HMI چیست؟

HMI چیست؟ تا کنون تعاریف زیادی از HMI شده است. اجازه دهید این‌بار کاملا متفاوت و البته به زبانی ساده به بررسی HMI در اتوماسیون صنعتی بپردازیم. HMI را می توان عضو جدید اتوماسیون دانست چرا که پیش از این به صورت اختصاصی شاهد این دستگاه در پروسه‎ های تولید و فرآیندی نبودیم. از آنجایی که این دستگاه بعدا به مجموعه اتوماسیون افزوده شد پس احتمالا نیازی جدی به آن وجود داشته است، این نیاز چه بود؟

HMI چیست؟

HMI و کاربرد آن

اجازه دهید به سراغ سوال ابتدایی بازگردیم که چرا ما به HMI نیاز داریم. واقعیت این است که در اتوماسیون صنعتی دستگاه ها به قدری از قابلیت اطمینان برخوردار هستند که نیازی به حضور دائمی متخصص PLC نیست، این موضوع به قدری اثبات شده است که برای برنامه نویسی یک PLC شرکت ها فرد متخصص موردنظر را استخدام نمی کنند! بلکه با پرداخت دستمزدی بسیار خوب، رضایت او را برای انجام یکباره تمام کار جلب می نمایند و اگر در بدترین حالت اتفاقی افتاد به راحتی با پرداخت حق پشتیبانی دوباره از خدمات تخصصی او استفاده می کنند.

مطالب مفید: HMI و کاربرد آن ها با اینورتر

پایداری سیستم و تکنسین ها

زمانی که یک سیستم پایدار می باشد نیازی به متخصص به صورت تمام وقت نیست و از طرفی شرکت به دنبال استخدام تکنسین های معمولی خواهد رفت که با حقوق بسیار کمتری حاضر به انجام کارهای روتین و دوره ای باشند. این اتفاق باعث شد افرادی وارد حوزه کاری شوند که عملا تخصصی در زمینه کار با PLC نداشته و از طرف دیگر باید با این دستگاه کارها را مدیریت می کردند، به همین دلیل نیاز بود واسطی بین PLC و انسان معمولی قرار بگیرد تا به راحتی بتواند این ارتباط را به ساده ترین شکل ممکن برقرار نماید، اینجا بود که HMI یا Human Machine Interface (واسط بین انسان و ماشین) به وجود آمد.

تعریف HMI

تا اینجا باهم مهمترین کاربرد و البته دلیل پیدایش اچ ام آی را مرور کردیم اما اجازه دهید کمی هم به صورت علمی به بررسی آن بپردازیم. HMI درواقع از دو جزء سخت افزار و نرم افزار تشکیل شده است که با تعامل با یکدیگر می توانند نقش یک رابط کاربری بین ماشین و انسان را ایفا نمایند.

HMI چیست؟

نرم افزار HMI

در این قسمت شاهد یک نرم افزار هستیم که در آن باید به صورت شماتیک طرحی از دستگاه های فیزیکی موجود در اتوماسیون را پیاده سازی نماییم. به این صورت که برای یک موتور دو دکمه به شکل گرافیکی تعریف میشود که یکی را مسئول روشن کردن موتور و دیگری مسئول خاموش کردن آن قرار داده ایم. در نرم افزار مخصوص HMI شاهد کلیدها (Button)، نمایشگرها (Display)، عقربه ها (Pointer)، شاخص ها (Indicator)، نمودارها (Curve)، آلارمها (Alarm) و سایر موارد هستیم. این بخش به صورت کلی نیاز به تخصص داشته و باید به شکل برنامه نویسی محیط مناسب در HMI پیاده سازی گردد.

سخت افزار HMI

کانفیگ (تنظیم HMI) سخت افزار کار خاصی نبوده و تنها به اتصال چند سیم به مانیتور (HMI) خلاصه می گردد، در این بخش تنها یک سخت افزار داریم که درواقع خود HMI می باشد. بخش سخت افزار تنها قسمتی است که پس از کانفیگ نرم افزار توسط متخصص اتوماسیون در دسترس تکنسین ها و افراد سطح پایین تر جهت کنترل فرآیندها قرار می گیرد.

تعمیر HMI

کاربردهای HMI

اگر از گزینه ابتدایی که طرح کردیم بگذریم HMI کاربردهای بسیار خوب دیگری نیز دارد که درنهایت باعث شده حضورش در اتوماسیون و صنعت بیش از پیش الزامی و مهم جلوه نماید، در ادامه به بررسی این کاربردها خواهیم پرداخت.

• آسیب پذیری

  امروزه دیگر خطوط تولید تنها برای یک هدف خاص کار نمی کنند بلکه به قدری انعطاف پذیر شده اند که می توان پس از یک شیفت کاری، محصول تولیدی را به‌کل تغییر داد، به عنوان مثل یک کارخانه می تواند در شیفت صبح رب گوجه تولید کند و در شیفت شب تن ماهی. برای رسیدن به این سطح از انعطاف‌پذیری نیازمند تغییر برنامه نوشته شده در PLC ها و یا گاها انتخاب فانکشن های مناسب هستیم، اگر از HMI خبری نبود هربار برای تغییر یک فرآیند ساده، نیاز بود لپ تاپی به دستگاه ها وصل شود و برنامه های آن را ویرایش نمایند. خوب این شاید به ظاهر مسئله ای نباشد ولی در درازمدت تهدیدات شدید ویروسی و اشتباهات انسانی به دلیل برنامه نویسی در سطح ماشین ممکن است رخ دهد. خاموش و روشن کردن یک موتور با استفاده از یک دکمه لمسی (HMI) مسلما خیلی ساده تر از برنامه نویسی برای خاموش و روشن کردن آن است!

• یکپارچگی
  

  یکی از ویژگی های بسیار خوب HMI امکان یکپارچه سازی ادوات کنترلی و کنترل همه از یک واحد (Unit) می باشد. به این صورت شما به راحتی می توانید تمام خط تولید را تحت کنترل خود در آورده و در یک مکان تصمیمات لازم را اتخاذ نمایید. HMI ها این توانایی را دارند كه در یك زمان به 255 وسیله متصل شوند و پارامترهای آنها را نمایش دهند.

• پوشش خطاهای انسانی
  

  این مورد درواقع با حذف تغییرات تخصصی و کدنویسی بوجود می آید، به عنوان مثال تصور کنید از یک کوره برای چند محصول استفاده می کنیم، این محصولات به ترتیب؛ نان لواش، نان فانتزی و شیرینی می باشند و مسلما دمای هر کدام از این نان ها با یکدیگر متفاوت است، اگر از یک HMI استفاده کنیم تکنسین مربوطه به راحتی می تواند با چند لمس ساده مدهای کاری کوره را مشخص نماید، این درحالیست که اگر HMI در دسترس نبود هربار باید برنامه نوشته شده در PLC را تغییر می دانیم و از آنجایی که تغییر برنامه نوشته شده، کاری زمان بر می باشد ممکن بود در یکی از مراحل، به اشتباه عدد کوره بسیار فراتر از حد مجاز وارد می شد که در این حالت باید شاهد صدمات جانی و مالی می بودیم.

• انعطاف‌پذیری
  

  انعطاف‌پذیری نیز در واقع از مزایای کاربردی HMI می باشد چرا که به راحتی می توانیم بدون نیاز به متخصص فرآیندها را ویرایش و یا حتی به کلی تغییر دهیم.

• سادگی و سرعتا

  
  اگر تمام موارد گفته شده در این پست را در کنار هم قرار دهیم بدون شک خروجی چیزی جز سادگی و سرعت بالای انجام کارها نخواهد بود. همواره در تمام صنایع، صاحبان کسب و کار تمایل زیادی به ساده‌تر شدن فرآیندها و البته افزایش سرعت کارها دارند چرا که در نهایت خروجی آن افزایش فروش و گردش سرمایه بیشتر خواهد بود.

ویژگی های فنی HMI

1. قابل اتصال به اینورتر، سرو درایو و هر وسیله دارای پورت RS-485
2. قابلیت نمایش اطلاعات به‌صورت منحنی یا نمودار
3. شبیه سازی (سیمولاتور) on-line/off line
4. پورت USB برای ارسال و دریافت برنامه
5. توانایی نمایش انیمیشن
6. دارای RTC به منظور عملکرد در تاریخ و ساعت معین
7. ارتباط سریال از طریق دو پورت به‌صورت همزمان (485-RS, RS-232)
8. امکان ذخیره سازی اطلاعات به‌صورت Record
9. قابلیت Slave بودن در یک شبکه مانیتورینگ
10. دارای صفحه تاچ اسکرین (LCD نوع TFT) در سایزهای متفاوت
11. دارای ماکرو جهت انجام محاسبات و اعمال منطقی
12. قابل اتصال به انواع PLC

HMI در اتوماسیون صنعتی

به صورت کلی، دستگاه HMI به کاربر قابلیت کنترل و مشاهده دستگاه‌های کاربردی را می دهد. این موضوع با استفاده از تکنولوژی‌های I/O (رابط کاربری) پیشرفته میسر می‌شود. از این تکنولوژی‌ها می‌توان به عنوان مثال به Ethercat اشاره کرد.

Ethercat یک سیستم ارتباطی بین دستگاه‌های اتوماسیون است که بر پایه Ethernet ساخته شده است. سیستم‌های مدرن دارای سیستم عامل مجزا هستند که در مواردی جاسازی شده درون خود دستگاه است.

HMI چیست؟

برندهای HMI

شرکت های زیادی وارد مقوله ساخت HMI شده اند، برخی از این شرکت ها پیش‌تر به تولید PLC نیز پرداخته بودند که مسلما صرفا برای محصولات خود HMI های اختصاصی طراحی می کنند. با این وجود شرکت های فرعی دیگری نیز هستند که برای تمام برندهای مطرح HMI طراحی می کنند. در زیر نام برخی از شرکت های مطرح سازنده HMI را ذکر نموده ایم.

• SIEMENS (زیمنس)
• ALLEN BRADELY (آلن بردلی)
• MITSUBISHI (میتسوبیشی)
• OMRON (امرون)
• TOSHIBA (توشیبا)
• DELTA (دلتا)
• VIGOR (ویگور)
• LS (ال اس)
• BECKHOFF (بکوف)
• FATEK (فتک)
• FUJI (فوجی)
• FANUC (فانوک)

نسل های جدید HMI

HMI های مدرن به شما اجازه می‌دهند که با هرنوع سیستم تولیدی ارتباط برقرار کنید. دقت داشته باشید که بر اساس نوع کاربرد ویژگی‌های دستگاه می‌توانند تغییر کنند. این ویژگی‌ها شامل رابط‌های ارتباطی، تکنولوژی‌های رابط کاربری و حتی اندازه خود دستگاه می‌شود. به همین جهت، در اتوماسیون صنعتی، HMIها از دستگاه‌های استاندارد 11 اینچی تا صفحات پیچیده پهن 15.6 اینچی پشتیبانی می کنند. برای ساده‌سازی هرچه بیشتر کار اپراتور، تکنولوژی صفحه لمسی وجود دارد که اجازه می‌دهد کاربر با ماشین‌ها و کارخانه تعامل بصری داشته باشد.