مشخصات انواع HMI و بررسی کاربرد هر یک از آن ها

مشخصات انواع HMI و بررسی کاربرد هر یک از آن ها 

Human Machine Interface واسطی برای ارتباط کاربر و ماشین یا دستگاه است، بدین صورت که کاربر تمام تنظیماتی که یک ماشین صنعتی نیاز داشته باشد را به وسیله نمایشگر HMI به آن انتقال می‌ دهد. این نمایشگرها به طور معمول در محیط‌ های صنعتی، اتوماسیون کارخانه‌ ها، خطوط تولید، تجهیزات پزشکی، خودروها و دیگر سیستم‌ های پیچیده استفاده می‌ شوند تا اطلاعات را به شکل بصری نمایش دهند و کاربران بتوانند از طریق آن‌ ها کنترل‌ های مختلفی را اعمال کنند. نمایشگرهای HMI به عنوان پل ارتباطی بین کاربر و سیستم‌ های پیچیده عمل می‌ کنند و با ارائه اطلاعاتی همچون وضعیت دستگاه‌ ها، سنسورها، فرآیندها و نتایج آزمون‌ ها، به اپراتورها این امکان را می‌ دهند که عملکرد دستگاه‌ ها را نظارت کرده و آن‌ ها را کنترل کنند. این نمایشگرها ممکن است شامل صفحات لمسی، دکمه‌ ها، نمودارها و نشانگرهای دیجیتال باشند که تعامل با دستگاه‌ ها را ساده‌ تر و کاربرپسندتر می‌ سازند. در این محتوا قصد داریم درباره انواع HMI، کاربردهای آن، نحوه انتخاب بهترین مدل آن و غیره به صورت مفصل توضیح دهیم، لطفا تا انتهای مقاله ما را همراهی کنید.

روش انتخاب HMI مناسب

برای انتخاب یک نمایشگر HMI دلتا مناسب، عوامل مختلفی باید مورد توجه قرار گیرد. ابتدا قیمت نمایشگر یکی از مهم‌ ترین فاکتورهاست، زیرا هزینه‌ های سیستم باید با بودجه پروژه هماهنگ باشد. ابعاد صفحه نمایش نیز باید متناسب با فضای موجود و نیازهای کاری تعیین شود، به طوری که اندازه کافی برای نمایش اطلاعات فراهم کند بدون این که فضای زیادی را اشغال کند. پورت‌ های ارتباطی نیز از اهمیت بالایی برخوردارند، زیرا باید از پروتکل‌ ها و اتصالات متنوعی مانند Ethernet، USB، و RS-232 پشتیبانی کنند تا ارتباط با سیستم‌ های دیگر ممکن شود.

نوع کنترلر متصل به مانیتور یکی دیگر از نکات مهم است. انتخاب کنترلر مناسب بسته به نوع فرآیند و کاربری خاص می‌ تواند کارایی و عملکرد نمایشگر را بهبود بخشد. کیفیت و رزولوشن تصویر نیز بسیار حائز اهمیت است، زیرا یک صفحه نمایش با رزولوشن بالا و وضوح مناسب می‌ تواند اطلاعات را به شکل واضح و خوانا به اپراتور ارائه دهد. عمر مفید مانیتور نیز باید مد نظر قرار گیرد، چرا که نمایشگرهایی با عمر طولانی‌ تر هزینه‌ های نگهداری و تعویض را کاهش می‌ دهند.

در نهایت، قابلیت‌ های نرم‌ افزاری پشتیبانی‌ شده توسط نمایشگر باید متناسب با نیازهای خاص نرم‌ افزاری و قابلیت‌ های سیستم باشد. این ویژگی‌ ها می‌ توانند شامل امکاناتی مانند پشتیبانی از نرم‌ افزارهای سفارشی‌ سازی، گرافیک‌ های پیچیده و قابلیت‌ های آنالیز داده‌ ها باشند. با توجه به تمامی این عوامل، انتخاب HMI مناسب می‌ تواند به بهره‌ وری بیشتر و کنترل بهتر فرآیندهای صنعتی منجر شود. در صورتی که درباره انتخاب بهترین مدل اچ ام آی اطلاعات ندارید، به شما عزیزان توصیه می کنیم مراکز معتبری که در زمینه فروش اینورتر در اصفهان و یا در شهر محل سکونت خود فعالیت می کنند را انتخاب کرده و از راهنمایی کادر متخصص آن ها استفاده کنید.

دسته بندی انواع اچ ام آی براساس ساختار

مانیتورهای صنعتی غیر لمسی

در این مدل عموما کاربر از طریق دکمه ها با دستگاه ارتباط برقرار می کند. در حال حاضر  این مدل واسط فقط در کاربردهای سنگین و خشن مثل صنعت سنگ استفاده می‌ شود. از مزایای رقابتی این مدل می توان به سخت کارتر بودن، قیمت پایین و اقتصادی اشاره کرد.

مانیتورهای صنعتی لمسی

طراحی مدل های لمسی ضمن زیبایی ظاهری باعث شده کار با آن ها برای کاربر راحت تر باشد. قیمت بالا و البته تا حدودی ظرافت بیشتر این مدل ها از جمله چالش هایی است که اکثر کاربران با این مدل دارند.

HMI های دارای PLC

اخیرا برخی برند‌های سازنده اچ ام آی از جمله برند دلتا شروع به تولید مدل های HMI که دارای PLC دلتا هستند، کرده اند. این مدل ها در کنار حالت رنگی لمسی نمایشگرها دارای تعدادی ورودی و خروجی دیجیتال و آنالوگ هستند. این مدل ها دارای قیمت رقابتی در مقایسه با زمانی که PLC و HMI به صورت جداگانه تهیه می شوند هستند، ولی به دلیل نداشتن قابلیت ارتقا و نیز از کار افتادن کل سیستم در صورت خرابی HMI هنوز به صورت گسترده در صنعت استفاده نمی‌ شوند.

دسته بندی اچ ام آی بر اساس ابعاد

HMI ها بر اساس سایز صفحه نمایش به انواع مختلفی دسته بندی می‌شوند که از اندازه 3.5 اینچ شروع شده و تا سایز 15 اینچ معمولا در بازار یافت می شود. علاوه بر ابعاد صفحه لمسی ابعاد برش مانتیور برای نصب بر روی دستگاه هم دارای اهمیت است، به ویژه در زمانی که برند HMI تغییر می کند و یا محدودیت فضا وجود دارد.

دسته بندی اچ ام آی HMI بر اساس پورت‌های ارتباطی

برای ارتباط یک HMI با یک کنترلر که عموما یک یا چند PLC است، از یک یا چند پورت ارتباطی استفاده می کنند که در ادامه این پورت ها معرفی می گردند.

به واسطه وجود نویز بعضا شدیدی که بوسیله المان های سوئیچینگ نظیر اینورتر صنعتی و سروو درایوها در ماشین آلات وجود دارد، شبکه ارتباطی بین HMI و سایر دستگاه‌ ها از اهمیت ویژه ای برخوردار است به طوری‌ که یکی از مشکلات رایج در برقراری ارتباط بین HMI و سایر دستگاه‌ ها آلارم قطع ارتباط است.

مانیتورها عموما از چند پروتکل ارتباطی تحت شبکه پیروی می کنند. انواع پورت های RS232، RS422، RS485 از نوع مدباس هستند و شبکه اترنت از مرسوم ترین شبکه های ارتباطی است. البته برخی از مانیتورها ممکن است از پروتکل‌ های ارتباطی دیگری نظیر پروفی نت و یا پروفی باس هم پشتیبانی کنند.

پروتکل ارتباطی اچ ام آی

انتخاب این که از چه پورتی برای ارتباط دستگاه‌ ها به یکدیگر استفاده شود به فاصله دستگاه ها (فاصله HMI از PLC) ، نوع و برند دستگاه‌ ها، سرعت و حساسیت دستگاه بستگی دارد.

با این حال در اکثر موارد پروتکل ارتباطی بر اساس کنترلر (PLC)، سرعت ارتباطی و تعداد دستگاه‌ های متصل شده به HMI انتخاب می شود. در حال حاضر مرسوم‌ ترین پروتکل ارتباطی RS485 مدباس است. درواقع ارزانترین شبکه ارتباطی و در عین حال ایمن‌ ترین شبکه در رنج قیمتی پایین شبکه مدباس RS485 است.

عموم دستگاه‌ های مرسوم بازار مثل اینورترها، دماسنج ها، سروو درایوها از شبکه RS485 برای ارتباط با HMI استفاده می کنند. ولی به طور مثال PLC سری 1200 زیمنس، بدلیل دارا بودن پورت اترنت به صورت پیش فرض و با توجه به سرعت بالا و ایمنی مطلوب پورت اترنت در مقایسه با شبکه مدباس انتخاب طراحان مانیتورهای دارای پورت اترنت است.

دسته بندی اچ ام آی HMI بر اساس پورت‌ های ارتباطی

برندهای مختلفی در بازار وجود دارد که ممکن است ویژگی های سخت افزاری یکسانی اعم از ابعاد، کیفیت تصویر و تعداد پورت های اتباطی داشته باشند. در عین حال که این کیفیت ممکن است بسته به نوع برند متفاوت باشد، چیزی که باعث تفاوت چشمگیر بین محصولات برندهای مختلف می شود، نرم افزار دستگاه اچ ام آی است. منظور از نرم افزار واسطی است که طراح از آن برای طراحی HMI استفاده می کند که می تواند قابلیت‌ های نسبتا متفاوتی بین مانیتورها داشته باشد.

ذکر این نکته ضروری است که گاهی نرم افزار ضعیف یک مانیتور باعث می شود امکان استفاده از مانیتور برای یک کاربری خاص وجود نداشته باشد. بنابراین نرم افزار HMI نقش بسیار کلیدی در انتخاب آن دارد. دو تا از بهترین برندهای تولید کننده HMI در بازار در حال حاضر HMI Wecon و Delta هستند که در ادامه صفحه اصلی طراحی نرم افزار این مانتیورها آورده شده است.

طراحی نرم افزار اچ ام آی

طراحی یک نرم افزار حرفه ای HMI بخش مهم اجرای یک پروژه اجرایی است. بI وسیله نرم افزار می توان تمامی پارامترهای حیاتی یک سیستم را مانیتور کرد و در صورت لزوم آن ها را تغییر داد. به طور مثال اگر یک دستگاه اکسترودر قرار باشد به وسیله HMI کنترل شود، این دستگاه تعداد قابل ملاحظه ای المنت دارد که به وسیله HMI می توان دماهای آن ها را مشاهده کرد و یا تغییر داد. در واقع هر زمان نیاز به تغییر دما بر روی سیستم داشته باشید، به وسیله HMI فرمان تغییر دمای مورد نظر برای المنت ها به PLC ارسال می شود و همزمان تغییرات نیز قابل مشاهده است.

در واقع مشاهده برای سایر پارامترهای یک دستگاه مثل سرعت الکتروموتورها، نوع محصول تولیدی، تعداد محصول و تمام پارامترهایی که در یک سیستم کنترلی وجود دارد، امکان پذیر است. البته بسته به سیستم کنترل برخی از پارامترها صرفا امکان مشاهده دارند و امکان تغییر وجود ندارد. اگر قصد دارید در زمینه کار با HMI و PLC اطلاعات خود را افزایش دهید، به شما عزیزان توصیه می کنیم در دوره های آموزشی که توسط مراکز معتبر ارائه می شود، شرکت کنید. جهت کسب اطلاعات بیشتر درباره این نوع دوره های آموزشی می توانید بر روی لینک زیر کلیک کنید.

آشنایی با نحوه برنامه ریزی HMI

HMI این قابلیت را دارد که از آن در نقش یک PLC البته به صورت محدود استفاده کرد. برای انجام این کار لازم است از دستورات ماکرو استفاده شود. این دستورات گستردگی محدودی دارند و به کمک آن ها می توان برخی پروسه ها را به جای اجرا در PLC در HMI اجرا کرد. از مرسوم ترین این پروسه ها انتقال ساعت و تاریخ به PLC از HMI است. عموما پی ال سی ها چون که باتری پشتیبان ندارند دارای ساعت داخلی یا RTC نیستند. ولی اچ ام آی یا مانیتور به دلیل داشتن باتری پشتیبان، این امکان را فراهم می کند که PLC از ساعت و تاریخ آن برای انجام پروسه های مختلف استفاده کند.

گاهی اوقات بدون نیاز به یک PLC می توان یک پروسه را کنترل کرد حتی اگر نیاز به ورودی و خروجی دیجیتال یا آنالوگ باشد. علی رغم این که مانتیورهایی که در مورد آن ها صحبت می کنیم دارای PLC داخلی و یا ورودی و یا خروجی دیجیتال نیستند لازم به ذکر است تنها برای پروژه هایی به شدت اقتصادی و البته محدود انجام این روش امکان پذیر است.

مانتیورها به روش های مختلفی به وسیله یک کامپیوتر برنامه‌ ریزی می شوند. قدیمی ترین روش برنامه ریزی از طریق پورت RS232 است. گرچه امکان برنامه ریزی مانیتورها همچنان به وسیله این پورت وجود دارد، ولی روش‌ های سریع‌ تر و ایمن‌ تر کنونی این روش را به آخرین روش برای برنامه‌ ریزی اچ ام آی تبدیل کرده است. در حال حاضر مرسوم‌ ترین روش برنامه‌ ریزی اچ ام آی (HMI) از طریق پورت USB است. در کنار این پورت برنامه ریزی از پورت اترنت برای مانیتورهای دارای پورت اترنت نیز امکان پذیر است. ویژگی جالبی که بعضی از مانیتورها دارند، این است که امکان برنامه ریزی از طریق فلش مموری USB فراهم است.

نکات مهم در خرید HMI

برای خرید انواع HMI نکات مهمی وجود دارد که تا حد زیادی بستگی به پروژه و نیز قیمت مورد انتظار دارد. ولی در حالت کلی علاوه بر قیمت مانیتور لمسی و نرم افزار برنامه ریزی و قابلیت‌ های آن، لازم است موارد زیر نیز مد نظر قرار بگیرند:

• تعداد و نوع پورت های ارتباطی
• رزولوشن صفحه نمایش (نشان دهنده کیفیت تصویر در مانیتور)
• پردازنده اصلی یا MCU که نشانگر سرعت پردازش مانیتور است
• دارا بودن باتری پشتیبان
• پشتیبانی از حافظه فلش در جهت ذخیره اطلاعات برای دیتا لاگر
• توان و جریان مصرفی برای انتخاب مناسب منبع تغذیه مورد نیاز
• RAM
• ROM

بررسی این موارد قبل از خرید انواع HMI باعث می شود بهترین گزینه را با توجه به کاربری مد نظرتان انتخاب کنید.

کنترل اچ ام آی HMI از راه دور (IOT)

انواع HMI ها این امکان را به کابران می دهند تا از راه دور و بدون نیاز به آی پی استاتیک از طریق تلفن همراه عملکرد دستگاه خود را کنترل کنند. این قابلیت برای برخی از مانیتورهایی که شبکه اترنت دارند در دسترس است و در صنعت با قابلیت IOT از آن یاد می شود. معمولا هر HMI نرم افزار خاص خود را برای این امکان دارد ولی نرم افزار VNC Viewer از معروف‌ ترین نرم افزار هاست که اکثر برندهای مختلف HMI را ساپورت می کند.

البته در کنار قابلیت IOT مانیتورها این امکان را فراهم می کنند که یک کاربر بتواند به وسیله کامپیوتر پروسه کلی و خود دستگاه را از طریق اتاق کنترل تحت نظارت قرار دهد.

ذخیره سازی اطلاعات در اچ ام آی (دیتا لاگر)

ویژگی است که به وسیله آن می توان اطلاعات مختلف یک پروسه نظیر دماها و یا جریان های الکتروموتورها را ذخیره کرد و یا آنه ا را به صورت نمودار مشاهده کرد. عموما مانیتورها در قالب فایل Excel اطلاعات را بصورت موقت ذخیره می کنند و سپس به وسیله یک فلش این اطلاعات را می توان مشاهده و بررسی کرد. این قابلیت بسیار در زمان عیب یابی یک پروسه می تواند مفید باشد. به طور مثال اگر محصولی از یک پروسه تولید خراب شده باشد با بررسی اطلاعات ذخیره شده می توان دلیل خرابی محصول و احتمالا پیدا کردن قطعه خراب و یا دلیل این رخداد را پیدا کرد.

انواع مانیتور اچ ام آی برند دلتا

در جدول زیر تفاوت های مدل های مختلف HMI دلتا را مشاهده می کنید.

در نهایت انواع HMI پل ارتباطی بین کاربر و سیستم‌ های پیچیده است

انواع مختلف نمایشگرهای HMI (Human-Machine Interface) بسته به نیازهای صنعتی، سطح پیچیدگی و کاربردهای خاص، می‌ توانند تفاوت‌ های قابل توجهی با یکدیگر داشته باشند. این نمایشگرها را می‌ توان به دسته‌ های مختلفی تقسیم کرد که هر کدام ویژگی‌ ها و قابلیت‌ های خاص خود را دارند. برخی از نمایشگرها ساده و با ویژگی‌ های ابتدایی هستند که برای کاربردهای محدود و ارزان‌ تر مناسب‌ اند، در حالی که انواع پیشرفته‌ تر HMI با صفحه نمایش لمسی، رزولوشن بالا و قابلیت‌ های نرم‌ افزاری پیشرفته‌ تر برای کاربردهای پیچیده‌ تر طراحی شده‌ اند.

انتخاب نوع HMI مناسب بستگی به عواملی مانند محیط کار، نوع فرآیندهای صنعتی، نیاز به گرافیک‌ های پیچیده و سطح تعامل مورد نیاز با سیستم دارد. در نهایت، انتخاب درست نوع HMI می‌ تواند تاثیر زیادی بر کارایی، بهره‌ وری و ایمنی فرآیندهای صنعتی داشته باشد، به طوری که استفاده صحیح از آن می‌ تواند کمک شایانی به مدیریت بهتر و بهینه‌ تر سیستم‌ ها و دستگاه‌ ها نماید.