Ontwikkeling van automatisering, HMI en OIT interfaces

HMI's en andere interface-apparaten voor operators zijn ontworpen om te werken in veeleisende omgevingen en combineren de beste elementen van traditionele interfaces met moderne commercieel verkrijgbare technologieën.

Industriële machine- en procesautomatiseringssystemen moeten de omstandigheden bewaken, commando's aan apparatuur geven en de besturing coördineren. Ontwikkelaars implementeren deze functies door een breed scala aan industriële automatiseringstechnologieën te combineren, zoals sensoren en instrumenten, input/output (I/O)-modules en digitale besturingen. Maar zelfs de meest geavanceerde machines werken niet zelfstandig, wat betekent dat er een vorm van operatorinterface bij het automatiseringssysteem moet worden geleverd.

De elektronische apparaten waarmee operators met geautomatiseerde systemen kunnen communiceren, worden bij elkaar geroepen mens-machine-interface (HMI)… Soms kunnen meer gespecialiseerde apparaten die in een ander computerplatform dan een pc zijn ingebouwd, worden aangeroepen operator-interfaceterminal (OIT).

De integratie van HMI's en OIT-terminals in automatiseringssystemen is om vele redenen van cruciaal belang. Ze bieden veel meer interface-opties dan eenvoudige paneelunits, en als er wijzigingen moeten worden aangebracht, kan de HMI of OIT meestal tegen lagere kosten opnieuw worden geconfigureerd of geprogrammeerd.

Deze uitgebreide functionaliteit van de operatorinterface heeft echter nog steeds enkele nadelen en verhoogt de kosten van de HMI en bemoeilijkt het onderhoud ervan. Om deze tekortkomingen te ondervangen, zijn de nieuwste HMI's ontworpen met beproefde traditionele oplossingen met behulp van de nieuwste commercieel verkrijgbare technologieën.

Zwakke punten van traditionele HMI- en OIT-terminals

De eerste generatie HMI en OIT is ontworpen om gebruikers in staat te stellen apparaten te starten en te stoppen, de werking van het systeem te begrijpen en wijzigingen aan te brengen.

Functies zoals alarm- en gebeurtenisregistratie, opslag van historische gegevens en trending zijn in de loop der jaren toegevoegd. HMI- en OIT-terminalconfiguraties kunnen worden gekopieerd en opgeslagen, en nieuwe apparaten kunnen relatief snel worden ingezet als het oorspronkelijke apparaat beschadigd of defect is.

Met verbeterde netwerkmogelijkheden, met name Ethernet en Wi-Fi, hoeven HMI's niet langer in de buurt van bronnen te worden geïnstalleerd. Er kunnen meerdere HMI's worden geïnstalleerd op een geschikte locatie, zoals controlekamer, auto en kantoren.

Deze HMI's hadden, samen met OIT-terminals, veel voordelen ten opzichte van bekabelde panelen, maar ze hadden ook verschillende nadelen.

Voorbeelden zijn de volgende:

• beperkingen opgelegd door speciale hard- en software,
• hoge initiële kosten,
• lopende onderhouds- en onderhoudskosten,
• complexiteit en kosten van licentiebeheer,
• dure training van technici en operators,
• de complexiteit van het integreren van meerdere platforms,
• achterlijke technologieën.

Operatorinterfaceterminals, meestal ad hoc en gesloten systemen, worden snel vervangen door meer open alternatieven. Alle afbeeldingen met dank aan Opto 22

Gespecialiseerde OIT-terminals zullen waarschijnlijk speciale hardware en software gebruiken.Fabrikanten bieden deze apparaten aan om adequate controle van de managementsysteeminterface te bieden in een relatief op zichzelf staand ontwerp.

Omdat de apparaten specifiek voor de industriële markt zijn ontworpen, kunnen ze niet de commerciële voordelen plukken die typisch voor consumentenelektronica worden gebruikt, en zijn ze dus duurder in prijs/kwaliteitverhouding. Ze zijn echter traditioneel ontworpen voor industriële omgevingen en bieden een praktische en betrouwbare oplossing.

Vanwege de beschikbaarheid van meer geavanceerde pc-gebaseerde HMI's, wordt deze apparatuur gezien als een goede prijs-kwaliteitverhouding in vergelijking met eerdere oplossingen en biedt het de gebruiker flexibiliteit en connectiviteit. Een van de nadelen was echter de toegenomen behoefte aan voortdurende service en onderhoud.

Gebruikers verwachten nu perfecte graphics, frequente gratis updates en verbeteringen aan het besturingssysteem en apparaattoepassingen.

Geavanceerde consumentenelektronica heeft eindgebruikers ertoe aangezet om te vertrouwen op multimedia en intuïtieve HMI op alle soorten apparaten met handige mobiele toegang. Ontworpen voor Ethernet- en USB-connectiviteit, stelt de Groov Edge plug-in ontwikkelaars in staat om connectiviteit en datagestuurde applicaties te creëren voor geautomatiseerde apparaten en het Internet of Things (IoT).

De innovatie op de industriële markt verliep echter iets trager, aangezien deze relatief klein is in vergelijking met de veel grotere consumentenmarkt, om nog maar te zwijgen van de veel conservatievere markt dan de high-end markt voor persoonlijke elektronica.

Nieuwe HMI-technologieën

De nieuwste generatie HMI pakt elk van deze tekortkomingen aan door commerciële technologieën aan te passen en de beste eigenschappen van vorige generaties HMI- en OIT-terminals op te nemen en erop voort te bouwen.

Mogelijke voordelen:

Open Source-technologie: Idealiter combineert een moderne HMI de betrouwbaarheid en het gebruiksgemak van een traditionele OIT-terminal met de prestaties en kosten van een pc-gebaseerde HMI.

Deze combinatie is mogelijk als het hardwareplatform is gebaseerd op een open source real-time besturingssysteem zoals Linux, waarvoor geen aanschafkosten of licentiekosten nodig zijn.

Kleine voetafdruk, hot-swappable componenten kunnen dit platform eenvoudig te bedienen maken. Dankzij de goed ontworpen hardware kan het zelfs in zware industriële omgevingen worden gebruikt, terwijl het prestaties van pc-klasse levert.

Beschikbare configuratie: maatwerk is mogelijk, maar niet vereist, aangezien moderne HMI-apparatuur ingebouwde standaardfuncties bevat om aan de meeste behoeften te voldoen.

PC-software voor HMI-configuratie is betaalbaar en vereist geen beperkingen op licentiekosten. De eindgebruiker kan zich concentreren op het gebruik van de HMI waar dit het meest geschikt is, zonder zich zorgen te hoeven maken over markeringen of runtime-beperkingen.

Gebruiksgemak: een reeks ontwikkelingsopties maakt de geavanceerde HMI gemakkelijk toegankelijk voor nieuwe ontwikkelaars om basisapplicaties te bouwen, maar kan volledig worden uitgebreid voor ervaren programmeurs om hun eigen applicaties te ontwikkelen met extra veilige toegang tot de shell.

OEM's hebben deze flexibiliteit vaak nodig om machine-georiënteerde algoritmen en zelfs aangepaste algoritmen in C/C++, Python en andere talen te programmeren.

Geïntegreerd beeldscherm en flexibele poorten: Het geïntegreerde beeldscherm dat op sommige apparaten beschikbaar is, kan meer dan genoeg HMI zijn voor veel toepassingen, hoewel de HDMI-verbinding het mogelijk maakt om indien nodig een groter lokaal scherm te gebruiken. Bovendien maken meerdere Ethernet- en USB-poorten en I/O-modules het gemakkelijk om verbinding te maken met elk besturingssysteem of systeem.

Netwerk- en cloudconnectiviteit: Moderne HMI's kunnen nog meer kracht leveren wanneer gebruikers netwerk- en cloudconnectiviteit gebruiken. Gegevens kunnen veilig worden gedeeld tussen databases en systemen, en HMI-visualisatie kan worden uitgebreid naar elke geautoriseerde computer of mobiel apparaat. .

Mobiele apparaten: Mobiliteit is een ander belangrijk element van moderne HMI's. Zodra de basiseenheid is geïnstalleerd en geconfigureerd, kan elk mobiel apparaat veilig verbinding maken en een andere mens-machine-interface worden, waardoor technici en operators meer flexibiliteit krijgen. Ontwikkelaars kunnen zich meer richten op het onderhouden en beheren van de HMI, terwijl de kosten en complexiteit van de onderliggende platforms worden geëlimineerd.

De nieuwste generatie HMI combineert de beste eigenschappen van traditionele producten met moderne open source hardware, software en netwerktechnologieën om deze uitdagingen aan te gaan.

Omdat deze nieuwe HMI's eenvoudig en naadloos in een netwerk kunnen worden opgenomen en op elk typisch mobiel apparaat kunnen worden ingezet, merken eindgebruikers dat geavanceerde technologie aan hun behoeften voldoet tegen een prijs die ze zich kunnen veroorloven.

Benson Hoagland, Vice President of Marketing, Opto 22 (een productiebedrijf gespecialiseerd in hardware- en softwareproducten voor industriële automatisering, bewaking op afstand en data-acquisitie).