Ihr HMI-Leitfaden

Maschinen werden gebaut, um die Arbeitsbelastung für Handarbeit zu verringern, aber am Ende des Tages werden sie kontrolliert von Benutzern. Die Plattform, mit der diese Maschinen von Benutzern gesteuert werden können, ist als HMI oder Human Machine Interface bekannt . Ein HMI ist einfach eine Schnittstelle und ein sehr weit gefasster Begriff, der für Geräte wie MP3-Player und Haushaltsgeräte für Prozessleitsysteme in der Fertigungsindustrie verwendet werden kann. Ein HMI bietet eine visuelle Darstellung eines Systems und bietet dem Benutzer Überwachungs- und Steuerungsmöglichkeiten in Echtzeit, wodurch die Produktivität auf benutzerfreundliche Weise gesteigert wird.

HMI-Produkte entstand, als komplexere Maschinen entwickelt wurden und die Notwendigkeit einer einfacheren Bedienung auftauchte. Vor HMI wurden Produkte wie Batch Interface (1945–1968), Command Line Interface (1969–heute) und GUI (1981–heute) verwendet. Während jede Schnittstelle ihre eigene Zeitachse hatte, von denen einige sogar heute noch verwendet werden, stammte die HMI direkt von der GUI oder der grafischen Benutzeroberfläche ab.

Eine GUI verwendet Schaltflächen, Textfelder, Meldungsfelder, Listen, Formulare usw., um dem Benutzer eine interaktive und einfach zu verwendende Schnittstelle bereitzustellen. Darauf aufbauend wurden HMIs entwickelt, um Maschinen effektiver bedienen zu können.

HMI erklärt

Mensch-Maschine-Schnittstellen sehr weit verbreitet, von Schalttafeln über Nuklearanlagen bis hin zu mobilen Bildschirmen. Aber gerade in diesem Fall wären HMIs für Fertigungsprozesse im Gespräch. Für Fertigungslinien ein HMI-Bedienfeld bietet zentralisierte Überwachung und Steuerung für die gesamte Branche. Eine speicherprogrammierbare Steuerung (PLC) ist eng mit einem HMI verbunden, da es als Backend-Steuerung für jede Informationseingabe/-ausgabe vom HMI dient.

Entscheidungen, die visuell getroffen werden, sind viel einfacher und verständlicher als in befehlsbasierten oder manuellen Umgebungen. Um dem Benutzer die vollständige Kontrolle zu geben, muss das HMI in ständigem Kontakt mit der SPS stehen , sodass Echtzeitinformationen bereitgestellt werden können. Das HMI greift auf bestimmte Register innerhalb der Steuerung zu und stellt diese dem Benutzer verständlich dar. Wenn der Benutzer eine Entscheidung trifft, ändert das HMI auf ähnliche Weise einfach die Werte der entsprechenden Register auf der Steuerung und löst eine hardwarebasierte Reaktion aus.

Arten von HMI

Bevor HMIs eingeführt wurden, wurden sie von einem Hardware-Bedienfeld nachgeahmt, das aus Hunderten von LEDs und Drucktasten bestand, um dem Benutzer ähnliche Funktionen zu bieten. Heute sieht das Szenario ganz anders aus.

Es gibt drei Grundtypen von HMIs:

• Push-Button-Ersatz: Diese Art von HMI hat Fertigungsprozesse rationalisiert und alle Funktionen zentralisiert, die zuvor von Drucktasten und ähnlichen Hardwaresteuerungen übernommen wurden.

• Datenhandler: Für Systeme, die ständiges Feedback von der Maschine erforderten, wurden Datenhandler-HMIs entwickelt. Data Handler ermöglicht es dem Benutzer, Funktionen wie Datentrends, Datenprotokollierung, Alarmbehandlung usw. zu bearbeiten, wodurch eine große Menge an Daten zur Verfügung gestellt wird.

• Aufseher: Eine Overseer-HMI wird immer dann installiert, wenn SCADA- oder MES-Systeme eingeführt werden. Diese Art von HMI läuft unter Windows und verfügt über mehrere Ethernet-Ports für die Kommunikation . Diese Systeme überwachen große Bereiche, z. ganze Seiten &Komplexe.

Physikalische Eigenschaften von HMIs

Die tatsächlichen physikalischen Eigenschaften eines HMI variieren von Modell zu Modell, abhängig von der Art der Anwendung und dem für die Aufgabe ausgewählten Hersteller. Ein in einer Wasseranlage angeordnetes HMI würde durch mehrere Wasserverschlüsse gekennzeichnet sein, um es vor Fehlfunktionen zu schützen. Rückblickend würde ein HMI in einem Lagerhaus solche Funktionen nicht benötigen. Die Größe eines HMI ist von der konkreten Anwendung abhängig. Wenn eine komplexe Funktion gesteuert werden muss, erfordert das System möglicherweise eine Reihe großer LCDs, während eine magere Anwendung möglicherweise nur einen kleinen Schwarzweißmonitor erfordert. Darüber hinaus variieren auch die technischen Spezifikationen. Für ein HMI, das den Überblick behalten und mit unzähligen Parametern arbeiten muss, ist viel Speicher und Rechenleistung erforderlich, aber für ein HMI, das nur grundlegende Steuerung bieten muss, ein deutlich geringerer Ressourcenpool würde reichen.

Umweltaspekte für ein HMI

Die Berücksichtigung der Betriebsumgebung ist ein wichtiger Schritt, der bei der Auswahl eines HMI nicht ausgelassen werden sollte. Beispielsweise kann ein in einem Lagerhaus installiertes HMI übermäßigen Vibrationen ausgesetzt sein. In ähnlicher Weise muss ein in einer Lebensmittelverarbeitungsindustrie installiertes HMI möglicherweise mit Wasser, Chemikalien und anderen Mitteln umgehen. Bei einem Stahlwerk muss immer die Temperatur als Auswahlfaktor berücksichtigt werden.

Programmiersoftware

Für HMIs stehen drei Hauptkategorien von Programmiersoftware zur Auswahl:

• Eigentum
• Hardwareunabhängig
• Software öffnen

Proprietäre Software wird vom Hersteller bereitgestellt und kann ohne großen Aufwand einfach bereitgestellt werden. Der Nachteil bei der Verwendung dieser Software ist der Mangel an Unterstützung und Flexibilität für Hardware von Drittanbietern.

Hardwareunabhängige Software hingegen ist interoperabel und unterstützt eine Reihe von Protokollen, was dem Entwickler viel Freiheit lässt. Aber es fehlt das Maß an Benutzerfreundlichkeit, das proprietäre Software bietet.

Offene Software gibt der entwickelten völligen Freiheit im Designprozess, sollte aber nur von Unternehmen mit engagierten F&E-Abteilungen verwendet werden, da sie eine beträchtliche Menge an Ressourcen benötigen.

Vorteile von HMI

HMIs bringen eine Reihe von Vorteilen für den Benutzer und Faktor als Ganzes mit sich. Dazu gehören:

• Benutzerfreundlichkeit: HMIs sind äußerst benutzerfreundlich, da sie die grafische Benutzeroberfläche verwenden, die eine einfache Identifizierung und sofortige Reaktion ermöglicht. Bilder, Symbole und andere reichhaltige Elemente verringern den Bedarf an umfangreicher Schulung.

• Vorteil gegenüber einer SPS: Wenn Sie nur eine SPS verwenden, erhalten Sie eine grundlegende Kontrolle über Ihre Maschinen. Funktionen wie Echtzeit-Feedback, Alarmverwaltung und Neuprogrammierung wären nicht einfach. HMIs hingegen verfügen über ein hohes Maß an Funktionalität und die Fähigkeit, mit viel Raffinesse umzugehen. Mit aufkommenden HMI-Designs , Funktionen wie Fernzugriff und anpassbare Benutzeroberflächen sind ebenfalls verfügbar.

• Komfort: Die Benutzerfreundlichkeit, die mit einem HMI einhergeht, ist beispiellos. Die durch die Digitalisierung einer Anlage erreichten Funktionalitäten machen ein HMI unschlagbar. HMI kombiniert die Steuerungsfunktionen, die in einer Automatisierungslinie zu finden sind, und macht sie von einem einzigen Ort aus zugänglich. Durch den Fernzugriff können Bediener ortsunabhängig werden und von überall aus den korrekten Betrieb sicherstellen. Darüber hinaus überbrückt es die Lücke zwischen den Unternehmens- und technischen Abteilungen und ermöglicht es, Informationen so zu nutzen, wie sie zur Verfügung gestellt werden.

• Flexibilität der Benutzeroberfläche: Die Möglichkeit, die Benutzeroberfläche zu personalisieren, ist ein großartiges Verkaufsargument für ein HMI. Bisher mussten Bedienfelder so konzipiert werden, dass sie alle möglichen Steuerungen innerhalb der industriellen Palette umfassen. Dies würde sehr wenig Spielraum lassen, falls ein Upgrade durchgeführt wird oder eine Änderung der Funktionalität erforderlich ist. HMIs können jederzeit modifiziert werden und ermöglichen die Installation neuer Komponenten, ohne sich Gedanken über die mühsame Verkabelung von Drucktasten und LEDs machen zu müssen.

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