سه شنبه ۲۳ فروردین ۰۱ ۰۹:۰۱ ۱۸۱ بازديد
برنامه نویسی HMI و HMI چیست؟
در دنیای اتوماسیون صنعتی، کنترل‌کننده‌های منطقی قابل برنامه‌ریزی یا PLC، تجهیزات کف کارخانه را برای تولید کالاهای خاص کنترل می‌کنند. اگرچه زمینه اتوماسیون در چند دهه اخیر به شدت رشد کرده است، اما انسان ها نقش مهمی در عملیات، عیب یابی و نگهداری این سیستم های پیچیده ایفا می کنند.
رابط ماشین انسانی یا به اختصار HMI، دستگاهی است که به انسان اجازه می دهد جهت ها را بدهد و از PLC که فرآیند تولید را کنترل می کند، بازخورد دریافت کند. به عبارت دیگر، ابزاری برای وارد کردن دستورات به ماشین های شما و کسب بازخورد در مورد وضعیت آنها است.
به زبان ساده، HMI یک کامپیوتر صنعتی است که به درستی برای برقراری ارتباط بین PLC و اپراتور طبقه تولید قرار داده شده است.
برنامه نویسی HMI
برنامه نویسی HMI با اکثر زبان های برنامه نویسی دیگر متفاوت است. دلیل آن این است که HMI یک نمایش بصری از آنچه در طبقه تولید اتفاق می افتد است. بنابراین، برنامه‌نویسی واقعی HMI معمولاً به عنوان توسعه HMI شناخته می‌شود، زیرا بیشتر زمان صرف طراحی صفحه‌نمایش می‌شود تا کدنویسی به معنای سنتی تعریف.
علاوه بر این، برنامه‌نویسی که ورودی و خروجی یک HMI را کنترل می‌کند، عموماً روی PLC قرار دارد و به برنامه‌نویس PLC بیشتر کنترل بر عملکرد نحوه عملکرد HMI را می‌دهد. با این حال، هر دوی این عملکردها در اکثر امکانات با هم ترکیب می‌شوند و برنامه‌نویس PLC یا طرح‌بندی صفحه‌های HMI را ایجاد می‌کند یا به اندازه کافی با فرآیند آشنایی دارد تا نحوه اجرای برنامه‌نویسی HMI را تعیین کند.
--> آموزش شروع به کار در FactoryTalk مشاهده ME HMI را بخوانید
سیستم های HMI و شیوه های خوب طراحی
وظیفه اصلی یک سیستم HMI این است که به اپراتور اجازه می دهد تا فرآیند را کنترل کند. هنگامی که به درستی اجرا می شود، و HMI باید:
از نظر عملکردی سالم
کارآمد
بصری برای استفاده
بیایید تمایز هر یک را جداگانه بررسی کنیم.
عملکرد HMI | مبانی و ویژگی های پیشرفته
ابتدایی ترین HMI به اپراتور اجازه می دهد تا وضعیت فعلی یک فرآیند خاص را ببیند. برای لحظه ای تصور کنید که یک ماشین سنگ زنی دارید که می توانید با فشار دادن هر یک از دکمه ها شروع به کار کنید و متوقف کنید. یک HMI می تواند ایجاد شود تا یک نشانه بصری از وضعیت فعلی دستگاه ارائه دهد: متوقف یا در حال کار. با این حال، یک PLC بسته به نیاز عملیات می‌تواند اطلاعات بسیار بیشتری را از این دستگاه استخراج کند. بنابراین، HMI می تواند برای انتقال این اطلاعات به اپراتور استفاده شود و به او اجازه می دهد تا تصمیمات بهتری در رابطه با فرآیند بگیرد.
تصور کنید که همان ماشین سنگ زنی قادر به خراب شدن است. ممکن است به دلیل عدم نگهداری (سطح پایین روغن)، خرابی پیش بینی نشده (گیر کردن در ورودی)، یا اشتباه اپراتور (درب ایمنی باز) متوقف شود. هر یک از این حالت های خطا توسط یک LED مستقیماً روی تابلو برق نمایش داده می شود. از آنجایی که ما این اطلاعات را در دسترس داریم، ممکن است انتخاب کنیم که آن را به یک HMI اضافه کنیم تا مکانیزم بازخورد دانه ای تری به اپراتور ارائه دهیم که خطای ذاتی را از بین می برد.
حال تصور کنید که دستگاه دارای ویژگی های متعددی است که ممکن است توسط اپراتور تنظیم شود. این ممکن است شامل تنظیمات سرعت، دما، سرعت و موارد دیگر باشد. هر یک از این تنظیمات در گذشته از طریق یک سری پتانسیومتر تنظیم می شد. اکنون، بسیاری از این موارد را می توان مستقیماً از یک HMI تغییر داد. ما می‌خواهیم سریعاً یادداشت کنیم که روش‌های خوب طراحی HMI نشان می‌دهد که ویژگی‌های خاصی از HMI ممکن است به کاربران مختلف محدود شود. به عنوان مثال، یک اپراتور باید قادر به راه اندازی، توقف و انتخاب سرعت دستگاه باشد. آنها نباید بتوانند تنظیمات را با توجه به دمایی که ممکن است بر محصول نهایی تأثیر بگذارد، تغییر دهند. این تنظیم ممکن است به یک سرپرست یا پرسنل سطح مهندسی محدود شود. بیشتر در این مورد بعدا.
در نهایت، یک HMI می تواند شامل ویژگی های پیشرفته فرآیند مانند کنترل دسته ای، مدیریت دستور غذا، وضعیت خط و بسیاری موارد دیگر باشد.
نرم افزار HMI | استودیوی FactoryTalk View
در دنیای سیستم‌های کنترل آلن بردلی، FactoryTalk View Studio محیط توسعه نرم‌افزار برای رابط‌های ماشین انسانی است. می‌توانید این نرم‌افزار را معادل HMI RSLogix یا Studio 5000 در نظر بگیرید. FactoryTalk View Studio در انواع مختلفی از مجموعه‌های توسعه HMI ارائه می‌شود، ابزارهای متعددی را در خود جای داده و می‌تواند از برنامه‌نویسی HMI سایت‌هایی در مقیاس‌ها و نیازهای مختلف پشتیبانی کند.
FactoryTalk View Studio Machine Edition [ME]
نسخه Machine Edition FactoryTalk Studio پرکاربردترین نسخه نرم افزار است. برای برنامه نویسی پایانه های HMI مستقل سری PanelView و PanelView Plus استفاده می شود. در این راهنما کمی بیشتر درباره سخت افزار بحث خواهیم کرد. نرم‌افزار Machine Edition روی پایانه‌هایی مستقر می‌شود که به طور منحصربه‌فردی با PLCهای روی زمین تعامل دارند و بدون نیاز به تجهیزات اضافی کار می‌کنند.
FactoryTalk View Studio ME معمولاً در تجهیزات کوچکتر یا تجهیزات مستقل مانند بسته‌بندی کیس، پالت‌ساز یا موارد دیگر مستقر می‌شود. سازندگان تجهیزات اصلی (OEM) معمولاً برنامه‌ای توسعه می‌دهند که دستگاه خود را بدون نیاز به برقراری ارتباط با هیچ سخت‌افزاری خارج از سیستم خود کنترل می‌کند. نسخه ME نرم افزار یک انتخاب عالی است.
FactoryTalk View Studio Site Edition [SE]
نسخه Site Edition FTView Studio برای استقرار برنامه های کاربردی توزیع شده که معمولاً کل سایت را کنترل می کنند استفاده می شود. با این حال، در مجموعه Site Edition نرم افزار HMI، سه نسخه مجزا به کاربر ارائه می شود.
اولین گزینه ایجاد یک کلاینت مستقل است که بر روی رایانه شخصی ویندوز اجرا می شود
گزینه دوم ایجاد یک معماری توزیع‌شده شبکه است که داده‌ها را از یک برنامه کاربردی سرور بیرون می‌کشد و آن را بین مشتریان در سراسر طبقه تولید توزیع می‌کند.
گزینه سوم شامل یک طرح شبکه است که شامل چندین صفحه نمایش HMI است که برای ارائه تجربه بهتر برای اپراتورهای روی زمین به یکدیگر متصل می شوند.
FactoryTalk View Site Edition معمولاً در سایت های مهم تری دیده می شود که قادر به پشتیبانی از زیرساخت های شبکه بسیار در دسترس هستند. این بسته نرم افزاری قادر به جمع آوری داده ها از چندین PLC، خط و ماشین است. دارای ویژگی‌های افزونگی است، به‌طور خودکار سرورهای خراب را جایگزین می‌کند و صفحه‌های HMI را طبق پیکربندی مهندسان طراح در سراسر طبقه توزیع می‌کند.
نحوه انتخاب بین FTView ME و SE برای یک پروژه جدید
سؤال رایجی که دریافت می کنیم و باید برای مشتریان خود که به دنبال راه حل های HMI هستند توضیح دهیم، مربوط به FactoryTalk View ME در مقابل SE است. نکته اصلی این است که ME سرمایه گذاری اولیه کمی دارد، اما هزینه بیشتری بر اساس هر ترمینال دارد. از طرف دیگر، SE هزینه اولیه ثابت بالایی در سرور و مجوزهای استقرار دارد، اما به طور قابل توجهی ارزان تر از جایگزین ME است.
یک قانون کلی که ما بر اساس قیمت پایانه ها استفاده می کنیم این است که اگر به دنبال استقرار کمتر از 10 ترمینال هستید، هزینه کمتری برای ME خواهد داشت. در غیر این صورت SE یک راه حل مقرون به صرفه است.
همانطور که گفته شد، عوامل دیگری ممکن است بر روند انتخاب تأثیر بگذارد. به عنوان مثال، بسیاری از مشتریان ما پس از استقرار از سرور برای عملکردهای دیگر استفاده می کنند. آنها همچنین زمان تعمیر ترمینال SE را کوتاه می کنند و می توانند HMI های اضافی را بسیار سریعتر از آنچه در غیر این صورت می توانستند مستقر کنند.
--> راهنمای کامل ما را برای انتخاب نرم افزار مناسب برای نیازهای خود بخوانید
سخت افزار HMI | انتخاب پایانه های HMI
برنامه های کاربردی ساخته شده برای پایانه های HMI بسته به ماهیت آنها به سخت افزار متفاوتی نیاز دارند. از تجربه ما، HMI ها معمولاً بر روی یکی از سه نوع تجهیزات مستقر می شوند:
راه حل HMI مبتنی بر کامپیوتر - یک کامپیوتر شخصی درجه صنعتی با ویندوز یا یک نوع صنعتی از سیستم عامل مانند Windows IoT یا Linux Core پیاده سازی شده است.
راه حل اختصاصی HMI - هر فروشنده (مثلاً: آلن برادلی، زیمنس، اتوماسیون مستقیم) دارای وضوح تخصصی است که یک نرم افزار HMI از قبل روی آن نصب شده است. این پایانه ها فقط قادر به اجرای نرم افزار توسعه یافته از طریق ابزارهای فروشندگان مربوطه خود هستند. به عنوان مثال، یک ترمینال PanelView Plus فقط یک برنامه کاربردی ساخته شده در FactoryTalk View Studio ME را اجرا می کند.
راه حل توزیع شده HMI - مشابه نسخه اختصاصی، هر فروشنده، سخت افزاری را مشخص می کند که قادر به اجرای نسخه توزیع شده ابزار خود است. نمونه ای از این می تواند ThinManager از آلن بردلی باشد. این راه حل توزیع شده مشخصات سخت افزاری را که برای اجرا نیاز دارد دیکته می کند.
ترمینال های PanelView و PanelView Plus
خطوط مستقل صفحه نمایش های HMI آلن بردلی ترمینال های PanelView و PanelView Plus هستند. این پایانه‌های HMI ناهموار هستند، می‌توانند بدون وقفه اجرا شوند و با نرم‌افزار مورد نیاز برای اجرای برنامه‌های FactoryTalk View Studio ME از قبل بارگذاری شده‌اند. همانطور که در بالا ذکر شد، ترمینال مستقل سریعترین مسیر برای قرار دادن یک ترمینال HMI در طبقه تولید است، زیرا از قبل پیکربندی شده است.
در دنیای اتوماسیون صنعتی، کنترل‌کننده‌های منطقی قابل برنامه‌ریزی یا PLC، تجهیزات کف کارخانه را برای تولید کالاهای خاص کنترل می‌کنند. اگرچه زمینه اتوماسیون در چند دهه اخیر به شدت رشد کرده است، اما انسان ها نقش مهمی در عملیات، عیب یابی و نگهداری این سیستم های پیچیده ایفا می کنند.
رابط ماشین انسانی یا به اختصار HMI، دستگاهی است که به انسان اجازه می دهد جهت ها را بدهد و از PLC که فرآیند تولید را کنترل می کند، بازخورد دریافت کند. به عبارت دیگر، ابزاری برای وارد کردن دستورات به ماشین های شما و کسب بازخورد در مورد وضعیت آنها است.
به زبان ساده، HMI یک کامپیوتر صنعتی است که به درستی برای برقراری ارتباط بین PLC و اپراتور طبقه تولید قرار داده شده است.
برنامه نویسی HMI
برنامه نویسی HMI با اکثر زبان های برنامه نویسی دیگر متفاوت است. دلیل آن این است که HMI یک نمایش بصری از آنچه در طبقه تولید اتفاق می افتد است. بنابراین، برنامه‌نویسی واقعی HMI معمولاً به عنوان توسعه HMI شناخته می‌شود، زیرا بیشتر زمان صرف طراحی صفحه‌نمایش می‌شود تا کدنویسی به معنای سنتی تعریف.
علاوه بر این، برنامه‌نویسی که ورودی و خروجی یک HMI را کنترل می‌کند، عموماً روی PLC قرار دارد و به برنامه‌نویس PLC بیشتر کنترل بر عملکرد نحوه عملکرد HMI را می‌دهد. با این حال، هر دوی این عملکردها در اکثر امکانات با هم ترکیب می‌شوند و برنامه‌نویس PLC یا طرح‌بندی صفحه‌های HMI را ایجاد می‌کند یا به اندازه کافی با فرآیند آشنایی دارد تا نحوه اجرای برنامه‌نویسی HMI را تعیین کند.
--> آموزش شروع به کار در FactoryTalk مشاهده ME HMI را بخوانید
سیستم های HMI و شیوه های خوب طراحی
وظیفه اصلی یک سیستم HMI این است که به اپراتور اجازه می دهد تا فرآیند را کنترل کند. هنگامی که به درستی اجرا می شود، و HMI باید:
از نظر عملکردی سالم
کارآمد
بصری برای استفاده
بیایید تمایز هر یک را جداگانه بررسی کنیم.
عملکرد HMI | مبانی و ویژگی های پیشرفته
ابتدایی ترین HMI به اپراتور اجازه می دهد تا وضعیت فعلی یک فرآیند خاص را ببیند. برای لحظه ای تصور کنید که یک ماشین سنگ زنی دارید که می توانید با فشار دادن هر یک از دکمه ها شروع به کار کنید و متوقف کنید. یک HMI می تواند ایجاد شود تا یک نشانه بصری از وضعیت فعلی دستگاه ارائه دهد: متوقف یا در حال کار. با این حال، یک PLC بسته به نیاز عملیات می‌تواند اطلاعات بسیار بیشتری را از این دستگاه استخراج کند. بنابراین، HMI می تواند برای انتقال این اطلاعات به اپراتور استفاده شود و به او اجازه می دهد تا تصمیمات بهتری در رابطه با فرآیند بگیرد.
تصور کنید که همان ماشین سنگ زنی قادر به خراب شدن است. ممکن است به دلیل عدم نگهداری (سطح پایین روغن)، خرابی پیش بینی نشده (گیر کردن در ورودی)، یا اشتباه اپراتور (درب ایمنی باز) متوقف شود. هر یک از این حالت های خطا توسط یک LED مستقیماً روی تابلو برق نمایش داده می شود. از آنجایی که ما این اطلاعات را در دسترس داریم، ممکن است انتخاب کنیم که آن را به یک HMI اضافه کنیم تا مکانیزم بازخورد دانه ای تری به اپراتور ارائه دهیم که خطای ذاتی را از بین می برد.
حال تصور کنید که دستگاه دارای ویژگی های متعددی است که ممکن است توسط اپراتور تنظیم شود. این ممکن است شامل تنظیمات سرعت، دما، سرعت و موارد دیگر باشد. هر یک از این تنظیمات در گذشته از طریق یک سری پتانسیومتر تنظیم می شد. اکنون، بسیاری از این موارد را می توان مستقیماً از یک HMI تغییر داد. ما می‌خواهیم سریعاً یادداشت کنیم که روش‌های خوب طراحی HMI نشان می‌دهد که ویژگی‌های خاصی از HMI ممکن است به کاربران مختلف محدود شود. به عنوان مثال، یک اپراتور باید قادر به راه اندازی، توقف و انتخاب سرعت دستگاه باشد. آنها نباید بتوانند تنظیمات را با توجه به دمایی که ممکن است بر محصول نهایی تأثیر بگذارد، تغییر دهند. این تنظیم ممکن است به یک سرپرست یا پرسنل سطح مهندسی محدود شود. بیشتر در این مورد بعدا.
در نهایت، یک HMI می تواند شامل ویژگی های پیشرفته فرآیند مانند کنترل دسته ای، مدیریت دستور غذا، وضعیت خط و بسیاری موارد دیگر باشد.
نرم افزار HMI | استودیوی FactoryTalk View
در دنیای سیستم‌های کنترل آلن بردلی، FactoryTalk View Studio محیط توسعه نرم‌افزار برای رابط‌های ماشین انسانی است. می‌توانید این نرم‌افزار را معادل HMI RSLogix یا Studio 5000 در نظر بگیرید. FactoryTalk View Studio در انواع مختلفی از مجموعه‌های توسعه HMI ارائه می‌شود، ابزارهای متعددی را در خود جای داده و می‌تواند از برنامه‌نویسی HMI سایت‌هایی در مقیاس‌ها و نیازهای مختلف پشتیبانی کند.
FactoryTalk View Studio Machine Edition [ME]
نسخه Machine Edition FactoryTalk Studio پرکاربردترین نسخه نرم افزار است. برای برنامه نویسی پایانه های HMI مستقل سری PanelView و PanelView Plus استفاده می شود. در این راهنما کمی بیشتر درباره سخت افزار بحث خواهیم کرد. نرم‌افزار Machine Edition روی پایانه‌هایی مستقر می‌شود که به طور منحصربه‌فردی با PLCهای روی زمین تعامل دارند و بدون نیاز به تجهیزات اضافی کار می‌کنند.
FactoryTalk View Studio ME معمولاً در تجهیزات کوچکتر یا تجهیزات مستقل مانند بسته‌بندی کیس، پالت‌ساز یا موارد دیگر مستقر می‌شود. سازندگان تجهیزات اصلی (OEM) معمولاً برنامه‌ای توسعه می‌دهند که دستگاه خود را بدون نیاز به برقراری ارتباط با هیچ سخت‌افزاری خارج از سیستم خود کنترل می‌کند. نسخه ME نرم افزار یک انتخاب عالی است.
FactoryTalk View Studio Site Edition [SE]
نسخه Site Edition FTView Studio برای استقرار برنامه های کاربردی توزیع شده که معمولاً کل سایت را کنترل می کنند استفاده می شود. با این حال، در مجموعه Site Edition نرم افزار HMI، سه نسخه مجزا به کاربر ارائه می شود.
اولین گزینه ایجاد یک کلاینت مستقل است که بر روی رایانه شخصی ویندوز اجرا می شود
گزینه دوم ایجاد یک معماری توزیع‌شده شبکه است که داده‌ها را از یک برنامه کاربردی سرور بیرون می‌کشد و آن را بین مشتریان در سراسر طبقه تولید توزیع می‌کند.
گزینه سوم شامل یک طرح شبکه است که شامل چندین صفحه نمایش HMI است که برای ارائه تجربه بهتر برای اپراتورهای روی زمین به یکدیگر متصل می شوند.
FactoryTalk View Site Edition معمولاً در سایت های مهم تری دیده می شود که قادر به پشتیبانی از زیرساخت های شبکه بسیار در دسترس هستند. این بسته نرم افزاری قادر به جمع آوری داده ها از چندین PLC، خط و ماشین است. دارای ویژگی‌های افزونگی است، به‌طور خودکار سرورهای خراب را جایگزین می‌کند و صفحه‌های HMI را طبق پیکربندی مهندسان طراح در سراسر طبقه توزیع می‌کند.
نحوه انتخاب بین FTView ME و SE برای یک پروژه جدید
سؤال رایجی که دریافت می کنیم و باید برای مشتریان خود که به دنبال راه حل های HMI هستند توضیح دهیم، مربوط به FactoryTalk View ME در مقابل SE است. نکته اصلی این است که ME سرمایه گذاری اولیه کمی دارد، اما هزینه بیشتری بر اساس هر ترمینال دارد. از طرف دیگر، SE هزینه اولیه ثابت بالایی در سرور و مجوزهای استقرار دارد، اما به طور قابل توجهی ارزان تر از جایگزین ME است.
یک قانون کلی که ما بر اساس قیمت پایانه ها استفاده می کنیم این است که اگر به دنبال استقرار کمتر از 10 ترمینال هستید، هزینه کمتری برای ME خواهد داشت. در غیر این صورت SE یک راه حل مقرون به صرفه است.
همانطور که گفته شد، عوامل دیگری ممکن است بر روند انتخاب تأثیر بگذارد. به عنوان مثال، بسیاری از مشتریان ما پس از استقرار از سرور برای عملکردهای دیگر استفاده می کنند. آنها همچنین زمان تعمیر ترمینال SE را کوتاه می کنند و می توانند HMI های اضافی را بسیار سریعتر از آنچه در غیر این صورت می توانستند مستقر کنند.
--> راهنمای کامل ما را برای انتخاب نرم افزار مناسب برای نیازهای خود بخوانید
سخت افزار HMI | انتخاب پایانه های HMI
برنامه های کاربردی ساخته شده برای پایانه های HMI بسته به ماهیت آنها به سخت افزار متفاوتی نیاز دارند. از تجربه ما، HMI ها معمولاً بر روی یکی از سه نوع تجهیزات مستقر می شوند:
راه حل HMI مبتنی بر کامپیوتر - یک کامپیوتر شخصی درجه صنعتی با ویندوز یا یک نوع صنعتی از سیستم عامل مانند Windows IoT یا Linux Core پیاده سازی شده است.
راه حل اختصاصی HMI - هر فروشنده (مثلاً: آلن برادلی، زیمنس، اتوماسیون مستقیم) دارای وضوح تخصصی است که یک نرم افزار HMI از قبل روی آن نصب شده است. این پایانه ها فقط قادر به اجرای نرم افزار توسعه یافته از طریق ابزارهای فروشندگان مربوطه خود هستند. به عنوان مثال، یک ترمینال PanelView Plus فقط یک برنامه کاربردی ساخته شده در FactoryTalk View Studio ME را اجرا می کند.
راه حل توزیع شده HMI - مشابه نسخه اختصاصی، هر فروشنده، سخت افزاری را مشخص می کند که قادر به اجرای نسخه توزیع شده ابزار خود است. نمونه ای از این می تواند ThinManager از آلن بردلی باشد. این راه حل توزیع شده مشخصات سخت افزاری را که برای اجرا نیاز دارد دیکته می کند.
ترمینال های PanelView و PanelView Plus
خطوط مستقل صفحه نمایش های HMI آلن بردلی ترمینال های PanelView و PanelView Plus هستند. این پایانه‌های HMI ناهموار هستند، می‌توانند بدون وقفه اجرا شوند و با نرم‌افزار مورد نیاز برای اجرای برنامه‌های FactoryTalk View Studio ME از قبل بارگذاری شده‌اند. همانطور که در بالا ذکر شد، ترمینال مستقل سریعترین مسیر برای قرار دادن یک ترمینال HMI در طبقه تولید است، زیرا از قبل پیکربندی شده است.
- ۰ ۰
- ۰ نظر