اتوماسیون

رابط انسان و ماشین (HMI) چیست؟
رابط انسان و ماشین هر رابط کاربری یا داشبوردی است که اپراتورها می توانند با ماشین، سیستم یا دستگاه تعامل داشته باشند. در تنظیمات صنعتی، HMI را می توان به عنوان رابط اپراتور، رابط انسان و ماشین (MMI) یا پایانه اپراتور نیز نامید. اپراتورها و مهندسین سیستم های کنترل برای نظارت و کنترل از راه دور ماشین آلات صنعتی، فرآیندها و ساخت به HMI ها متکی هستند. به عنوان مثال، شرکت‌های آب از HMI برای کمک به مدیریت دارایی‌هایی که منطقه جغرافیایی وسیعی را پوشش می‌دهند، استفاده می‌کنند. آنها می توانند به سادگی یک صفحه نمایش لمسی روی یک دستگاه یا به اندازه یک صفحه کنترل چند لمسی با سازگاری تلفن همراه پیشرفته باشند.

در حالی که HMI های سنتی ارتباط اولیه بین اپراتور و تجهیزات را فراهم می کنند، به دلیل محلی بودن آنها، آنها فقط دسترسی نقطه به نقطه را بین یک اپراتور و ماشین فراهم می کنند. هر زمان که اپراتور می خواهد مقداری را بررسی کند یا تنظیماتی را به روز کند، باید به صورت فیزیکی در محل حضور داشته باشد. این راه‌اندازی همچنین به‌روزرسانی‌های میان‌افزار در سراسر سایت را دست و پاگیر می‌کند. هر HMI باید یکی یکی به صورت دستی به روز شود، که ممکن است زمان بر باشد.

در مقابل، ابعاد HMI های مدرن به دسترسی مبتنی بر وب و استفاده از پلتفرم های مبتنی بر ابر متکی هستند. این امر الزام اپراتور به حضور فیزیکی در محل با تجهیزات را حذف می کند. کاربران می توانند از راه دور از طریق هر دستگاهی با مرورگر وب به این HMI ها دسترسی داشته باشند. اپراتورها می‌توانند به داده‌های بی‌درنگ در مورد سطوح مخزن، نرخ جریان، فشار لوله، قدرت پمپ و وضعیت کارکرد، همه از طریق تلفن هوشمند خود دسترسی داشته باشند. این کار بازدیدهای در محل را به حداقل می رساند، زمان پاسخگویی به مشکلات احتمالی را کوتاه می کند و به سازمان ها کمک می کند از وقفه های خدمات پرهزینه جلوگیری کنند. به‌روزرسانی‌های مبتنی بر فضای ابری همچنین تضمین می‌کنند که سفت‌افزار HMI همیشه جاری است و نیاز به به‌روزرسانی‌های دستی در محل را از بین می‌برد.

HMI چگونه کار می کند؟
HMI جزء کلیدی سیستم‌های کنترل نظارت و جمع‌آوری داده‌ها (SCADA) است، یک پلتفرم جامع که برای جمع‌آوری، تجسم و تجزیه و تحلیل بلادرنگ دارایی‌ها و داده‌های محیطی طراحی شده است. سیستم‌های SCADA و HMI با هم کار می‌کنند تا اتوماسیون صنعتی و بهبود عملکرد در سراسر سازمان شما را هدایت کنند.

برای درک نحوه عملکرد HMI ها، مهم است که ابتدا نگاهی کوتاه به نحوه عملکرد سیستم های SCADA بیندازیم. سیستم های SCADA سنتی از روش های اختصاصی اکتساب داده ها با معماری های بسته استفاده می کردند. این سیستم‌های SCADA نمی‌توانستند بین پلتفرم‌های فروشنده مختلف ارتباط برقرار کنند و دسترسی به داده‌ها به دلیل الزامات پروتکل محدود شده بود. اکثر سیستم های اسکادا مدرن اکنون از معماری های سیستم باز با ارتباطات یکپارچه و پشتیبانی از پروتکل های متعدد تشکیل شده اند.

یک سیستم مدرن اسکادا مبتنی بر ابر از حسگرها برای جمع‌آوری داده‌های خوانش‌هایی مانند دما، ارتعاش و فشار استفاده می‌کند. این قرائت‌های بلادرنگ از طریق اتصال سلولی یا Wi-Fi به یک PLC ارسال می‌شوند. پس از دریافت اندازه‌گیری‌های حسگر، PLC‌ها داده‌های دیجیتالی را برای تجزیه و تحلیل و گزارش در HMI/داشبورد به ابر ارسال می‌کنند. اپراتورها می توانند داده های دارایی را از راه دور مشاهده کنند و نقاط تنظیم را روی تجهیزات صنعتی کنترل کنند. با لمس یک صفحه، آنها می توانند زمان شروع/توقف را تنظیم کنند، نمودارهای قابل تنظیم بسازند، روندهای تاریخی را مشاهده کنند و هشدارها را بررسی کنند.

موارد استفاده رایج از HMI
تقریباً در هر سازمان صنعتی، HMI هایی را خواهید یافت که برای به دست آوردن بینش تاریخی و بی‌درنگ استفاده می‌شوند. در اینجا چند برنامه معمولی HMI و مزایای آنها آورده شده است:

به دست آوردن دید و کنترل بر مدیریت آب. بر اساس گزارش آژانس حفاظت از محیط زیست ایالات متحده (EPA)، تخمین زده می شود که سالانه 240000 قطع آب اصلی و 75000 فاضلاب سرریز می شود. از مناطق روستایی گرفته تا شهرهای بزرگ، هر جامعه ای برای تامین آب پاک، ایمن و ثابت به شرکت های تصفیه آب و فاضلاب متکی است. حفظ این زیرساخت حیاتی نیازمند نظارت مستمر با استفاده از سیستم‌های تشخیص زودهنگام برای جلوگیری از خرابی دارایی است. شرکت های آب مانند Central Texas Water Supply از داشبورد HMI خود برای مدیریت از راه دور آلارم های پمپ های کنترلی، مخازن آب و شیرها استفاده می کنند.

ایجاد خدمات نظارت از راه دور تجهیزات به عنوان خدمات (EaaS) شامل سازندگان تجهیزات اصلی (OEM) و شرکت‌های اجاره خالص است که ماشین‌های صنعتی را به طیف گسترده‌ای از سازمان‌ها تولید، می‌فروشند، اجاره می‌دهند و سرویس می‌دهند. سیستم‌های HMI و SCADA می‌توانند به ارائه‌دهندگان EaaS کمک کنند تا خدمات پیشرفته‌تری را از طریق نظارت از راه دور ارائه دهند و حتی قابلیت‌های نظارت از راه دور خود را به سازمان‌هایی که تجهیزات خود را اجاره می‌کنند گسترش دهند و آنها را از رقبا متمایز کنند. برای مثال، Pine Environmental با Samsara شریک شد تا به مشتریان خود توانایی پیکربندی هشدارها، حل خطرات احتمالی و چاپ گزارش‌های داده سفارشی برای فعالیت‌های حیاتی مأموریت را ارائه دهد.

ردیابی فرآیندهای تولید برای هر کارخانه تولیدی، خرابی برنامه‌ریزی نشده و نرخ بالای عیب خبرهای بدی را نشان می‌دهد: مشتریان ناراضی، زمان از دست رفته تولید و تعمیرات گران قیمت. شرکت تحقیقاتی بازار Vanson Bourne تخمین می‌زند که توقف برنامه‌ریزی نشده تجهیزات می‌تواند برای شرکت‌های صنعتی تا 250000 دلار در ساعت هزینه داشته باشد. دستگاه‌های HMI می‌توانند زمان خرابی را توسط حرفه‌ای کاهش دهند

مشاهده تجزیه و تحلیل زمان واقعی و مدیریت هشدار سفارشی. اپراتورها می توانند دلایل خرابی را ثبت کنند، اهداف تولید را تعیین کنند و زمان اجرا را با استفاده از داشبورد HMI کنترل کنند. این بینش عملی در مورد حوادث خاص برای اطمینان از تعمیر و نگهداری پیشگیرانه و حداکثر کارایی ارائه می دهد.

تفاوت بین HMI و SCADA چیست؟
در حالی که HMI و SCADA با هم کار می کنند تا عملیات خودران را هدایت کنند، آنها قابلیت های متمایزی دارند:

رابط انسان و ماشین به هر داشبورد صنعتی اشاره دارد که به اپراتور اجازه می دهد با نمایش اطلاعات و کنترل های بلادرنگ با یک سیستم یا دستگاه ارتباط برقرار کند. داشبوردهای HMI که در پلتفرم SCADA کار می‌کنند، پنل‌های کنترلی هستند که به کاربران امکان دید عمیق نسبت به سلامت و عملکرد دستگاه را می‌دهند.

کنترل نظارتی و جمع آوری داده ها سیستم نظارت و کنترل فراگیر است که برای جمع آوری، تجسم، تجزیه و تحلیل و عمل بر روی داده های بلادرنگ از تجهیزات صنعتی طراحی شده است. در حالی که پلت‌فرم‌های SCADA سنتی پیچیده و دشوار است برای استقرار در چندین سایت، SCADA مبتنی بر ابر سازمان‌های صنعتی را با سهولت استفاده و معماری سیستم ساده‌شده‌اش به دست آورده است. راه حل های SCADA بدون HMI برای تجسم داده ها برای کاربران نهایی کامل نیستند.