد البيانات والأنظمة ، ويمكن تمديد تصور HMI إلى أي جهاز كمبيوتر أو جهاز محمول مرخص. يمكنه استضافة متصفح ويب .

الأجهزة المحمولة: التنقل هو عنصر أساسي آخر في HMIs الحديثة. بمجرد تثبيت الوحدة الأساسية وتكوينها ، يمكن لأي جهاز محمول الاتصال بأمان ويصبح واجهة أخرى بين الإنسان والآلة ، مما يمنح الفنيين والمشغلين مرونة أكبر. يمكن للمطورين التركيز بشكل أكبر على صيانة وإدارة HMI مع التخلص من تكلفة وتعقيد الأنظمة الأساسية.

يجمع أحدث جيل من HMI بين أفضل ميزات المنتجات التقليدية مع الأجهزة والبرامج وتقنيات الشبكات الحديثة مفتوحة المصدر لمواجهة هذه التحديات.

نظرًا لأنه يمكن ربط هذه HMIs الجديدة بسهولة وسلاسة بالشبكة ونشرها على أي جهاز محمول نموذجي ، يجد المستخدمون النهائيون أن التكنولوجيا المتقدمة تلبي احتياجاتهم بسعر يمكنهم تحمله.

بنسون هوغلاند ، نائب رئيس التسويق ، Opto 22 (شركة تصنيع متخصصة في منتجات الأجهزة والبرامج للأتمتة الصناعية والمراقبة عن بُعد والحصول على البيانات).