Hệ thống HMI là gì? Giải thích về giao diện người-máy.

I. Giới thiệu: Hệ thống HMI là gì?

MỘT Hệ thống HMI, viết tắt của Hệ thống giao diện người-máyĐây là điểm mà con người tương tác với máy móc, dây chuyền sản xuất hoặc hệ thống điều khiển tự động. Nói một cách đơn giản, đó là bộ phận của thiết bị cho phép người vận hành tương tác với máy móc. giám sát, điều khiển, điều chỉnh và khắc phục sự cố cái máy.

HMI có thể là một bảng điều khiển màn hình cảm ứng, MỘT màn hình công nghiệp, Một bàn phím màng, Một bảng điều khiển, Một Giao diện dựa trên máy tính bảnghoặc sự kết hợp của các yếu tố này. Trong tự động hóa công nghiệp, HMI thường kết nối với một PLCbộ điều khiển, cảm biến, bộ truyền động, ổ đĩa, hoặc phạm vi rộng hơn Hệ thống SCADA.

Hệ thống HMI điển hình giúp người vận hành trả lời các câu hỏi như:

• Máy có hoạt động bình thường không?
• Nhiệt độ, áp suất, tốc độ hoặc số lượng sản phẩm hiện tại là bao nhiêu?
• Có cảnh báo hoặc mã lỗi nào không?
• Chế độ hoạt động nào đang được kích hoạt?
• Cần thay đổi những thông số nào?

Ví dụ, trên máy đóng gói, Màn hình HMI Màn hình HMI có thể hiển thị tốc độ sản xuất, trạng thái máy, lịch sử cảnh báo, cài đặt công thức và điều khiển khởi động/dừng. Trên các thiết bị hoạt động trong điều kiện khắc nghiệt hơn, màn hình HMI tương tự cũng có thể bao gồm các thông tin khác. phím màng xúc giác Đảm bảo hoạt động đáng tin cậy khi đeo găng tay, tiếp xúc với bụi, nước hoặc rung động.

Tóm lại, hệ thống HMI là... lớp điều khiển và hiển thị dành cho người vận hành của một cỗ máy.

II. HMI là viết tắt của từ gì?

HMI là viết tắt của Giao diện Người-Máy. Nó mô tả phần cứng và phần mềm cho phép con người giao tiếp với máy móc. Phía "con người" là người vận hành, kỹ thuật viên, kỹ sư hoặc nhân viên bảo trì. Phía "máy móc" có thể là PLC, bộ điều khiển động cơ, máy bơm, robot, mạng cảm biến, dây chuyền sản xuất hoặc hệ thống tự động hóa công nghiệp hoàn chỉnh.

Các thuật ngữ liên quan phổ biến bao gồm:

• Giao diện người vận hành
• Giao diện máy
• Bảng điều khiển HMI
• Màn hình HMI
• Bảng điều khiển
• Màn hình cảm ứng công nghiệp
• Thiết bị đầu cuối của nhà điều hành
• Giao diện người dùng đồ họa
• Giao diện người-máymột thuật ngữ cũ hơn
• OIThoặc thiết bị đầu cuối giao diện người vận hành

Ngoài lĩnh vực công nghiệp, giao diện kiểu HMI có mặt ở khắp mọi nơi. Máy ATM, thang máy, bảng điều khiển ô tô, thiết bị y tế, máy bán hàng tự động và thiết bị gia dụng thông minh đều sử dụng một số hình thức tương tác giữa người và máy. Tuy nhiên, khi mọi người tìm kiếm Hệ thống HMI là gì?Thông thường, chúng ám chỉ một giao diện công nghiệp được sử dụng cho điều khiển máy móc, giám sát quy trình, hoặc tự động hóa nhà máy.

Trong sản xuất, giao diện người máy (HMI) không chỉ đơn thuần là một màn hình. Nó có thể bao gồm các lớp phủ in, các nút bấm kín, cửa sổ LED, các phím chức năng, nhãn cảnh báo và các thiết bị điện tử truyền thông. Một HMI được thiết kế tốt giúp người vận hành dễ dàng hiểu được dữ liệu phức tạp của máy móc và có cách điều khiển thiết bị an toàn hơn, nhanh hơn.

III. Hệ thống HMI hoạt động như thế nào?

MỘT Hệ thống HMI hoạt động bằng cách trao đổi thông tin giữa người vận hành và hệ thống điều khiển máy móc.Giao diện người-máy (HMI) nhận dữ liệu máy móc theo thời gian thực, hiển thị dữ liệu ở định dạng dễ đọc và cho phép người vận hành gửi lệnh trở lại bộ điều khiển.

Luồng dữ liệu HMI cơ bản trông như thế này:

Cảm biến và bộ truyền động → PLC hoặc bộ điều khiển → Phần mềm HMI hoặc bảng điều khiển HMI → người vận hành

Cái PLCBộ điều khiển logic lập trình (PLC) thường xử lý logic điều khiển thời gian thực. Nó đọc tín hiệu từ cảm biến, điều khiển động cơ hoặc van và thực thi các lệnh đã được lập trình. Hệ thống HMI Nó thường không thay thế PLC. Thay vào đó, nó cung cấp giao diện trực quan và vận hành cho phép người dùng thấy được PLC đang làm gì.

Ví dụ:

• Cảm biến nhiệt độ gửi dữ liệu đến PLC.
• PLC sẽ gửi giá trị đó đến HMI.
• Màn hình HMI hiển thị nhiệt độ.
• Người vận hành thay đổi điểm đặt.
• Màn hình HMI gửi giá trị mới trở lại PLC.

Các phương pháp giao tiếp HMI phổ biến bao gồm: Ethernet/IP, Modbus, PROFINET, OPC UA, Xe buýt CAN, RS232, Và RS485Giao diện người-máy (HMI) chuyển đổi dữ liệu thô từ máy thành màn hình, biểu đồ, cảnh báo, nút bấm, chỉ báo trạng thái và hiển thị xu hướng, giúp vận hành máy móc trở nên thực tế hơn nhiều.

IV. Các thành phần chính của hệ thống HMI

MỘT Hệ thống HMI Thông thường, hệ thống bao gồm nhiều thành phần phần cứng và phần mềm hoạt động cùng nhau. Thiết kế cụ thể phụ thuộc vào máy móc, môi trường, ngân sách và yêu cầu của người vận hành.

Các thành phần chính của giao diện người máy (HMI) bao gồm:

• Trưng bày: Màn hình LCD, TFT, màn hình cảm ứng, màn hình công nghiệp hoặc máy tính bảng.
• Thiết bị đầu vào: Màn hình cảm ứng, bàn phím màng, bàn phím silicon, nút bấm, núm xoay hoặc công tắc.
• Phần mềm HMI: Thiết kế màn hình, cài đặt cảnh báo, quản lý công thức, quyền người dùng và ghi nhật ký dữ liệu.
• Kết nối bộ điều khiển: PLC, vi điều khiển, mô-đun I/O, cảm biến, bộ truyền động hoặc kết nối động cơ.
• Các cổng giao tiếp: Ethernet, USB, RS232, RS485, CAN, Wi-Fi hoặc 4G/5G.
• Mặt trước: Lớp phủ đồ họa, cửa sổ bảo vệ, gioăng, nhãn và thương hiệu.
• Bao vây: Cấu trúc bằng kim loại, nhựa, vỏ kín hoặc cấu trúc gắn trên bảng điều khiển.

Từ một phong tụcbàn phím màng chuyên gia Từ góc độ khác, lớp nhập liệu phía trước thường bị đánh giá thấp. Trong nhiều thiết kế HMI công nghiệp, bàn phím hoặc lớp phủ phải chịu được dầu, hóa chất tẩy rửa, độ ẩm, tia cực tím, mài mòn, rung động và lực nhấn lặp đi lặp lại.

Màn hình cảm ứng có tính linh hoạt, nhưng... Bàn phím màng HMI Cung cấp khả năng vận hành xúc giác ổn định, đáng tin cậy. Điều này đặc biệt hữu ích cho các chức năng khởi động/dừng, lựa chọn chế độ, các thao tác khẩn cấp, nhập liệu số hoặc các máy móc được sử dụng bởi người vận hành đeo găng tay.

V. Các loại hệ thống HMI

Có nhiều loại Hệ thống HMIMỗi loại phù hợp với một ứng dụng khác nhau. Việc lựa chọn loại phù hợp phụ thuộc vào chức năng của máy móc, môi trường hoạt động, thói quen người dùng và mức độ kiểm soát cần thiết.

Các loại HMI phổ biến bao gồm:

• Giao diện người dùng HMI dạng nút bấm: Sử dụng các nút bấm, công tắc và đèn báo vật lý.
• Giao diện người dùng bàn phím màng: Sử dụng các lớp phủ in kín và các phím cảm ứng.
• Giao diện người dùng màn hình cảm ứng: Sử dụng màn hình cảm ứng đồ họa để điều khiển linh hoạt.
• Màn hình HMI máy tính công nghiệp: Kết hợp máy tính, màn hình và phần mềm giao diện người dùng (HMI).
• Giao diện người dùng dựa trên web: Truy cập thông qua trình duyệt trên máy tính, máy tính bảng hoặc thiết bị di động.
• Giao diện người dùng di động (Mobile HMI): Được sử dụng để giám sát từ xa thông qua các thiết bị cầm tay hoặc máy tính bảng chuyên dụng.
• Giao diện người dùng tích hợp SCADA: Được kết nối với các hệ thống giám sát toàn nhà máy lớn hơn.
• Giao diện người dùng HMI bền chắc: Được thiết kế cho các môi trường khắc nghiệt trong công nghiệp, ngoài trời, xe cộ, hàng hải hoặc quân sự.

Một máy móc đơn giản có thể chỉ cần một bàn phím nhỏ và đèn LED báo hiệu. Dây chuyền sản xuất có thể cần màn hình 10 inch hoặc 15 inch. Màn hình cảm ứng HMI Với các cảnh báo, công thức và biểu đồ xu hướng. Một nhà máy xử lý nước có thể sử dụng màn hình HMI được kết nối với hệ thống rộng hơn. Hệ thống SCADA.

Trong môi trường khắc nghiệt, nhiều nhà sản xuất lựa chọn thiết kế lai: màn hình cảm ứng để hiển thịcộng thêm phím màng Dành cho các chức năng thường xuyên hoặc quan trọng.

VI. HMI được sử dụng để làm gì?

MỘT Hệ thống HMI Nó được sử dụng để làm cho việc vận hành máy móc trở nên rõ ràng hơn, an toàn hơn và hiệu quả hơn. Thay vì buộc người vận hành phải giải thích các tín hiệu thô hoặc kiểm tra các tủ điện, HMI trình bày thông tin máy móc ở định dạng trực quan thực tế.

Các ứng dụng điển hình của HMI bao gồm:

• Giám sát máy móc: Trạng thái hoạt động, nhiệt độ, áp suất, tốc độ, vị trí, số chu kỳ và sản lượng.
• Điều khiển máy móc: Khởi động, dừng, đặt lại, chạy chậm, chọn chế độ, điều chỉnh điểm đặt và nhập thông số.
• Quản lý cảnh báo: Mã lỗi, cảnh báo, thông báo khẩn cấp, lịch sử báo động và xác nhận.
• Trực quan hóa dữ liệu: Biểu đồ, đồng hồ đo, sơ đồ quy trình, biểu đồ cột và đường cong xu hướng.
• Quản lý công thức nấu ăn: Lưu và tải cài đặt máy cho các sản phẩm hoặc lô hàng khác nhau.
• Khắc phục sự cố: Xác định các lỗi cảm biến, lỗi động cơ, lỗi giao tiếp hoặc nguyên nhân gây ra sự cố ngừng hoạt động.
• Kiểm soát quyền truy cập người dùng: Mật khẩu, cấp độ người vận hành, menu kỹ thuật viên và quyền quản trị viên.
• Hỗ trợ bảo trì: Thông báo bảo dưỡng, màn hình hiệu chuẩn, trang chẩn đoán và thông báo về phụ tùng thay thế.

Ví dụ, máy đóng gói thực phẩm có thể sử dụng giao diện người máy (HMI) để điều khiển nhiệt độ hàn kín, tốc độ băng tải, số lượng sản phẩm, công thức mẻ và cảnh báo. Thiết bị y tế có thể sử dụng hệ thống hàn kín. Bàn phím màng HMI Cung cấp các nút điều khiển dễ lau chùi, dễ thao tác và được dán nhãn rõ ràng.

Thiết kế giao diện người dùng (HMI) tốt giúp giảm thiểu phỏng đoán và cung cấp cho người vận hành thông tin chính xác vào đúng thời điểm.

VII. HMI so với PLC so với SCADA: Sự khác biệt là gì?

Nhiều người nhầm lẫn HMI, PLC, Và SCADANhưng chúng không giống nhau. Chúng thường hoạt động cùng nhau trong một hệ thống tự động hóa công nghiệp, nhưng mỗi bộ phận lại có một vai trò khác nhau.

Cái PLC Đây là bộ điều khiển logic của máy. Nó nhận tín hiệu đầu vào, đưa ra quyết định dựa trên logic đã được lập trình và điều khiển đầu ra. Hệ thống HMI Đây là giao diện người vận hành hiển thị dữ liệu PLC và cho phép người vận hành thay đổi cài đặt hoặc gửi lệnh.

SCADA Hệ thống SCADA thường có phạm vi phủ sóng rộng hơn HMI. Nó có thể giám sát nhiều máy móc, trạm điều khiển từ xa, khu vực sản xuất hoặc tài sản tiện ích. Hệ thống này thường bao gồm ghi nhật ký dữ liệu, cảnh báo, báo cáo, truy cập từ xa và phòng điều khiển tập trung.

Một ví dụ thực tế:

• PLC điều khiển một máy bơm.
• Giao diện HMI cho phép người vận hành khởi động bơm và xem áp suất.
• Hệ thống SCADA giám sát tất cả các máy bơm trong toàn bộ cơ sở.

Vì thế, HMI là giao diện người dùng, PLC là bộ điều khiển., Và SCADA là hệ thống giám sát..

VIII. Các ứng dụng phổ biến của hệ thống HMI

Hệ thống HMI Chúng được sử dụng ở bất cứ nơi nào con người cần vận hành, giám sát hoặc khắc phục sự cố máy móc. Chúng đặc biệt phổ biến trong tự động hóa công nghiệp, điều khiển quy trình, sản xuất, vận tải, năng lượng và thiết bị chuyên dụng.

Các ứng dụng HMI phổ biến bao gồm:

• Thiết bị sản xuất: Máy đóng gói, máy CNC, dây chuyền lắp ráp, máy kiểm tra, máy ép phun và hệ thống thử nghiệm.
• Các ngành công nghiệp chế biến: Chế biến thực phẩm, sản xuất hóa chất, dược phẩm, xử lý nước, dầu khí và sản xuất điện năng.
• Xe cộ và thiết bị di động: Máy móc nông nghiệp, thiết bị xây dựng, hệ thống hàng hải, xe nâng, hệ thống đường sắt và các loại xe chuyên dụng.
• Thiết bị y tế và phòng thí nghiệm: Máy tiệt trùng, máy phân tích, thiết bị chẩn đoán, thiết bị giám sát và dụng cụ thử nghiệm.
• Năng lượng và tiện ích: Hệ thống năng lượng mặt trời, máy phát điện, hệ thống lưu trữ pin, hệ thống HVAC, máy bơm và trạm biến áp.
• Thiết bị thương mại: Các ki-ốt, máy bán hàng tự động, thang máy, hệ thống tự động hóa tòa nhà và hệ thống kiểm soát ra vào.

Trong nhiều ứng dụng này, giao diện người-máy (HMI) phải bền hơn màn hình tiêu chuẩn thông thường. Nó có thể cần Khả năng chống bụi và nước IP65 hoặc IP67Khả năng chống hóa chất, chống tia UV, cửa sổ chống chói, phản hồi xúc giác và độ bền nhãn lâu dài.

Đó là lý do tại sao bàn phím màng tùy chỉnh, lớp phủ đồ họaCác biểu tượng có đèn nền, cửa sổ LED và bảng điều khiển phía trước được bịt kín vẫn được sử dụng rộng rãi. Chúng cho phép các nhà sản xuất thiết bị xây dựng một sản phẩm đáng tin cậy, mang thương hiệu riêng và phù hợp với ứng dụng cụ thể. Giao diện HMI công nghiệp.

IX. Lợi ích của hệ thống HMI

Một thiết kế tốt Hệ thống HMI Nó cải thiện cách người vận hành tương tác với máy móc. Không chỉ đơn thuần là thêm một màn hình; mà là làm cho dữ liệu máy móc dễ hiểu hơn và việc điều khiển máy móc dễ thực hiện hơn.

Những lợi ích chính bao gồm:

• Tầm nhìn tốt hơn: Người vận hành có thể xem trạng thái máy móc, cảnh báo, giá trị quy trình và dữ liệu sản xuất theo thời gian thực.
• Khắc phục sự cố nhanh hơn: Mã lỗi, lịch sử cảnh báo và màn hình chẩn đoán giúp giảm thời gian ngừng hoạt động.
• Năng suất được cải thiện: Người vận hành có thể điều chỉnh cài đặt, tải công thức và phản hồi sự cố nhanh hơn.
• Vận hành an toàn hơn: Các cảnh báo rõ ràng, kiểm soát truy cập và quy trình hướng dẫn giúp giảm thiểu rủi ro vận hành.
• Giảm thời gian huấn luyện: Bố cục giao diện người dùng (HMI) hợp lý giúp người vận hành mới dễ dàng làm quen với máy móc hơn.
• Sản xuất ổn định: Quản lý công thức và điểm đặt được kiểm soát giúp giảm thiểu lỗi do con người gây ra.
• Bảo trì tốt hơn: Màn hình dịch vụ, bộ đếm thời gian hoạt động và cảnh báo bảo trì hỗ trợ cho việc bảo trì theo kế hoạch.
• Thu thập dữ liệu hữu ích: Phần mềm HMI có thể ghi lại các cảnh báo, số lượng sản phẩm, chu kỳ máy và xu hướng quy trình.

Đối với các nhà sản xuất máy móc OEM, giao diện người máy (HMI) cũng giúp nâng cao chất lượng cảm nhận về thiết bị. Một giao diện sạch sẽ Màn hình HMIbền lớp phủ đồ họavà đáng tin cậy công tắc màngGiúp máy móc trông chuyên nghiệp hơn và dễ vận hành hơn.

Trong môi trường khắc nghiệt, lợi ích thậm chí còn rõ ràng hơn: thiết kế HMI phù hợp giúp ngăn ngừa các vấn đề về độ tin cậy hàng ngày do nước, bụi, dầu và thao tác sai của người vận hành gây ra.

X. Thiết kế giao diện người dùng (HMI): Điều gì tạo nên một giao diện HMI tốt?

Một điều tốt Giao diện HMI Giao diện người dùng (HMI) phải rõ ràng, thiết thực và được xây dựng dựa trên cách thức làm việc thực tế của người vận hành. Thiết kế HMI tốt nhất không làm màn hình trở nên quá tải với các hình ảnh không cần thiết. Nó hiển thị thông tin quan trọng một cách nhanh chóng và giúp thực hiện các thao tác thông thường dễ dàng.

Thiết kế giao diện người dùng (HMI) tốt cần bao gồm:

• Sắp xếp màn hình rõ ràng: Các màn hình chính: Trang chủ, Vận hành, Báo thức, Cài đặt, Công thức nấu ăn và Bảo trì.
• Văn bản dễ đọc: Kích thước phông chữ, khoảng cách, độ tương phản và lựa chọn ngôn ngữ phù hợp.
• Vị trí đặt nút hợp lý: Các nút điều khiển thường dùng cần phải dễ tìm.
• Ưu tiên cảnh báo: Các lỗi nghiêm trọng cần phải dễ nhận biết hơn so với các cảnh báo nhỏ.
• Các ký hiệu nhất quán: Các biểu tượng, màu sắc, nhãn và đơn vị cần được sử dụng nhất quán.
• Vận hành dễ dàng ngay cả khi đeo găng tay: Các vùng cảm ứng lớn hoặc các phím vật lý khi cần thiết.
• Biện pháp phòng ngừa sai lầm: Yêu cầu xác nhận đối với các thao tác nhạy cảm.
• Thiết kế thân thiện với môi trường: Các tấm mặt trước được bịt kín, lớp phủ bền chắc và vật liệu phù hợp.

Từ góc độ sản xuất bàn phím, giao diện vật lý quan trọng không kém gì màn hình phần mềm. Bàn phím màng HMI Cần có sự phù hợp về lực ép vòm, khoảng cách phím, dập nổi, cửa sổ LED, lựa chọn chất kết dính và thiết kế đầu nối.

Đối với thiết bị công nghiệp, mục tiêu rất đơn giản: người vận hành cần biết điều gì đang xảy ra, cần thực hiện hành động gì và phải nhấn nút nào mà không cần do dự. Một giao diện người dùng tốt (HMI) giúp giảm thiểu sự nhầm lẫn, thời gian ngừng hoạt động và lỗi vận hành.

XI. Phần cứng giao diện người dùng (HMI): Màn hình cảm ứng so với bàn phím màng so với thiết kế lai.

Khi thiết kế một Hệ thống HMIMột quyết định quan trọng là nên sử dụng màn hình cảm ứng, bàn phím cơ hay giao diện kết hợp. Mỗi lựa chọn đều có những ưu điểm riêng.

MỘT Màn hình cảm ứng HMI Đây là giải pháp lý tưởng khi người vận hành cần nhiều màn hình, thay đổi thông số, biểu đồ xu hướng, cảnh báo và quản lý công thức. Nó linh hoạt và dễ dàng cập nhật thông qua phần mềm HMI.

MỘT bàn phím màng Loại này phù hợp hơn cho các thao tác cố định, lặp đi lặp lại hoặc quan trọng. Nó cung cấp phản hồi xúc giác, nhãn dán rõ ràng, khả năng chống hóa chất và độ kín cao. Nó cũng hoạt động tốt khi người vận hành đeo găng tay hoặc khi bề mặt có thể bị ướt, bụi hoặc dính dầu.

MỘT thiết kế HMI lai Thường cho kết quả tốt nhất. Màn hình cảm ứng xử lý hình ảnh, menu và dữ liệu. Bàn phím cơ xử lý các thao tác khởi động, dừng, đặt lại, chọn chế độ, nhập số hoặc các lệnh thường dùng.

Đối với các nhà sản xuất máy móc công nghiệp, câu hỏi không phải là “màn hình cảm ứng hay bàn phím?”. Câu hỏi đúng hơn là: Phương pháp điều khiển nào sẽ vẫn đáng tin cậy trong môi trường làm việc thực tế?

XII. Các thông số kỹ thuật HMI quan trọng cần xem xét

Trước khi lựa chọn một Hệ thống HMICác kỹ sư và đội ngũ mua hàng nên xác nhận lại các thông số kỹ thuật. Một giao diện HMI tốt phải phù hợp với bộ điều khiển, môi trường, nhu cầu của người vận hành và vòng đời của máy móc.

Các thông số kỹ thuật quan trọng của HMI bao gồm:

• Kích thước màn hình: Các kích thước phổ biến bao gồm 4,3 inch, 7 inch, 10,1 inch, 12,1 inch, 15 inch và 21,5 inch.
• Nghị quyết: Độ phân giải cao hơn giúp cải thiện khả năng đọc đối với các màn hình có nhiều chi tiết.
• Độ sáng: Môi trường ngoài trời hoặc có ánh sáng mạnh có thể yêu cầu màn hình có khả năng hiển thị dưới ánh nắng mặt trời.
• Nhập liệu bằng cảm ứng: Cảm ứng điện trở, cảm ứng điện dung, cảm ứng tương thích với găng tay hoặc không có cảm ứng.
• Phương thức nhập liệu: Màn hình cảm ứng, bàn phím màng, bàn phím silicon, nút vật lý hoặc điều khiển kết hợp.
• Bộ xử lý và bộ nhớ: Quan trọng đối với các chức năng đồ họa nâng cao, ghi nhật ký dữ liệu hoặc chức năng máy khách SCADA.
• Hệ điều hành: Windows, Linux, Android, hệ điều hành nhúng hoặc môi trường chạy độc quyền.
• Giao tiếp: Ethernet, RS232, RS485, CAN, USB, Wi-Fi, 4G/5G, Modbus, PROFINET hoặc OPC UA.
• Đánh giá về môi trường: Đạt tiêu chuẩn IP65, IP67, khả năng chống rung, phạm vi nhiệt độ rộng, khả năng chống tia UV và kháng hóa chất.
• Lắp đặt: Có thể gắn lên bảng điều khiển, giá đỡ VESA, thanh ray DIN, cầm tay hoặc gắn trên xe.
• Nguồn điện đầu vào: Nguồn điện 12V DC, 24V DC, điện áp đầu vào rộng hoặc nguồn điện xe.

Đối với các tấm mặt trước HMI tùy chỉnh, cũng cần kiểm tra vật liệu phủ, chất kết dính, dập nổi, cửa sổ LED, khoảng cách giữa các đầu nối, chiều dài dây dẫn và yêu cầu chiếu sáng nền.

XIII. Các tính năng của phần mềm HMI

Phần mềm HMI Đây là một phần của hệ thống được sử dụng để tạo, cấu hình và vận hành giao diện người vận hành. Nó chuyển đổi dữ liệu máy móc thành các nút bấm, chỉ báo, cảnh báo, biểu đồ và màn hình điều khiển.

Các tính năng phổ biến của phần mềm HMI bao gồm:

• Trình chỉnh sửa màn hình: Xây dựng bố cục trực quan, bao gồm các nút, văn bản, đồng hồ đo, biểu tượng và đồ họa quy trình.
• Cơ sở dữ liệu thẻ: Kết nối các đối tượng HMI với địa chỉ, thanh ghi hoặc biến của PLC.
• Quản lý cảnh báo: Hiển thị các lỗi, cảnh báo, lịch sử báo động, trạng thái xác nhận và mức độ ưu tiên.
• Ghi nhật ký dữ liệu: Ghi lại dữ liệu sản xuất, giá trị quy trình, thời gian ngừng hoạt động hoặc hành động của người vận hành.
• Hiển thị xu hướng: Hiển thị đồ thị thời gian thực và dữ liệu lịch sử về nhiệt độ, áp suất, tốc độ, lưu lượng hoặc các giá trị khác.
• Quản lý công thức nấu ăn: Lưu và tải các thông số máy cho các sản phẩm hoặc lô hàng khác nhau.
• Quyền hạn người dùng: Kiểm soát quyền truy cập theo cấp độ người vận hành, kỹ thuật viên, kỹ sư hoặc quản trị viên.
• Giám sát từ xa: Cho phép truy cập qua trình duyệt, máy tính bảng, điện thoại di động, VPN, đám mây hoặc hệ thống SCADA.
• Hỗ trợ đa ngôn ngữ: Thích hợp cho máy móc xuất khẩu và các nhà máy toàn cầu.
• Các chức năng an ninh mạng: Mật khẩu, vai trò người dùng, giao tiếp an toàn và kiểm soát cập nhật phần mềm.

Phần mềm HMI tốt cần dễ bảo trì. Máy móc thường được sử dụng trong nhiều năm, vì vậy cấu trúc dự án rõ ràng, tên thẻ dễ đọc, trang cảnh báo được sắp xếp hợp lý và logic màn hình được ghi chép đầy đủ là rất quan trọng.

Phần mềm HMI tốt nhất hỗ trợ cả hoạt động hàng ngày và dịch vụ lâu dài.

XIV. Giao tiếp HMI với các hệ thống công nghiệp

MỘT Hệ thống HMI Màn hình HMI phải giao tiếp ổn định với các thiết bị công nghiệp. Nếu không có sự giao tiếp ổn định, HMI không thể hiển thị dữ liệu máy chính xác hoặc gửi các lệnh chính xác.

Hầu hết các giao diện HMI đều giao tiếp với... PLC hoặc bộ điều khiển. HMI đọc các giá trị từ PLC, chẳng hạn như nhiệt độ, áp suất, tốc độ, số đếm, bit trạng thái và tín hiệu báo động. Nó cũng có thể ghi các giá trị trở lại PLC, chẳng hạn như điểm đặt, lệnh đặt lại, lựa chọn chế độ hoặc tham số công thức.

Các tùy chọn giao tiếp HMI phổ biến bao gồm:

• Ethernet/IP
• Modbus TCP
• Modbus RTU
• PROFINET
• PROFIBUS
• OPC UA
• Xe buýt CAN
• RS232
• RS485
• USB
• 
  Kết nối Wi-Fi hoặc mạng di động, khi thích hợp

Trong nhiều hệ thống, giao diện người-máy (HMI) giao tiếp gián tiếp với các cảm biến và bộ chấp hành thông qua PLC. Trong các hệ thống tiên tiến hơn, HMI cũng có thể kết nối trực tiếp với... SCADA, CHÚNG TÔI, nền tảng đám mây, hoặc bảng điều khiển IIoT.

Các sự cố giao tiếp thường gặp bao gồm địa chỉ IP sai, cài đặt giao thức không chính xác, tốc độ truyền không khớp, trình điều khiển PLC sai, cáp lỏng, lỗi địa chỉ thẻ hoặc độ trễ mạng.

Đối với thiết bị công nghiệp, việc giao tiếp cần được kiểm tra trong điều kiện vận hành thực tế. Một màn hình HMI đẹp mắt sẽ vô dụng nếu dữ liệu bị chậm trễ, không chính xác hoặc không đáng tin cậy.

XV. Ví dụ về hệ thống HMI

Cách dễ nhất để hiểu Hệ thống HMI là gì? Cách tốt nhất là xem xét các ví dụ thực tế.

Trên một máy đóng góiMàn hình HMI có thể hiển thị số lượng sản phẩm, nhiệt độ hàn kín, tốc độ băng tải, cảnh báo lỗi, công thức mẻ sản xuất và các thông báo bảo trì. Người vận hành có thể khởi động máy, điều chỉnh tốc độ, đặt lại cảnh báo và thay đổi cài đặt sản phẩm.

Trên một hệ thống xử lý nướcGiao diện HMI có thể hiển thị trạng thái bơm, mức chất lỏng trong bể, lưu lượng, vị trí van, áp suất, liều lượng hóa chất và lịch sử cảnh báo. Người vận hành sử dụng giao diện này để giám sát quy trình và xử lý các điều kiện bất thường.

Trên một Máy CNCMàn hình HMI có thể hiển thị tốc độ trục chính, vị trí trục, thông tin dụng cụ, chế độ hoạt động, trạng thái chương trình và thông báo lỗi.

Trên một hệ thống xe cộ hoặc hàng hảiGiao diện người dùng (HMI) có thể bao gồm trạng thái động cơ, điện áp pin, dữ liệu GPS, chẩn đoán, điều khiển đèn và các chức năng liên quan đến định vị.

MỘT Bàn phím màng tùy chỉnh HMI Có thể trông đơn giản hơn nhưng vẫn đóng vai trò quan trọng. Nó có thể bao gồm các biểu tượng chức năng được in, các phím kim loại dạng vòm, cửa sổ hiển thị LED, cửa sổ hiển thị trong suốt và một đầu nối FPC được kết nối với bo mạch chủ.

Trong mỗi trường hợp, hệ thống HMI cung cấp cho người vận hành một cách thức thiết thực để hiểu và điều khiển máy móc.

XVI. Cách chọn hệ thống HMI phù hợp

Lựa chọn đúng đắn Hệ thống HMI Việc lựa chọn bắt đầu từ ứng dụng, chứ không phải kích thước màn hình. Màn hình HMI tốt nhất cho máy móc trong nhà sạch sẽ có thể không phù hợp với hệ thống ngoài trời, ẩm ướt, bụi bặm hoặc được gắn trên xe.

Hãy bắt đầu bằng cách hỏi:

• HMI sẽ điều khiển máy móc hoặc quy trình nào?
• PLC, bộ điều khiển hoặc giao thức truyền thông nào được sử dụng?
• Những dữ liệu nào cần được hiển thị?
• Người vận hành phải nhập những lệnh nào?
• Liệu các công nhân vận hành có đeo găng tay không?
• Môi trường có ẩm ướt, bụi bặm, dầu mỡ, nóng, lạnh hay tiếp xúc trực tiếp với ánh nắng mặt trời không?
• Hệ thống có cần chức năng cảnh báo, công thức, xu hướng hoặc ghi nhật ký dữ liệu không?
• Việc giám sát từ xa có cần thiết không?
• Cần những chứng nhận hoặc xếp hạng IP nào?

Đối với một cỗ máy đơn giản, một thiết bị nhỏ gọn. Bảng điều khiển HMI Một vài màn hình có thể là đủ. Đối với dây chuyền sản xuất phức tạp, cần một... Bảng điều khiển công nghiệp PC HMI Việc kết nối với hệ thống SCADA có thể phù hợp hơn. Đối với máy móc chắc chắn, cần có vỏ kín. bàn phím màng Hoặc giao diện HMI lai có thể là lựa chọn tốt hơn.

Cũng cần xem xét vòng đời sản phẩm. Máy móc công nghiệp thường hoạt động trong 5, 10, hoặc thậm chí 15 năm. Giao diện người dùng (HMI) cần phải dễ bảo trì, dễ thay thế và được hỗ trợ đủ lâu cho đến hết thời gian hoạt động thực tế của thiết bị.

XVII. Các sự cố HMI thường gặp và mẹo khắc phục sự cố

Ngay cả một người giỏi Hệ thống HMI Có thể phát sinh vấn đề nếu phần cứng, phần mềm, hệ thống liên lạc hoặc bảo vệ môi trường không được thiết kế đúng cách.

Các sự cố thường gặp ở giao diện HMI bao gồm:

• Không có giao tiếp PLC: Kiểm tra cáp, địa chỉ IP, giao thức truyền thông, trình điều khiển PLC, tốc độ truyền và địa chỉ thẻ.
• Màn hình cảm ứng không phản hồi: Kiểm tra hiệu chuẩn, ô nhiễm bề mặt, phần mềm, hư hỏng do chạm hoặc khả năng tương thích với găng tay.
• Dữ liệu hiển thị trên màn hình không chính xác: Kiểm tra việc ánh xạ thẻ, địa chỉ thanh ghi PLC, tỷ lệ, đơn vị và tốc độ cập nhật.
• Báo động không hiển thị: Kiểm tra logic kích hoạt báo động, cài đặt ưu tiên, quy tắc xác nhận và các bit báo động của PLC.
• Phản hồi HMI chậm: Kiểm tra tải mạng, đồ họa quá mức, dung lượng bộ xử lý và cài đặt ghi nhật ký dữ liệu.
• Màn hình không thể đọc được: Kiểm tra độ sáng, góc nhìn, độ tiếp xúc với ánh nắng mặt trời, bề mặt chống chói hoặc điều kiện đèn nền.
• Các nút trên bàn phím không hoạt động: Kiểm tra đầu nối FPC, chân kết nối, độ thông mạch, tiếp xúc của vòm kim loại, độ bám dính và hư hỏng lớp phủ.
• Hơi ẩm bên trong tấm panel: Kiểm tra thiết kế gioăng, độ kín của vỏ thiết bị, đường dẫn cáp, loại keo dán và chỉ số IP.

Vì Bàn phím màng HMI Trong quá trình khắc phục sự cố, kiểm tra tính liên tục đặc biệt hữu ích. Chìa khóa bị hỏng có thể do vòm bị sụp, đường mạch bị nứt, đầu nối bị lệch, hư hỏng do hóa chất hoặc ứng suất cơ học ở phần đuôi.

Khắc phục sự cố hiệu quả bắt đầu từ một nguyên tắc: tách vấn đề thành các phần riêng biệt. quyền lực, giao tiếp, phần mềm, đầu vào, Và môi trường nguyên nhân.

XVIII. Xu hướng giao diện người-máy và sự phát triển trong tương lai

Cái Hệ thống HMI Ngành này đang phát triển nhanh chóng khi tự động hóa công nghiệp ngày càng được kết nối chặt chẽ hơn. Các bảng điều khiển HMI truyền thống vẫn được sử dụng rộng rãi, nhưng các hệ thống mới hơn đang bổ sung thêm khả năng truy cập web, giám sát di động, dữ liệu đám mây và chẩn đoán thông minh hơn.

Các xu hướng HMI quan trọng bao gồm:

• Giao diện người dùng dựa trên web: Các nhân viên vận hành và kỹ sư có thể truy cập màn hình thông qua trình duyệt.
• Tích hợp IIoT: Dữ liệu HMI được chia sẻ với các cảm biến, nền tảng đám mây, bảng điều khiển và công cụ phân tích.
• Giám sát từ xa: Các đội bảo trì có thể kiểm tra tình trạng máy móc mà không cần đứng cạnh thiết bị.
• Bảo trì dự đoán: Dữ liệu trong quá trình hoạt động, cảnh báo, độ rung, nhiệt độ và xu hướng có thể giúp dự đoán các sự cố.
• Giao diện người dùng di động (Mobile HMI): Máy tính bảng và thiết bị đầu cuối cầm tay bền chắc được sử dụng cho hoạt động và dịch vụ từ xa.
• Yêu cầu an ninh mạng cao hơn: Xác thực người dùng, mạng bảo mật, quyền truy cập dựa trên vai trò và cập nhật phần mềm ngày càng trở nên quan trọng.
• Thiết kế chắc chắn hơn: Nhu cầu ngày càng tăng đối với các giao diện chống thấm nước, có thể đọc được dưới ánh nắng mặt trời, dễ sử dụng khi đeo găng tay và chống rung.
• Giao diện lai: Màn hình cảm ứng kết hợp với bàn phím màng, đèn LED, núm xoay và các nút vật lý.

Ngay cả với phần mềm tiên tiến hơn, thiết kế giao diện vật lý vẫn sẽ giữ vai trò quan trọng. Tại nhiều nhà máy, người vận hành vẫn cần các nút điều khiển có thể nhấn một cách chắc chắn khi đeo găng tay, đứng dưới ánh sáng mạnh hoặc làm việc trong môi trường có nước, dầu, rung động và tiếng ồn.