W artykule podpowiadamy, co to jest panel HMI i gdzie można go wykorzystać. Urządzenie to powstało wraz z pojawieniem się pierwszych maszyn i służyło do sterowania nimi. Początkowo przybierało formę prostych przycisków, pokręteł czy liczników do odczytu danych. Wraz z rozwojem przemysłu i komputeryzacji panele sterownicze również uległy zmianom i obecnie mają ekrany dotykowe, własne oprogramowania i mogą nawet wykonywać niektóre zadania komputerów przemysłowych.

Panel HMI — co to jest?

Panel HMI (ang. Human – Machine Interface), inaczej panel operatorski to urządzenie, dzięki któremu człowiek może komunikować się z maszyną. W automatyce przez komunikację rozumie się elementy urządzeń, które informują ludzi o przebiegu poszczególnych procesów technologicznych, a także pozwalające w nie ingerować systemy sterowania. Panele HMI mogą być wyposażone w przyciski, pokrętła, przełączniki, liczniki lub ekran dotykowy, przy pomocy których wprowadzane są dane. Parametry maszyn i urządzeń są wyświetlane i odczytywane z pulpitu.

Nowoczesne panele sterownicze to urządzenia elektroniczne, które umożliwiają kontrolę nad innymi urządzeniami pracującymi w procesach produkcyjnych czy technologicznych. Ich głównym zadaniem jest pośrednictwo w wymianie informacji między maszyną a człowiekiem poprzez odbieranie i przekazywanie sygnałów. Dzięki temu operatorzy mogą kontrolować stan przebiegających procesów, sterować nimi i zyskiwać informacje o występujących alarmach. Zbierane są również dane pozyskiwane podczas kontroli, np. z pomiarów, które mogą być wykorzystywane w przyszłości do udoskonalenia procesów.

Panele HMI — działanie

Panel HMI to podstawowa część większości maszyn i urządzeń przemysłowych służąca operatorom do komunikacji z nimi. Informuje on o przebiegu danego procesu technologicznego oraz umożliwia interwencję w niego, dzięki systemowi sterowania. Umożliwia wydawanie wielu komend, które następnie są wykonywane przez inne urządzenia. Wykorzystywany jest do tego najczęściej ekran dotykowy i odpowiedniego rodzaju oprogramowanie, za pomocą których wprowadzane są dane nakazujące maszynom określone czynności.

Nowoczesne panele operatorskie HMI, np. marki Wayy mają już oprogramowanie z interfejsem graficznym na prostym i intuicyjnym wyświetlaczu. Dzięki niemu użytkownicy mają dostęp do wielu parametrów systemu. Panele operatorskie mogą mieć szerokie zastosowanie w automatyce przemysłowej, a także budynkowej np. w systemach wentylacji, klimatyzacji czy do urządzeń grzewczych.

Panele HMI – charakterystyka

Panele HMI muszą mieć cechy, które pozwolą im na pracę w określonych warunkach środowiskowych, m.in. przy dużej wilgotności, w zapyleniu czy w wysokiej temperaturze. Z tego względu trzeba je odpowiednio dobierać, np. urządzenia z obudową ze stali nierdzewnej i klawiaturą membranową do przemysłu spożywczego.

Na rynku występuje wiele modeli paneli operatorskich. Najprostsze mają klawiatury i znajdują zastosowanie w aplikacjach mniej wymagających, bez konieczności udostępniania dużej ilości informacji. Większość nowoczesnych paneli HMI korzysta już z kolorowych ekranów dotykowych. Występują też panele mobilne używające bezprzewodowych technologii wymiany danych. Mogą być również wyposażone w różne narzędzia programistyczne, np. do przechowywania alarmów czy obsługi liczb zmiennoprzecinkowych. Programy do operacji sekwencyjnych i warunkowych umożliwiają obsługiwanie wejść i wyjść oraz zapisywanie określonych danych w pliku. Bezpośrednio z paneli można sterować prostymi procesami technologicznymi, bez konieczności dodatkowego korzystania ze sterowników PLC.

Współczesne panele sterownicze dają możliwość szybkiego przełączania pomiędzy trybami HMI a HMI-PLC. Obsługa tych urządzeń może odbywać się przez dowolne przeglądarki internetowe. Producenci dbają o zapewnienie jak najszerszych możliwości komunikacji z innymi urządzeniami i o rozbudowę paneli w razie wystąpienia takiej konieczności. Przy wymianie danych wykorzystywane są więc między innymi USB, Ethernet czy porty. Mogą też korzystać z bogatych bibliotek protokołów komunikacyjnych, współpracując dzięki temu z różnymi urządzeniami, w tym sterownikami PLC, zasilaczami czy falownikami.

Można też spotkać panele operatorskie do tworzenia lokalnych sieci. Część z nich komunikuje się z nadrzędnym systemem SCADA i obsługuje standardy OPC i OPC A&E. Panel HMI stosowany jest do komunikacji z pojedynczymi urządzeniami i niewielkimi liniami technologicznymi, a system SCADA zbiera dane ze wszystkich urządzeń wyposażonych w urządzenia sterujące i wizualizuje je w jednym miejscu, tworząc zbiór wszystkich dostępnych danych.

Panele HMI mają zastosowanie przede wszystkim w przemyśle, w procesach technologicznych, w których niezbędna jest wizualizacja. Służą do monitorowania pracy maszyn, rejestracji danych w procesach technologicznych, a następnie ich przedstawienia, np. w postaci wykresów.

Panele HMI — zastosowanie

Panele operatorskie mają bardzo szerokie zastosowanie zarówno w przemyśle, jak i w systemach tzw. inteligentnych budynków. Są wykorzystywane do komunikacji z innymi maszynami i urządzeniami, w tym urządzeniami peryferyjnymi i zasilaczami. Można je spotkać w skomplikowanych instalacjach przemysłowych i produkcyjnych, ale także w wielu mniejszych systemach, ułatwiających codzienne życie, takich jak nawigacja samochodowa.

Panel HMI służy do:

monitorowania i obsługi pojedynczych urządzeń procesu technologicznego,
oceny danych procesowych w konkretnej instalacji lub urządzeniu, aby można było je następnie zoptymalizować i nimi zarządzać.

Dzięki panelom możliwe jest rejestrowanie danych, raportowanie, generowanie trendów czy wykresów. Są wykorzystywane praktycznie we wszystkich branżach przemysłowych, zarówno do produkcji, jak i kontroli procesów. W automatyce budynkowej pomagają sterować systemami HVAC, czyli ogrzewaniem, wentylacją i klimatyzacją, a także oświetleniem. Można je też podłączać do modułów komunikacyjnych, sterowników PLC lub drukarek.

Panele HMI — funkcje

Wśród wielu funkcji, jakie pełnią panele operatorskie jedną z najważniejszych, jest informowanie o przebiegu obsługiwanego przez nie procesu. Komunikują w niej o:

zakłóceniach systemu, tj. o błędach systemowych, takich jak spadek napięcia w instalacji elektrycznej lub wysunięcie się wtyczki,
zakłóceniach procesu, tj. niechcianym, niezgodnym z przyjętymi normami przebiegu, np. informacja o niskim poziomie oleju.

Oba z tych komunikatów mają status alarmowy i skutkują przerwaniem trwającego procesu technologicznego. Zwykle zostają też w systemie w postaci zapisów wykorzystywanych do sprawdzenia i analizy przyczyn ich wystąpienia. Panele HMI mogą wydawać też komunikaty zwane zdarzeniami, które nie przerywają, ani nie zakłócają procesów. Informują one o stanie binarnym urządzeń i określają po prostu ich obecny stan, np., informację o włączeniu pompy olejowej.

Oprócz tego urządzenia te mają jeszcze funkcje:

sterowania, która określa stan maszyn, diagnozuje je i daje możliwość wprowadzenia zmian,
zarządzania informacjami (IMS/PIMS), która zbiera, podsumowuje i szacuje dane, które mogą być następnie zgrane na inny nośnik. Daje ona dostęp do różnych protokołów, np. operacyjnych, zdarzeń czy alarmów,
obsługi i monitorowania (OMS), która szybko i w prosty sposób wyświetla komunikaty, aby operator mógł na nie od razu zareagować. Mogą one być sygnalizowane akustycznie, lampką kontrolną albo wyświetlone na ekranie w zależności od typu i modelu panela. Komunikaty zgodnie z normami mają przypisany rodzaj koloru — czerwony dla alarmu, a pomarańczowy lub żółty dla ostrzeżenia.

Panele HMI mają jeszcze funkcje umożliwiające planowanie, uruchomienie i konserwację systemu. Narzędzia serwisowe są zwykle podłączone do paneli magistralą systemową lub bezpośrednio portem.

Jak wybrać odpowiedni panel HMI?

Podczas wyboru takiego urządzenia, jak panel HMI, trzeba nie tylko wiedzieć, co to jest, ale i do czego ma być wykorzystane. Procesy technologiczne są bardzo różnorodne, a każdy z nich wymaga ściśle określonej liczby wejść i wyjść oraz funkcjonalności. Oprócz tego trzeba wziąć pod uwagę:

opcje integracji z innymi systemami,
wykonanie,
funkcje programowania,
parametry urządzenia,
dostęp do wsparcia technicznego,
dostęp do materiałów i szkoleń dotyczących konfiguracji,
cenę.

Warto zadbać, by panel operatorski był obsługiwany przez ten sam protokół komunikacyjny, co pozostałe urządzenia pracujące w systemie. W ten sposób możliwa jest szybka i prosta integracja z nimi. Dobrze też, jeśli dostępna jest instrukcja konfiguracji HMI pochodząca od producenta.

Bardzo ważne jest wykonanie, od którego zależy czy panel będzie mógł pracować w danych środowisku oraz jego żywotność. Powinien posiadać odpowiedni stopień ochrony IP, a w szczególnie trudnych warunkach również dodatkową aluminiową ramę wokół frontu.

Panele operatorskie najczęściej są sprzedawane wraz z oprogramowaniem pochodzącym od producenta. Zazwyczaj zawiera ono środowisko umożliwiające konfigurację także innych urządzeń jego produkcji. Dzięki temu można na przykład skonfigurować panel i sterownik PLC bez konieczności definiowania wielu zmiennych.

Kolejną ważną kwestią jest możliwość skorzystania ze wsparcia technicznego od producenta w przypadku awarii lub problemów z konfiguracją. Często oferują oni też dostęp do materiałów szkoleniowych, pokazujących, jak przeprowadzić instalację albo zdalne lub stacjonarne szkolenia z tego zakresu. Ostatnim kryterium doboru powinna być cena, ale brana pod uwagę w kontekście wszystkich wyżej wymienionych cech paneli HMI i oferowanych udogodnień.

Podsumowanie

Wiadomo już, czym są panele HMI i jakie mogą mieć zastosowania. Nowoczesne wersje tych urządzeń są wyposażone w wiele praktycznych funkcji, które wcześniej występowały jedynie w bardziej zaawansowanych systemach. Mogą między innymi służyć do rejestracji i analizy pracy obiektów albo służyć jako symulatory i testery aplikacji. To powszechnie stosowana i bardzo przydatna automatyka przemysłowa. Sklep internetowy Wayy.pl oferuje panele operatorskie tej marki, które współpracują ze wszystkimi systemami i urządzeniami wyposażonymi w interfejs Ethernet 10/100 Mbit/s i obsługującymi protokół Modbus TCP/IP. Mają prosty i czytelny interfejs, który ułatwia użytkownikom dostęp do wielu parametrów systemu. Panele te są objęte aż 6-letnią gwarancją.

Zapewniamy wsparcie podczas konfiguracji w formie doradztwa online oraz praktycznych tutoriali dostępnych na stronie. Można nabyć u nas również inne urządzenia automatyki przemysłowej, w tym sterowniki PLC czy czujniki elektroniczne. Zachęcamy do sprawdzenia naszej oferty!

Panel HMI – co to jest i do czego służy?