Na začetku je bila večina vgrajenih aplikacij HMI namenjenih obravnavanju določenih nalog v eni napravi. Tipični vgrajeni HMI bo uporabljen za zamenjavo gumbov, indikatorjev, analognih merilnikov in kolesc na preprosti upravljalni plošči stroja. Komuniciral bo s krmilnikom stroja (običajno programabilnim logičnim krmilnikom (PLC)) preko nizko-hitrostne serijske komunikacijske povezave in ne bo komuniciral z drugimi napravami, krmilniki ali računalniki.
Programiranje teh osnovnih vgrajenih HMI-jev poteka na osebnem računalniku, prevedeni program pa se prenese v HMI prek serijske komunikacije. Vgrajeni HMI-ji uporabljajo lastniške operacijske sisteme (OS) in strojno opremo, kar je lahko drago. Ko je programiran, vdelanega HMI ni mogoče spremeniti ali spremeniti, razen če je ponovno programiran na osebnem računalniku, se HMI zaustavi in se naloži nov program.
Kljub tem visokim stroškom in omejitvam ponujajo vgrajeni HMI-ji izjemne izboljšave v prilagodljivosti, zmogljivosti in stroških v primerjavi z obstoječimi rešitvami tr-žičnega operaterskega vmesnika.
Največji prihranek je posledica odprave PLC vhodov in izhodov za vse naprave operaterskega vmesnika. Pri napravah upravljalskega vmesnika,-vgrajenih na ožičeno ploščo, vsak gumb zahteva ustrezen diskretni vhod PLC, vsako luč poganja diskretni izhod PLC, vsak merilnik zahteva analogni izhod PLC, vsako kolesce in potenciometer pa sta povezana z analognim vhodom PLC. Ne samo, da je bilo to vnaprej zelo drago, ampak je bila nočna mora.
Z ožičenim uporabniškim vmesnikom preprosto dodajanje indikatorskih lučk zahteva vrtanje lukenj v sprednjo ploščo ohišja, namestitev lučk in njihovih ploščic z imeni, povezovanje lučk nazaj na izhode PLC-ja in ponovno programiranje PLC-ja. to predpostavlja, da je dovolj prostora na sprednji plošči in prostih izhodov PLC. Nasprotno pa je naloga ponovnega programiranja HMI in PLC za dodajanje dodatnih indikatorskih simbolov relativno preprosta.
Za stroje in druge aplikacije, ki zahtevajo veliko število gumbov, lučk, merilnikov in kolesc ali potenciometrov-vse z ustreznimi PLC I/O-vgrajenimi vmesniki HMI lahko zagotovijo znatne prihranke stroškov. Poleg tega lahko vgrajeni HMI-ji zagotovijo napredne funkcije, kot so trendi in grafikoni, ki lahko nadomestijo zapisovalnike grafikonov.
Evolucija HMI
Da bi se razvili iz osnovnega upravljavskega vmesnika stroja v izolaciji v napredni sistem, vgrajeni HMI-ji uporabljajo enake tehnološke spremembe, ki so vodile razvoj sistemov SCADA (tj. osebnih računalnikov in operacijskih sistemov Windows).
V zgodnjih devetdesetih letih prejšnjega stoletja so bili osebni računalniki predstavljeni v tovarnah in obratih, ki so pogosto gostili SCADA in podobno programsko opremo v nadzornih sobah. Kasneje v stoletju so bili uvedeni industrijski osebni računalniki, ki so omogočili selitev naprednih HMI aplikacij v tovarniška tla.
Po nekaj začetnega nenaklonjenosti na trgu zaradi slabe-delovnosti v realnem času in pogostih ponovnih zagonov sistema Windows so ti -napredni HMI-ji, ki temeljijo na osebnih računalnikih, postali de facto standard, kar je pomenilo smrtni zvon za lastniški SCADA in druge napredne sisteme HMI.
Naslednja revolucija se je zgodila na povezanih področjih pasovne širine in mreženja. Zahvaljujoč razširitvi zmogljivosti Etherneta se je pasovna širina dramatično povečala, kar je omogočilo enostavno povezovanje sistemov, s čimer se končajo avtomatizacijski silosi.
Uvedba omrežnih standardov, kot je TCP/IP, in vedno bolj odprta arhitektura SCADA,-ki temelji na osebnem računalniku, je omogočila vse več oddaljenim napravam, kot so prenosniki in pisarniški osebni računalniki, dostop do informacij v trgovini.
Po uvedbi sistema SCADA, ki temelji-na osebnem računalniku, je uvedba platforme OS Microsoft Windows CE razvijalcem omogočila dostavo številnih orodij in zmogljivosti sistemov SCADA, ki temeljijo-na osebnem računalniku, širokemu naboru oddaljenih naprav z manjšo zmogljivostjo. Posledično so številni prodajalci tekmovali za izdelavo poceni-platform, kar je zniževalo cene strojne opreme.
Hkrati je internet utrl pot za izmenjavo informacij med širšim naborom platform strojne opreme, vključno z vgrajenimi HMI-ji, PLC-ji in sistemi SCADA. Vgrajeni in napredni programski paketi HMI so začeli ponujati oddaljeni dostop, najprej iz brskalnikov in nato iz aplikacij. To je bil več kot le dejavnik udobja, saj je operaterjem in menedžerjem omogočila ogled informacij od koder koli, kar je pripomoglo k učinkovitejšemu delovanju obratov z manj dela.
S sprejetjem sistema Windows CE in njegovega vdelanega naslednika sistema Windows kot standardnega operacijskega sistema so vdelani HMI-ji videti in delovati bolj kot napredni programski paketi HMI, ki temeljijo na PC- in Windows-. Za mnoge uporabnike so vdelani vmesniki HMI zdaj več kot primerni za njihove aplikacije, saj jim omogočajo prehod z vmesnikov HMI, ki temeljijo na osebnem računalniku-. Posledica tega so veliki prihranki pri stroških, saj je vse, kar je povezano z vgrajenim HMI, veliko cenejše, vključno s programsko opremo za programiranje, licencami za izvajanje, letnimi pristojbinami za vzdrževanje programske opreme in ciljnimi platformami.
Uporaba HMI-na osnovi osebnega računalnika v industrijskem okolju zahteva industrijski računalnik in monitor. Z vgrajenim HMI lahko industrijsko izboljšana platforma izpolni isto vlogo po znatno nižji ceni. Sodobna vdelana programska oprema HMI je lahko nameščena na vgrajenih platformah z omejeno procesorsko močjo, pomnilnikom in drugimi viri strojne opreme, vendar še vedno zagotavlja napredne funkcije, kot so uporabniku-prijazni grafični vmesniki, oddaljeni dostop in-poročanje v realnem času in trendi ključnih kazalnikov uspešnosti.
Oddaljeni dostop in uporabniku-prijazni vmesniki
Inženirji in operaterji pričakujejo, da bo enaka enostavnost uporabe in funkcionalnost, kot jo dobijo od svojih osebnih naprav, prisotna v njihovih delovnih okoljih, zlasti ko gre za HMI. Ker današnji pametni telefoni in tablični računalniki postavljajo pričakovanja uporabnikov glede brezžične povezljivosti, grafičnih vmesnikov in vrhunske mobilnosti, ni presenetljivo, da potrošniška elektronika postaja glavna sila v industrijskem HMI. Pravzaprav številne organizacije znižujejo stroške z uvedbo politik »Prinesite svojo napravo« (BYOD), ki proizvodnemu osebju omogočajo uporabo lastnih pametnih telefonov in tablic kot mobilnega HMI-ja.
Uporabniki HMI zdaj zahtevajo enotno izkušnjo operaterskega vmesnika v vseh napravah. Želijo, da programska oprema HMI-bodisi vdelana ali-na osnovi osebnega računalnika-zagotavlja enako izkušnjo nadzorne plošče v več vrstah strojne opreme, od vdelanih zaslonov HMI do pametnih telefonov in tabličnih računalnikov, ne glede na operacijski sistem.
Kot odgovor na to številne vgrajene programske opreme HMI zdaj ponujajo te zmožnosti. Te programske rešitve ustvarjajo aplikacije za vgrajene naprave HMI, do katerih je mogoče dostopati iz osebnih računalnikov, drugih vgrajenih HMI-jev, pametnih telefonov in tablic.
Z zagotavljanjem podpore za HTML5 so te rešitve HMI zlahka dostopne na glavnem zaslonu HMI, vendar so velikosti, ki ustrezajo vsaki napravi, ki podpira standard HTML5. Standard HTML5 osvobaja uporabnike počasnih prenosov internetnega brskalnika ali večmesečno čakanje na ustvarjanje aplikacij za njihovo specifično napravo, ker omogoča prodajalcem programske opreme za vgrajeni HMI, da hitro uvedejo aplikacijo na tako rekoč katerem koli pametnem telefonu ali tablici. Ker bodo politike BYOD vse bolj razširjene, bo podpora HTML5 postala zahteva, saj osebje pri delu uporablja več naprav in zahteva aplikacije, ki prekašajo brskalnike.
Ne samo, da morajo biti podatki predstavljeni na enak način v vseh napravah, da bi izboljšali učinkovitost osebja, ampak morajo biti tudi preprosti za dostop in manipulacijo. Medtem ko se tehnologija več{1}}dotikov morda zdi kot še ena funkcija »jaz tudi«, dejansko pomaga uporabnikom izvajati ukaze do trikrat hitreje kot tradicionalni zasloni z enim-dotikom.
Ker se vse več ročnih naprav uporablja za pridobivanje informacij, uporabniki potrebujejo poznan in hiter način za interakcijo s podatki. Več-dotik prinaša znane zmogljivosti pametnih telefonov in tabličnih računalnikov v industrijske aplikacije, kot so drsenje, povečevanje, vrtenje predmetov in vrtanje-navzdol. Namesto da bi v sili izgubljali dragoceni čas s premikanjem med zasloni s spustnimi-meniji in ukazi, lahko-uporabniki z več{5}}dotiki poiščejo potrebne informacije, nato povečajo problematično področje in izvedejo spremembe v nekaj sekundah.
Prihodnost je povsod okoli nas
Napredek v vmesnikih HMI je razširil obseg vmesniških naprav za industrijsko avtomatizacijo in ko postanejo aplikacije bolj integrirane, je možno, da ga bo nekega dne nadomestil nov izraz, kot je vizualizacija. Ta možnost je morda še večja, če govorimo o vgrajenem HMI.
Dnevi izoliranih, dragih in lastniških HMI-jev z omejeno funkcionalnostjo in dostopom samo uporabnika pred strojem se hitro bližajo koncu. Današnje vgrajene aplikacije HMI ponujajo številne zmogljivosti SCADA in drugih naprednih sistemov HMI, vendar po veliko bolj privlačni ceni, zlasti za-nadstropne aplikacije, ki zahtevajo industrijsko izboljšano platformo.
Čeprav bodo operaterji v nekaterih primerih še vedno potrebni v delavnici, bo širjenje oddaljenih naprav HMI, ki komunicirajo z lokalnimi krmilniki in HMI-ji, močno povečalo mobilnost in produktivnost delavcev. Ta prihodnost ne bo nadomestila potrebe po ljudeh, ampak bo močno povečala njihov doseg v več obratih in rastlinskih območjih, kar jim bo omogočilo, da hitro uporabijo svoje strokovno znanje in izkušnje za izboljšanje delovanja po potrebi.