Компактни HMI панели

10.04.2012   |   Начало»Статии

Редактор
Пепа Петрунова

Редактор
Пепа Петрунова

Гъвкави решения за мониторинг и управление на автоматизирани процеси

Нарастващата роля на интерфейса човек-машина (HMI) в автоматизацията и усложняването на производствените процеси налагат разработването на конструктивни и инженерингови решения, насочени към опростяване на дизайна, визуализацията и конфигурирането на системите. Като ясна тенденция в развитието на графичните терминали за управление се очертават намаляването на размерите им, което предлага удобство при ограничено пространство за инсталация и води до консумация на по-малко енергия, увеличаване на функционалните и комуникационните им възможности, използването на отворени стандарти за лесно интегриране в различни системи за управление и разширяване на съвместимостта с оборудване на други доставчици.

Повечето съвременни HMI терминали са снабдени със сензорен TFT дисплей с богати графични, функционални и комуникационни възможности. Сред тях са процесна и машинна визуализация, събиране на данни, управление на аларми, защита и нива на достъп, отворена архитектура и разпределен мрежов модел. По този начин оператори, технолози, инженери по поддръжката и други оторизирани лица имат възможност да следят параметрите на процеса и да предприемат действия, водещи до поддържането на нормален технологичен режим или постигането на определени качествени или количествени показатели.

Панелите поддържат управление на голям брой В/И, аларми и могат да бъдат клиент на разнообразни SCADA, MES и ERP приложения. Вградените математически и логически функции позволяват да се преработват големи количества данни в реално време и да се предават към горни нива. Почти всички модели поддържат USB портове за програмиране и връзка с принтер, Ethernet, Controller Link, RS-232, RS-422, видеовход и др. Панелите са снабдени с библиотека, която съдържа хиляди графични изображения с висока резолюция. Обикновено поддържат както кирилица, така и всички европейски и азиатски езици.

Изискванията по отношение на конструкцията на панелите варират в зависимост от спецификите на приложението. Така например, за хранително-вкусовата промишленост и фармацията панелите трябва да бъдат с водоустойчив корпус (IP 65 за предния панел), за монтажни цехове се препоръчват панели с безвентилаторно охлаждане, с плътно затворен корпус с висока степен на защита от прах и твърди частици.

Програмното осигуряване на HMI панелите
Програмното осигуряване на HMI терминалите, предлагани от водещите компании в бранша, позволява съвсем точно графично отражение на технологичния процес с всички съоръжения, агрегати и възли. Позицията на съответния параметър или изпълнителен механизъм в графиката съответства на местоположението им в инсталацията. Също така е възможно да се създават спомагателни мнемосхеми за реализацията на сложни технологични операции, както и насочващи подменюта и панели. Сред характеристиките на HMI решенията са и изобразяване на променливите по най-подходящия начин за конкретната ситуация - цифрово, с барграф, скала и др. По този начин операторът бързо се ориентира в критични ситуации и би могъл да предприеме адекватни действия за нормализиране на процеса.

Като операционни системи най-често се използват Windows XP, Windows CE, Windows 2000, Windows Vista, Windows NT, Windows Server и др. Програмното осигуряване на HMI има две основни предназначения - създаване (проектиране и конфигуриране) на комуникационна среда със системата за управление, и визуализиране и управление в реално време. В процеса на проектиране се използват приложения за графичен дизайн, библиотеки с готови шаблони и анимация за графично изобразяване в детайли на технологичните възли, агрегати и съоръжения или елементи от системата за управление и променливите.

Програмите разполагат с голям набор от инструменти за редактиране, внасяне и изнасяне на данни, създаване на дневници, протоколи, таблици и други помощни приложения за потребителя. Посредством създаването на функционални бутони в мнемосхемата е възможно прескачане или “потъване” от една в друга мнемосхема за улеснение на оператора. За бърз достъп до информация за променливите се създават допълнителни конфигурируеми падащи менюта или панели, в които се включват индивидуални трендове, списъци със съобщения и аларми за променливата, настройки на регулатора, изпълнителните механизми и др.

При конфигурирането на процесните променливи се задава символно означение, мерни единици и обхвати на графично и цифрово изобразяване, размер на променливи, опции за архивиране. В реално време се визуализират и архивират променливи, изваждат се съобщения и аларми, изпълняват се командите на потребителя, като редица пакети предлагат възможност за работа на различни езици, включително и български. Всички тези функции позволяват използването на система за диагностика на машини и съоръжения, която по предварително заложени алгоритми следи за оптималното им натоварване. Възможностите за мащабиране по време и амплитуда осигуряват графично съпоставяне на различни променливи и събития.

По този начин се “улавят” тенденциите за влошаване на параметрите, което е необходимо условие за предприемане на необходимите мерки с цел избягване на нежелани престои. Също така, чрез съпоставяне по време се установяват причините за възникване на дадено събитие, последствията и периодичността на смущенията. За тази цел е необходимо точно да се синхронизират всички системи, източници на данни за човеко-машинния интерфейс и да се отчита или коригира времезакъснението при предаването им.

За повишаване на ефективността се използват и пакети за диагностика на системата, софтуера, хардуера и комуникацията. Все повече HMI решения предлагат възможности за визуализация на детайлни диагностични съобщения за грешки или повреди на устройства и елементи от системата. Те се архивират и лесно могат да се локализират по мнемосхемата на дисплея или с доклад за повредата и възможните причини за появата й. Автоматично се генерират конкретни съобщения за повреди до персонала по поддръжката, което оптимизира времево процеса по отстраняването им.

Комуникационни възможности
Съвместимостта на HMI продуктите със системи на други производители се улеснява максимално чрез непрестанно разширяване на вградената в панелите богата база комуникационни драйвери и протоколи. HMI решенията се свързват с PLC, DCS, сървъри и други системи чрез Ethernet, ControlNet, DeviceNet, Profibus DP, Profinet, DH+, DF1, и DH-485 мрежи. Тези качества на интерфейса позволяват използването му за различни системи за управление и мониторинг, без значение от производителя. В реално време е възможно едновременно да се наблюдават и архивират променливи от няколко системи и HMI да се използва като универсално решение за различни инсталации.

Сензорните терминали с вградена WEB функция предоставят възможност за отдалечено наблюдение на екрана на терминала, без да се налага инсталиране на допълнителен софтуер на персоналния компютър. WEB-интерфейсът работи както в режим на мониторинг, така и в работен режим, при който са разрешени и наблюдението, и промяната на величини и екрани. От отдалечената станция всички файлове, записани на допълнителна CF карта памет (например архиви), могат да се отворят както за четене, така и за съхранение. Благодарение на опцията за отдалечен WEB-базиран достъп до терминалите, отстраняването на повреди и поддръжката на машините се осъществява по-бързо, по-лесно и с по-малко средства.

Web приложенията на HMI софтуера могат да се използват, например, за автоматично изпращане на съобщения по e-mail към персонала по поддръжката, при възникване на определено събитие. Друго предимство е възможността да се извършва отдалечена диагностика и поддръжка на системата за управление, като по този начин се намалява необходимостта от присъствието на инженера по поддръжката на софтуера и се съкращава времето за обслужване. За използването на web приложенията е необходим web сървър с подходящ софтуер за организиране достъпа на потребителите и защита на системата и информацията.

Безжични панели за управление
Освен стационарни HMI панели за управление, на пазара се предлагат и безжични решения.
Безжичните панели поддържат функционалността и възможностите, характерни за стационарните устройства, и същевременно предлагат удобство за експлоатационния персонал при осъществяване на инспекции или функционални проверки на съоръжения и агрегати на място в инсталацията. Изборът на комуникационна технология за обмен на информация между мобилната операторска станция и системата зависи от спецификите на приложението. Сред най-често прилаганите са инфрачервената технология, както и стандартите IEEE 802.11, Wi-Fi, Bluetooth.

Използването на инфрачервената комуникационна технология в сферата на индустриалната автоматизация е свързано с редица ограничения. На първо място, следва да се има предвид, че технологията се влияе от замърсеността на работната среда, което ограничава използването й в голям брой промишлени приложения. Но успешно може да се използва в чисти стаи, например, където възможностите за интерференция на сигнала са ограничени. Съвременните Windows-базирани операционни системи автоматично разпознават вградените в полевите устройства инфрачервени портове.

Технологията Bluetooth също има сравнително ограничен обхват, когато се използва за мобилни операторски станции. Стандартът IEEE 802.11 е Ethernet безжична технология, която предлага богата хардуерна и софтуерна поддръжка от компоненти с различни търговски марки. За приложения, в които се изисква обмен на информация между устройства, намиращи се на големи разстояния, се използват клетъчни комуникационни технологии.

Област: Автоматизация