کاربرد HMI در صنعت اتوماسیون | چرا تولید بدون HMI میخوابد؟

HMI در برق چیست؟

HMI یا رابط انسان و ماشین، جزء حیاتی بسیاری از سیستم‌های اتوماسیون صنعتی مدرن است که تعامل یکپارچه بین انسان و ماشین‌ها را ممکن می‌سازد. این تجهیز به عنوان پلی بین کاربر و ماشین عمل می کند و امکان کنترل و نظارت بصری و کارآمد را فراهم می کند.

کاربرد hmi در صنعت طیف گسترده‌ای از دستگاه‌ها و برنامه‌های نرم‌افزاری، از جمله صفحه‌های لمسی، رابط‌های گرافیکی (GUI)، سیستم‌های تشخیص صدا و غیره را در بر می‌گیرد. این رابط ها در صنایع مختلف مانند تولید، خودرو، مراقبت های بهداشتی و لوازم الکترونیکی مصرفی برای افزایش تجربه کاربر و بهبود بهره وری استفاده می شوند.

در پروژه های صنعتی، HMI ها برای نظارت و کنترل فرآیندهای پیچیده، مانند اتوماسیون کارخانه، با ارائه امکان تجسم و کنترل داده ها در لحظه استفاده می شوند. برای مقایسه قیمت و خرید HMI میتوانید از وبسایت ولتاژه دیدن کنید. این فروشگاه یکی از فروشگاه های معتبر در زمینه برق و اتوماسیون صنعتی است که بسیاری از نیاز ها را پوشش میدهد.

کاربرد HMI در صنعت به اپراتورها و مهندسان در مدیریت خطوط تولید، تشخیص مشکلات و بهینه سازی گردش کار کمک می کنند. در بخش خودرو، HMI نقش مهمی در سیستم های اطلاعات سرگرمی، ناوبری و عیب یابی خودرو ایفا می کند و رانندگی را ایمن تر و لذت بخش تر می کند.

با ظهور دستگاه های هوشمند و اینترنت اشیا (IoT)، HMI به طور فزاینده ای در زندگی روزمره رایج شده است. گوشی‌های هوشمند، تبلت‌ها و سیستم‌های اتوماسیون صنعتی و خانگی همگی به رابط‌های کاربرپسند برای تسهیل تعامل با فناوری متکی هستند.

کاربرد HMI در صنعت و مزایای استفاده از آن چیست و چه امکاناتی برای کاربر فراهم میکند؟

رابط ماشین انسانی (HMI) نقش مهمی در تنظیمات صنعتی ایفا می کند و به عنوان پلی بین اپراتورها و ماشین آلات پیچیده عمل می کند. کاربرد HMI در صنعت متنوع است و امکانات متعددی را برای کاربران فراهم می کند:

1-نظارت بر فرآیند:

HMI به اپراتورها اجازه می دهد تا داده های در لحظه را از فرآیندهای مختلف صنعتی نظارت کنند. این کمک می کند تا اطمینان حاصل شود که عملیات به خوبی اجرا می شود و امکان شناسایی و پاسخ سریع به مسائل یا ناهنجاری ها را فراهم می کند.

2-کنترل و اتوماسیون:

کاربران می توانند ماشین ها، تجهیزات و فرآیندها را از طریق HMI ها کنترل کنند. آنها می توانند پارامترها را تنظیم کنند، تنظیمات را تغییر دهند، و اقداماتی را آغاز کنند، که کارایی را با استفاده از کاربرد HMI در صنعت افزایش می دهد و نیاز به مداخله دستی را کاهش می دهد.

3-تجسم داده ها:

HMI ها داده ها را در قالبی کاربرپسند، اغلب از طریق نمودارها و نمایشگرهای بصری ارائه می دهند. این به اپراتورها در درک داده ها و روندهای پیچیده کمک می کند و تصمیم گیری آگاهانه را تسهیل می کند.

4-هشدارها و اعلان ها:

HMI ها به کاربران در مورد رویدادها یا خطاهای مهم در سیستم هشدار می دهند. اپراتورها می توانند اعلان های فوری را دریافت کنند و آنها را قادر می سازد تا اقدامات به موقع انجام دهند و از بلایای احتمالی جلوگیری کنند.

5-تجزیه و تحلیل داده های گذشته:

یکی دیگر از کاربرد HMI در صنعت این است که داده های گذشته را ذخیره می کنند و به کاربران امکان می دهند عملکرد گذشته را تجزیه و تحلیل کنند، الگوها را شناسایی کنند و تصمیمات مبتنی بر داده را برای بهینه سازی و بهبود فرآیند اتخاذ کنند.

6-احراز هویت و امنیت کاربر:

این تجهیزات امکان احراز هویت کاربر را فراهم می کنند و اطمینان می دهند که فقط پرسنل مجاز می توانند به سیستم های صنعتی دسترسی داشته باشند و آنها را کنترل کنند. این امر امنیت را افزایش می دهد و از دسترسی غیرمجاز جلوگیری می کند.

7-نظارت و کنترل از راه دور:

برخی از سیستم‌های HMI دسترسی از راه دور را ارائه می‌کنند و به اپراتورها اجازه می‌دهند تا فرآیندها را از راه دور نظارت و کنترل کنند. این به ویژه برای عیب یابی و تعمیر و نگهداری خارج از سایت مفید است.

8-ادغام با SCADA و PLC ها:

HMI ها اغلب با سیستم های کنترل نظارت و جمع آوری داده ها (SCADA) و کنترل کننده های منطقی قابل برنامه ریزی (PLC) ارتباط دارند و نمای جامعی از عملیات صنعتی ارائه می دهند.

9-سفارشی سازی:

کاربران می توانند رابط HMI را مطابق با نیازهای خاص خود سفارشی کنند و آن را با صنایع و برنامه های مختلف سازگار کنند.

10-کاهش زمان توقف:

آخرین کاربرد HMI در صنعت این است که با تسهیل تصمیم گیری سریع و کنترل از راه دور، HMI ها به حداقل کردن زمان خرابی، افزایش بهره وری و کاهش هزینه های عملیاتی کمک می کنند.

به طور خلاصه، HMI ها ابزارهای ضروری در صنعت مدرن هستند که نظارت، کنترل، تجزیه و تحلیل داده ها و ویژگی های امنیتی در لحظه را ارائه می دهند که کارایی، ایمنی و بهره وری را افزایش می دهند و در عین حال خطای انسانی و خرابی را کاهش می دهند.

عوامل مهم در انتخاب HMI مناسب

انتخاب رابط انسان و ماشین (HMI) مناسب برای عملیات صنعتی کارآمد و ایمن بسیار مهم است. چند عامل کلیدی در هنگام خرید HMI باید در نظر گرفته شود:

1-طراحی کاربر پسند:

یک رابط بصری و کاربر پسند بسیار مهم است. هدایت و درک آن برای اپراتورها باید آسان باشد و خطر خطاها را کاهش دهد.

2-مقیاس پذیری:

HMI باید توسعه و تغییرات آینده در سیستم شما را در خود جای دهد. باید از دستگاه ها، صفحه نمایش ها و ویژگی های اضافی پشتیبانی کند.

3-سازگاری:

اطمینان حاصل کنید که HMI با سیستم های سخت افزاری و نرم افزاری موجود شما سازگار است. ادغام باید بدون مشکل باشد.

4-قابلیت اطمینان:

یک HMI باکیفیت و با سابقه و خرابی کم انتخاب کنید. این برای کارکرد بدون وقفه ضروری است.

5-امنیت:

امنیت داده ها در درجه اول اهمیت قرار دارد. HMI باید دارای ویژگی های امنیتی داخلی برای محافظت در برابر تهدیدات سایبری و دسترسی غیرمجاز باشد.

6-سفارشی سازی:

توانایی سفارشی کردن HMI برای نیازهای خاص شما مهم است. باید به شما امکان دهد نمایشگرها و کنترل‌ها را برای فرآیندهای خود تنظیم کنید.

7-پشتیبانی و به روز رسانی:

یک HMI را از یک فروشنده معتبر انتخاب کنید که به‌روزرسانی‌های منظم، پشتیبانی فنی و منابع آموزشی را ارائه می‌دهد.

8-مقرون به صرفه بودن:

هزینه اولیه را با منافع بلندمدت متعادل کنید. کل هزینه مالکیت در طول عمر سیستم را در نظر بگیرید.

9-استحکام:

اگر عملیات شما شامل محیط های صنعتی خشن است، اطمینان حاصل کنید که HMI برای مقاومت در برابر این شرایط طراحی شده است.

10-آموزش کاربر:

آموزش کافی برای اپراتورها و پرسنل تعمیر و نگهداری حیاتی است. یک HMI با منابع کامل برای توسعه مهارت انتخاب کنید.

با در نظر گرفتن این عوامل، می توانید HMI مناسبی را انتخاب کنید که بهره وری، ایمنی و کارایی کلی را در فرآیندهای صنعتی شما افزایش می دهد.

انواع HMI در اتوماسیون صنعتی

HMI کی پد دار

HMI با صفحه کلید یک سیستم کنترل کاربر پسند است که به انسان اجازه می دهد با ماشین ها یا دستگاه ها تعامل داشته باشد. معمولاً از یک صفحه نمایش بصری و یک صفحه کلید فیزیکی برای ورودی تشکیل شده است. کاربران می توانند داده ها، دستورات یا تنظیمات را با استفاده از صفحه کلید وارد کنند، صفحه کلیدی که اغلب با دکمه ها یا کلیدهایی برای ورودی آسان و شهودی طراحی شده است.

صفحه نمایش HMI بازخورد ارائه می دهد، اطلاعات، وضعیت یا پاسخ به ورودی های کاربر را نشان می دهد. این ترکیب از صفحه کلید و نمایشگر توانایی کاربر را برای نظارت و کنترل دستگاه یا سیستم متصل افزایش می دهد و آن را به یک رابط همه کاره و کارآمد برای برنامه های مختلف تبدیل می کند.

HMI کنترل داده

رابط انسان و ماشین کنترل داده (HMI) یک سیستم گرافیکی است که برای نظارت و مدیریت داده ها در کاربرد های صنعتی استفاده می شود. اطلاعات، کنترل و ابزارهای بصری را در لحظه برای فرآیندها و تجهیزات فراهم می کند. اپراتورها می توانند از طریق یک رابط کاربر پسند به داده ها دسترسی داشته باشند و آنها را دستکاری کنند، که آن را برای صنایعی مانند تولید و اتوماسیون حیاتی می کند.

HMI های کنترل داده با ارائه داده ها در قالبی قابل فهم و امکان کنترل از راه دور ماشین آلات، کارایی، ایمنی و تصمیم گیری را افزایش می دهند. این رابط ها اغلب دارای صفحه نمایش های لمسی، آلارم ها و ویژگی های پرطرفدار هستند که مدیریت کارآمد داده ها و بهبود عملکرد عملیاتی را تضمین می کنند.

HMI ناظر

HMI ناظر، یا نمایشگر انسان-ماشین ناظر، سیستمی است که امکان کنترل و نظارت بر عملکرد ماشین‌آلات و فرآیندها را به کاربران می‌دهد. HMI ناظر با استفاده از رابط کاربری گرافیکی، پارامترها و داده‌های مهم را نمایش می‌دهد و به کاربران امکان کنترل و تنظیم فرآیندها را می‌دهد. این سیستم باعث بهبود کارایی و کاهش خطاها در فرآیندها می‌شود.

HMI ناظر یک رابط کاربری گرافیکی است که در اتوماسیون صنعتی برای نظارت و کنترل فرآیندهای تولید استفاده می شود. این تجسم داده‌ها، به‌روزرسانی‌های وضعیت و کنترل‌های تعاملی را در لحظه ارائه می‌کند و به سرپرستان اجازه می‌دهد بر عملیات نظارت کنند، مسائل را شناسایی کنند و تصمیمات آگاهانه بگیرند.

این HMI معمولاً شاخص‌های کلیدی عملکرد، آلارم‌ها و روندها را نمایش می‌دهد و مدیریت کارآمد سیستم‌های تولید را ممکن می‌سازد. این نقش مهمی در تضمین کارایی عملیاتی، ایمنی و بهره‌وری با تسهیل تعامل انسان با ماشین‌آلات و سیستم‌های اتوماسیون دارد و در نهایت به ساده‌سازی عملیات و بهبود تصمیم‌گیری در تنظیمات مختلف صنعتی کمک می‌کند.

HMI به لحاظ اندازه

اندازه HMI بسته به کاربرد می تواند به طور قابل توجهی متفاوت باشد. در پروژه های صنعتی، HMI ها از اندازه های جمع و جور تا نمایشگرهای لمسی بزرگ، با اندازه هایی که معمولاً بر حسب اینچ اندازه گیری می شوند، مانند صفحه نمایش های 7 یا 15 اینچی متغیر است.

در زمینه لوازم الکترونیکی مصرفی، اندازه HMI اغلب به ابعاد صفحه نمایش و کنترل پروسه ها در اتوماسیون صنعتی مربوط می شود که می تواند از چند اینچ تا بیش از 30 اینچ متغیر باشد. اندازه HMI یک عامل مهم در تعیین قابلیت استفاده، دید و عملکرد است که متناسب با نیازهای کاربر خاص و قابلیت‌های دستگاه است.

پروتکلهای ارتباطی صنعتی PLC و HMI این تجهیز اطلاعات مورد نیاز خود را چگونه و از کجا می‌گیرد؟

در سیستم های اتوماسیون صنعتی، کنترل کننده های منطقی قابل برنامه ریزی (PLC) و رابط های انسان و ماشین (HMI) با تجهیزات و سنسورهای مختلف برای کنترل و نظارت بر فرآیندهای صنعتی ارتباط برقرار می کنند. این ارتباط از طریق انواع پروتکل های ارتباطی صنعتی تسهیل می شود.

PLC ها هسته اصلی بسیاری از سیستم های صنعتی هستند و به عنوان مغز عملیات عمل می کنند. آنها داده‌ها را از حسگرها جمع‌آوری می‌کنند، بر اساس منطق برنامه‌ریزی شده تصمیم می‌گیرند و بر این اساس محرک‌ها و ماشین‌آلات را کنترل می‌کنند. PLC ها از پروتکل های ارتباطی مانند Modbus، Profibus، Ethernet/IP و Profinet برای ارتباط با دستگاه هایی مانند حسگرها، موتورها، شیرها و سایر تجهیزات کنترلی استفاده می کنند. این پروتکل ها قوانین و استانداردهایی را برای تبادل داده بین PLC و این دستگاه ها تعریف می کنند و ارتباط یکپارچه را تضمین می کنند.

از طرف دیگر HMI ها یک رابط گرافیکی برای اپراتورها برای نظارت و تعامل با سیستم فراهم می کنند. آنها داده ها، اطلاعات وضعیت را نمایش می دهند و اجازه ورودی های کنترل را می دهند. برای به دست آوردن اطلاعات، HMI ها معمولاً از پروتکل های ارتباطی صنعتی مشابه PLC ها برای بازیابی داده ها از PLC استفاده می کنند. این به اپراتورها اجازه می دهد تا وضعیت بدون وقفه فرآیند صنعتی را تجسم کرده و تنظیمات لازم را انجام دهند.

جریان اطلاعات معمولاً از این مسیر پیروی می کند: حسگرها و دستگاه ها داده ها را جمع آوری کرده و به PLC می فرستند، که داده ها را پردازش و ذخیره می کند. HMI این داده ها را از PLC درخواست می کند و به اپراتور نمایش می دهد. به نوبه خود، اپراتور می تواند از HMI برای ارسال دستورات کنترلی به PLC استفاده کند، که سپس تجهیزات لازم را فعال می کند.

این پروتکل های ارتباطی قابلیت اطمینان و سرعت تبادل داده ها را در محیط های صنعتی تضمین می کنند. پیکربندی و سازگاری مناسب بین PLC ها، HMI ها و دستگاه های متصل برای عملکرد روان سیستم های صنعتی حیاتی است و امکان نظارت و کنترل کارآمد فرآیندهای پیچیده را فراهم می کند.

برندهای معتبر و پرکاربرد HMI

بسیاری از شرکت ها در حال تولید HMI هستند اما تعدادی از آن ها از کیفیت و قابلیت دسترسی بهتری در ایران برخوردارند که به ترتیب از آن ها نام میبریم:

• HMI زیمنس
• HMI دلتا
• HMI فتک
• HMI اشنایدر
• HMI ال اس
• HMI امرون

نرم‌افزارهای طراحی و برنامه‌ریزی HMI

هر کدام از شرکت های تولید کننده HMI یک نرم افزار را برای طراحی و برنامه نویسی HMI خود معرفی کرده اند که به صورت زیر است:

• نرم افزار مناسب برنامه نویسی HMI زیمنس: WinnCC
• نرم افزار مناسب برنامه نویسی HMI دلتا: DOP Soft
• نرم افزار مناسب برنامه نویسی HMI ال اس: XP-Builder
• نرم افزار مناسب برنامه نویسی HMI فتک: FV Designer
• نرم افزار مناسب برنامه نویسی HMI اشنایدر: Vijio Designer
• نرم افزار مناسب برنامه نویسی HMI امرون: CX-One
• نرم افزار مناسب برنامه نویسی HMI آلن بردلی: FactoryTalk View

تفاوت بین HMI و SCADA

HMI (رابط ماشین انسانی) و SCADA (کنترل نظارتی و جمع آوری داده) دو سیستم متمایز اما مرتبط هستند که در اتوماسیون و کنترل صنعتی استفاده می شوند. تفاوت بین HMI و SCADA در ادامه توضیح داده میشود:

HMI به عنوان رابط کاربری برای اپراتورها برای تعامل با یک ماشین یا فرآیند واحد عمل می کند و داده ها و قابلیت های کنترلی را در لحظه ارائه می دهد. معمولاً یک نمایش گرافیکی از سیستم ارائه می دهد و به اپراتورها اجازه می دهد تجهیزات خاص را نظارت و مدیریت کنند.

از سوی دیگر، SCADA یک سیستم گسترده‌تر است که ماشین‌ها یا فرآیندهای متعدد را در کل یک مرکز صنعتی نظارت و کنترل می‌کند. داده ها را از حسگرها و دستگاه های مختلف جمع آوری و تجزیه و تحلیل می کند و امکان نظارت متمرکز، کنترل و ضبط داده ها را فراهم می کند. سیستم‌های SCADA اغلب عناصر HMI را در خود جای می‌دهند، اما قابلیت‌های پیشرفته‌ای مانند مدیریت هشدار، تجزیه و تحلیل داده‌های گذشته و کنترل از راه دور را نیز ارائه می‌دهند که آنها را برای عملیات‌های توزیع‌شده در مقیاس بزرگ مناسب می‌سازد.

به طور خلاصه، HMI جزء SCADA است که برای کنترل ماشین یا فرآیند محلی طراحی شده است، در حالی که SCADA یک سیستم جامع برای مدیریت و نظارت بر فرآیندهای صنعتی پیچیده در چندین سایت است.

پیشرفت فناوری در تولید و کیفیت HMI

آینده HMI امیدوار کننده است، زیرا با پیشرفت در هوش مصنوعی و واقعیت افزوده به تکامل خود ادامه می دهد. پردازش زبان طبیعی، تشخیص ژست‌ها و رابط‌های واقعیت مجازی در حال شکل‌دهی به نسل بعدی HMI‌ها هستند و تجربیات شهودی و فراگیرتری را ارائه می‌دهند. این نوآوری‌ها پتانسیل ایجاد انقلابی در صنایع، بهبود دسترسی کاربران و تبدیل کردن فناوری به توسعه یکپارچه زندگی روزمره ما را دارند.