Tìm hiểu chi tiết về HMI, SCADA

HMI - Giao diện giao tiếp Người-Máy là gì?

HMI công nghiệp là hệ thống giao tiếp (giao diện) giữa người và máy (HMI) được thiết kế cho các ứng dụng công nghiệp. Hệ thống giao tiếp người-máy bao gồm cả phần phần cứng và phần mềm cần thiết cho việc trao đổi thông tin giữa người vận hành và máy; Trong trường hợp này là hệ thống công nghiệp hoặc máy móc hoặc thiết bị công nghiệp. Nó là công cụ chính mà các nhà vận hành công nghiệp và giám sát viên dây chuyền dựa vào sự phối hợp và kiểm soát các quy trình sản xuất hoặc công nghiệp, điển hình là trong môi trường nhà máy.

HMI cũng thường được gọi là giao diện người dùng (UI), giao diện người máy (MMI) hoặc thiết bị đầu cuối giao diện vận hành (OIT). Chúng ta cũng có thể nghe thuật ngữ bảng vận hành-điều khiển hoặc thiết bị vận hành đầu cuối được sử dụng để mô tả HMI công nghiệp. Về cơ bản, nó là một hệ thống bảng điều khiển hoạt động cho phép người dùng kiểm soát hoạt động của thiết bị hoặc máy móc và, thông thường, cung cấp phản hồi cho người vận hành về hiệu suất, chức năng hoạt động và các thông số khác. Khi xu hướng tự động hóa công nghiệp tiếp tục phát triển, các HMI được thiết kế tốt đang ngày càng quan trọng cho sự thành công trong hoạt động.
 

HMI công nghiệp hoạt động như thế nào?

Các HMI công nghiệp vận hành gam từ đơn giản đến phức tạp và phức tạp. Chức năng cụ thể của giao diện thay đổi từ thiết bị này sang thiết bị khác hoặc máy này sang máy khác, tùy thuộc phần lớn vào các chức năng của máy và những điều khiển nào là cần thiết để phối hợp hoạt động.

MI có nhiều dạng bao gồm:
- Bảng hiển thị cảm ứng
- Nút nhấn và công tắc
- Thiêt bị di động
- Máy tính có bàn phím

Các tùy chọn trên màn hình cảm ứng, các nút và công tắc và bàn phím được sử dụng để cho phép người vận hành nhập thông tin và bắt đầu hành động. HMI cũng cung cấp thông tin cho người vận hành thông qua đèn chỉ báo (thường được sử dụng để báo hiệu cho dù máy được bật hay nếu một số chức năng hiện đang chạy) cũng như một loạt các tùy chọn khác như đồng hồ đo và bảng điều khiển phức tạp hiển thị số liệu sử dụng chi tiết. Tóm lại, nó là giao diện để giao tiếp giữa người dùng và máy, chuyển tiếp đầu vào và đầu ra qua lại để cho phép người vận hành giao tiếp và giám sát thiết bị.
 

Ví dụ và ứng dụng của giao diện giao tiếp HMI công nghiệp

HMI có thể là thiết bị đầu cuối độc lập cho một máy riêng biệt hoặc phân phối cho các ứng dụng lớn hơn, phức tạp hơn. Trong các thiết lập công nghiệp, chúng thường được sử dụng để điều khiển máy và quy trình, kết nối máy, cảm biến và bộ truyền động từ trung tâm điều khiển của nhà máy đến các hệ thống như ứng dụng I/O và PLC. Các HMI truyền dữ liệu lên đám mây hoặc tới các hệ thống của doanh nghiệp cho phép tích hợp dữ liệu từ hàng chục máy để giám sát và kiểm soát tập trung hơn đối với toàn bộ hoạt động của nhà máy.

Tại trung tâm điều khiển của nhà máy, HMI cung cấp dữ liệu có giá trị cho phép người vận hành tối ưu hóa hiệu quả, chẳng hạn như nhân viên tái phân bổ để bù cho việc sản xuất chậm ở khu vực khác hoặc cài đặt máy tinh chỉnh để khắc phục các vấn đề về hiệu suất. HMI có thể nằm trên chính máy móc hoặc thiết bị, trong máy tính (portable) cầm tay, thiết bị cầm tay (handheld device) hoặc trong phòng điều khiển trung tâm.

Giao diện giao tiếp người-máy HMI được sử dụng cho vô số ứng dụng trên các lĩnh vực sản xuất, ô tô, chế biến và các ngành công nghiệp khác, như:
- Chế biến thức ăn
- Sản xuất dược phẩm
- Dầu khí
- Hoạt động khai thác
- Hệ thống SCADA
- Ứng dụng Robotics
- Vận chuyển
- Và nhiều hơn nữa

Hầu hết mọi người sử dụng HMI thường xuyên trong cuộc sống hàng ngày, mặc dù họ có thể không nhận ra rằng khi họ điều chỉnh các điều khiển nhiệt độ trong xe hoặc lập trình lò vi sóng, họ đã sử dụng giao diện người-máy để tương tác với ô tô và thiết bị của họ. Trong các ứng dụng công nghiệp, HMI thường mạnh mẽ hơn, giao diện phức tạp hơn có khả năng xử lý khối lượng và độ phức tạp của đầu vào và đầu ra cần thiết để vận hành máy móc công nghiệp hoặc vận hành toàn nhà máy.
 

Ứng dụng thực tiễn tuyệt vời của các thiết kế HMI công nghiệp

HMI công nghiệp rất cần thiết cho các hoạt động công nghiệp hiện đại, nhưng lợi ích thực sự nằm ở khả năng sử dụng và thiết kế hiệu quả. Việc thiết kế giao diện người dùng mang tính chức năng là một quy trình phức tạp nên bắt đầu bằng phân tích toàn diện các yêu cầu, thông số kỹ thuật và tất cả bối cảnh liên quan.

Thiết kế HMI tốt cung cấp các giải pháp khả thi cho nhiều câu hỏi như:

- Những chức năng phải có địa chỉ giao diện?

- Những cân nhắc môi trường tồn tại? Máy móc và thiết bị sẽ tiếp xúc với bụi, các yếu tố ngoài trời hoặc chất lỏng hoặc các chất độc hại sẽ đòi hỏi độ bền cao hơn. HMI bị hỏng có thể khiến toàn bộ máy trở nên vô dụng.

- Có tiêu chuẩn quy định để tuân thủ? Nhiều ngành công nghiệp phải tuân thủ các quy định của liên bang và tiểu bang, có thể giới hạn các lựa chọn thiết kế.

- Phản hồi thị giác, thính giác và xúc giác nào sẽ hỗ trợ tốt nhất cho người vận hành trong việc điều khiển chính xác máy?

- Những yêu cầu đầu vào của người dùng tồn tại? Với các giao diện phức tạp hơn, khả năng sử dụng có thể trở thành một trở ngại.

- Hệ thống có yêu cầu khả năng giao tiếp với các máy khác, hệ thống liên quan hoặc điều khiển trung tâm không?

- Những gì mà tuổi thọ dự kiến ​​của máy? HMI phải được thiết kế để kéo dài toàn bộ thời gian sử dụng của thiết bị. HMI thường không dễ thay thế như một thành phần độc lập. Ngay cả khi nó có thể, nó cũng rất tốn kém.

- Người dùng có nhu cầu và yêu cầu gì? HMI được thiết kế dành cho người dùng cuối - và lý tưởng là đầu vào của người dùng - có thể giải quyết tốt hơn các mối lo ngại về khả năng sử dụng.

Thiết kế HMI công nghiệp có xu hướng đi theo sự dẫn đầu của ngành công nghiệp điện tử tiêu dùng, vì các nhà khai thác có được kinh nghiệm sử dụng các thiết bị điện tử tiêu dùng bên ngoài nơi làm việc và do đó quen với một số loại chức năng, như màn hình cảm ứng, để dễ sử dụng. Nghĩa vụ quan trọng nhất của một nhà thiết kế giao diện hoặc kỹ sư là cân bằng các yêu cầu chức năng với khả năng sử dụng. Khi nói đến thiết bị điện tử tiêu dùng, một HMI được thiết kế kém sẽ gây khó chịu cho người dùng và có thể tác động tiêu cực đến việc áp dụng và thị phần. Nhưng trong thiết kế HMI công nghiệp, giao diện được thiết kế kém có thể dẫn đến hậu quả hoạt động không mong muốn, lỗi và tính toán sai lầm với các tác động tàn phá đến hiệu suất và an toàn.