رابط ماشین انسانی 101: چیست و چگونه مناسب را انتخاب کنیم

آنچه که رابط ماشین انسانی در واقع در طبقه کارخانه انجام می دهد

رابط ماشین انسانی که معمولاً به HMI کوتاه می شود، پنل کنترلی است که به اپراتورها اجازه می دهد تجهیزات صنعتی را بدون نیاز به دسترسی مستقیم به برنامه نویسی یا سیم کشی زیربنایی نظارت کرده و با آنها تعامل داشته باشند. به جای تکیه بر دکمه‌های فیزیکی، شماره‌گیرها و چراغ‌های نشانگر پراکنده در یک دستگاه، یک پنل HMI این را در یک صفحه دیجیتال ادغام می‌کند که در آن اپراتورها می‌توانند داده‌های بلادرنگ را مشاهده کنند، تنظیمات را تنظیم کنند و به هشدارها از یک رابط واحد پاسخ دهند. این تجهیزات بین اپراتور و PLC (کنترل کننده منطقی قابل برنامه ریزی) قرار می گیرد که در واقع منطق اتوماسیون ماشین را اجرا می کند و داده های خام سیستم را به قالبی ترجمه می کند که خواندن و عمل کردن بر روی آن آسان باشد. برای تولیدکنندگانی که خطوط تولید خودکار، تجهیزات بسته‌بندی یا سیستم‌های کنترل فرآیند را اجرا می‌کنند، کیفیت HMI اغلب تعیین می‌کند که اپراتورها با چه سرعتی می‌توانند مشکلات را برطرف کنند و به چه میزان آموزش کارکنان جدید قبل از اینکه بتوانند تجهیزات را با اطمینان راه‌اندازی کنند، نیاز دارند.

انواع متداول HMI و محل مناسب بودن هر کدام

همه رابط‌های ماشین انسانی برای یک کاربرد ساخته نشده‌اند و انتخاب نوع مناسب به عواملی مانند محیط، پیچیدگی تجهیزات کنترل‌شده و مقدار داده‌ای که باید در آن واحد نمایش داده شود بستگی دارد.

HMI مبتنی بر متن پایه

این واحدهای ساده‌تر، متن یا داده‌های عددی محدودی را روی یک صفحه کوچک نمایش می‌دهند، که اغلب با دکمه‌های فیزیکی برای پیمایش جفت می‌شوند. آنها معمولاً در تجهیزات مستقل با نیازهای کنترل ساده استفاده می شوند، جایی که یک رابط گرافیکی کامل هزینه های غیرضروری را بدون منفعت معنی دار اضافه می کند.

صفحه نمایش لمسی گرافیکی HMI

یک صفحه نمایش لمسی HMI با قابلیت گرافیکی کامل به اپراتورها اجازه می دهد تا با نمایش های بصری فرآیند، مانند نمودارهای متحرک که سطوح مخزن، وضعیت نوار نقاله یا روند دما را نشان می دهد، تعامل داشته باشند. این نوع به انتخاب استاندارد برای اکثر برنامه‌های صنعتی مدرن تبدیل شده است، زیرا ناوبری لمسی سریع‌تر و شهودی‌تر از پیمایش در منوهای متنی است، به ویژه برای اپراتورهایی که چندین پارامتر را به طور همزمان مدیریت می‌کنند.

سیستم های HMI یکپارچه SCADA

برای تأسیسات بزرگ‌تر که چندین ماشین یا خطوط تولید را مدیریت می‌کنند، پانل‌های HMI اغلب در یک سیستم گسترده‌تر SCADA (کنترل نظارتی و جمع‌آوری داده) ادغام می‌شوند و به داده‌های ماشین‌های مجزا اجازه می‌دهند که در سطح کارخانه جمع‌آوری و مشاهده شوند. این راه‌اندازی معمولاً در تأسیساتی استفاده می‌شود که نظارت متمرکز و ثبت اطلاعات تاریخی به اندازه کنترل ماشین محلی اهمیت دارد.

فاکتورهای کلیدی برای ارزیابی هنگام انتخاب پنل HMI

انتخاب HMI صنعتی مناسب بیش از انتخاب اندازه صفحه نمایش را شامل می شود - چندین فاکتور فنی بر میزان عملکرد پنل در محیط مورد نظر خود و چگونگی ادغام آن با تجهیزات موجود تأثیر می گذارد.

• وضوح و روشنایی صفحه - وضوح بالاتر خوانایی گرافیک های دقیق را بهبود می بخشد، در حالی که روشنایی بالاتر برای محیط های بیرونی یا با تابش زیاد مهم است.
• سازگاری پروتکل های ارتباطی - تأیید کنید که HMI از همان پروتکل مورد استفاده PLC شما مانند Modbus، Ethernet/IP یا Profinet پشتیبانی می کند.
• رتبه بندی زیست محیطی - پانل های دارای رتبه IP65 یا بالاتر در برابر گرد و غبار و آب مقاوم هستند که برای مناطق شستشو یا نصب در فضای باز مهم است.
• قدرت پردازش و حافظه - بر عملکرد روان رابط با گرافیک های پیچیده، ثبت روند یا ویژگی های مدیریت دستور غذا تأثیر می گذارد.
• اکوسیستم نرم‌افزار برنامه‌نویسی - توسعه و نگهداری برخی از پلتفرم‌ها آسان‌تر از سایرین است که بر هزینه‌های پشتیبانی بلندمدت تأثیر می‌گذارد.

مقایسه گزینه های اندازه صفحه برای برنامه های مختلف

اندازه نمایشگر HMI باید با مقدار اطلاعاتی که باید در یک بار نشان داده شود و چه مقدار فضای فیزیکی پانل روی تجهیزات موجود است، مطابقت داشته باشد. جدول زیر دسته بندی کلی اندازه و محل استفاده از آنها را مشخص می کند.

طراحی یک رابط عملاً عملاً به درستی استفاده خواهد شد

اگر چیدمان صفحه نمایش و ناوبری ضعیف طراحی شده باشد، حتی سخت افزار با کیفیت بالا نیز می تواند منجر به خطاهای اپراتور شود. طراحی خوب رابط HMI از چند اصل ثابت پیروی می کند که سردرگمی را کاهش می دهد و زمان پاسخ را در شرایط غیرعادی سرعت می بخشد.

• هشدارهای حیاتی و کنترل‌های اضطراری را از نظر بصری متمایز نگه دارید و به طور مداوم در همه صفحه‌ها قرار دهید
• از کدگذاری رنگی به طور مداوم استفاده کنید، مانند قرمز برای خطاها و سبز برای عملکرد عادی، بدون بارگذاری بیش از حد صفحه با رنگ های زیاد
• تعداد سطوح منو را که اپراتورها برای رسیدن به عملکردهای رایج باید پیمایش کنند، محدود کنید
• فقط داده هایی را که اپراتورها برای نقش خاص خود نیاز دارند نمایش دهید، به جای اینکه هر نقطه داده موجود را روی یک صفحه جمع کنید
• قبل از استقرار نهایی، رابط را با اپراتورهای واقعی آزمایش کنید، زیرا مشکلات قابلیت استفاده اغلب تنها در هنگام استفاده واقعی ظاهر می شود

سوالاتی که باید قبل از خرید یا ارتقاء بپرسید

چه تعویض یک پانل قدیمی یا مشخص کردن تجهیزات برای یک خط جدید، پرسیدن سوالات درست از قبل به جلوگیری از مشکلات سازگاری و هزینه‌های غیر ضروری بعدا کمک می‌کند.

• آیا پنل با نام تجاری PLC موجود و پروتکل ارتباطی ما سازگار است؟
• پانل چه رتبه بندی زیست محیطی دارد و آیا با شرایط نصب ما مطابقت دارد؟
• آیا نرم افزار برنامه نویسی گنجانده شده است، و هزینه مجوز برای تغییرات بعدی چقدر است؟
• طول عمر مورد انتظار فناوری صفحه نمایش لمسی تحت استفاده مداوم صنعتی چقدر است؟
• اگر پنل نیاز به عیب یابی یا تعویض قطعات داشته باشد، پشتیبانی فنی محلی در دسترس است؟

انتخاب رابطی که از عملیات قابل اطمینان پشتیبانی می کند

انتخاب سمت راست رابط ماشین انسان به‌جای پیش‌فرض کردن گزینه‌های غنی از ویژگی‌های موجود، به تطبیق قابلیت صفحه‌نمایش، دوام محیطی و سازگاری ارتباطی با تجهیزات خاص و شرایط کاری شما مربوط می‌شود. خریدارانی که سازگاری پروتکل را تأیید می‌کنند، رتبه‌بندی محیطی مناسبی را انتخاب می‌کنند و طراحی رابط واضح را در اولویت قرار می‌دهند، از سردرگمی اپراتور و سردردهای یکپارچه‌سازی ناشی از انتخاب HMI ناهماهنگ جلوگیری می‌کنند. از آنجایی که این پانل نقطه اصلی تعامل بین افراد و تجهیزات خودکار است، درست کردن این جزئیات تأثیر مستقیمی بر کارایی عملیاتی و ایمنی محل کار دارد.