Панели оператора (HMI)

Назначение панелей оператора HMI

Панель оператора HMI (Human Machine Interface) используется для управления оборудованием и контроля технологического процесса. На экране отображаются состояния механизмов, показания датчиков, аварийные сообщения, графики и другие данные, а оператор может управлять работой оборудования нажимая кнопки на сенсорном экране и своевременно реагировать на сбои и остановки.
Фактическое управление при этом выполняет ПЛК. Контроллер получает сигналы от датчиков, обрабатывает программу и управляет исполнительными устройствами. HMI считывает необходимые данные из ПЛК и передаёт ему команды оператора.
Для подключения используются Ethernet, RS-232C и RS-422/485. Набор интерфейсов и поддерживаемых протоколов зависит от модели.

Панели оператора применяются на производственных линиях, станках, упаковочном оборудовании, насосных и компрессорных установках, в системах вентиляции, водоподготовки, энергетики и диспетчеризации зданий. 

Содержание экранов определяется задачей и разработанным проектом. На одной и той же панели можно создать как простой пульт с несколькими кнопками, так и развернутую систему визуализации с мнемосхемами и журналами.

Чаще всего на HMI выводят:

• текущие значения температуры, давления, уровня, расхода и скорости;
• состояние двигателей, клапанов, насосов, нагревателей и других механизмов;
• режимы работы оборудования;
• сообщения об авариях и предупреждениях;
• тренды изменения параметров;
• счетчики продукции и времени работы;
• настройки, уставки и технологические рецепты;
• информацию для наладки и технического обслуживания.

Виды HMI панелей оператора

В каталоге CREVIS представлены три основных исполнения HMI-панелей:

• встраиваемые устанавливаются в дверцу шкафа управления, корпус станка или стационарный пульт. В эту группу входят панели TOPRE, TOPRW и TOPRX с диагональю экрана от 4,3 до 15 дюймов;
• проводные переносные позволяют оператору работать с разных сторон оборудования. Панель TOPRH0700WD подключается через коммуникационный модуль и кабель. Для подключения доступны кабели длиной до 10 м;
• беспроводные переносные работают по Wi-Fi и получают питание от аккумулятора. TOPRH0700WD-W может использоваться на расстоянии до 150 м от точки доступа на открытом пространстве. В производственном помещении фактическая дальность зависит от стен, металлических конструкций, оборудования и радиопомех. Время автономной работы составляет около шести часов.

Переносные панели удобны для протяжённых производственных линий, роботизированных комплексов и крупных установок с несколькими рабочими зонами. Проводное исполнение обеспечивает постоянную связь и питание, а беспроводное дает оператору больше свободы перемещения.

Серии HMI-панелей

Компактные модели TOPRE подходят для небольших станков и локальных установок. Широкоформатные TOPRW применяются для отображения мнемосхем, параметров и аварийных сообщений. В серии также представлена модель со встроенными дискретными входами и выходами. 
Панели TOPRX выпускаются с диагональю до 15 дюймов и подходят для более крупных технологических установок. Для эксплуатации во взрывоопасных зонах предусмотрены модели в Ex-исполнении. Серия TOPRH включает проводные и беспроводные переносные панели.

В чем принципиальное отличие панели оператора HMI от панельного компьютера

Параметр	Панель оператора HMI	Панельный компьютер
Основная задача	Локальное управление оборудованием и визуализация	SCADA, архивирование, отчеты и работа с дополнительными программами
Программная среда	Специализированный HMI-проект	Операционная система и прикладное ПО
Подключение	ПЛК, приводы, приборы и модули автоматики	ПЛК, промышленные сети, базы данных и корпоративные системы
Применение	Станки, отдельные установки, шкафы и локальные пульты	Диспетчерские системы, линии и технологические комплексы
Настройка	Разработка экранов и привязка переменных	Настройка ОС, драйверов, SCADA и другого ПО

Как выбрать панель оператора

При подборе HMI учитывают модель ПЛК, протокол связи, диагональ и разрешение экрана, количество подключаемых устройств, способ установки и условия эксплуатации. Для переносной панели дополнительно определяют необходимую длину кабеля или требования к зоне покрытия Wi-Fi.

Как выбрать панель оператора HMI

При подборе панели оператора необходимо учитывать не только размер экрана, но и совместимость с ПЛК, поддерживаемые протоколы, способ установки и условия эксплуатации. Основные параметры выбора приведены в таблице.

Параметр	Что необходимо определить	На что обратить внимание
Модель ПЛК	Производитель и полное обозначение контроллера	Для подключения панели должен быть доступен соответствующий драйвер ПЛК в TOP Design Studio
Протокол связи	Например, Modbus TCP, Modbus RTU или другой протокол, используемый контроллером	Наличия подходящего физического интерфейса недостаточно: ПЛК и HMI должны поддерживать один и тот же протокол
Интерфейсы	Ethernet, RS-232C, RS-422/485, USB и другие необходимые подключения	Проверяют количество портов и возможность одновременного подключения ПЛК, приводов, регуляторов и других устройств
Способ установки	Встраиваемая, проводная переносная или беспроводная переносная панель	Встраиваемые HMI устанавливаются в шкаф или пульт. Переносные модели применяются, если оператору необходимо перемещаться вдоль оборудования
Диагональ экрана	Размер дисплея с учетом объема выводимой информации и расстояния до оператора	Для простого локального управления подходят компактные панели. Для крупных мнемосхем, графиков и большого количества параметров требуется экран большей диагонали
Разрешение экрана	Количество элементов, которые должны одновременно отображаться на рабочем экране	Чем выше разрешение, тем больше информации можно разместить без перегрузки интерфейса
Количество подключаемых устройств	Число ПЛК, приводов, регуляторов, счетчиков и других приборов	Учитывают ограничения выбранной панели, драйвера и протокола по количеству соединений и объему передаваемых данных
Состав HMI-проекта	Количество экранов, переменных, аварий, трендов, журналов и рецептов	Сложность проекта влияет на требования к производительности и объему памяти панели
Хранение данных	Необходимость записи архивов, журналов событий, аварий и рецептов	Проверяют объем внутренней памяти, наличие USB и поддержку карт памяти
Монтажные размеры	Размер выреза в дверце шкафа или корпусе оборудования и доступная глубина установки	Габариты новой панели особенно важны при замене ранее установленной HMI
Условия эксплуатации	Температура, влажность, запыленность, вибрация и место установки	Рабочий диапазон температуры и степень защиты панели должны соответствовать условиям на объекте
Взрывоопасная зона	Требуется ли установка HMI во взрывоопасной среде	Для таких объектов выбирают панель в соответствующем Ex-исполнении
Питание	Напряжение источника питания и доступная мощность	Проверяют соответствие напряжения питания требованиям панели и предусматривают защиту цепи
Длина кабеля	Расстояние между проводной переносной панелью и оборудованием	Для проводной панели TOPRH доступны кабели длиной до 10 м
Беспроводная связь	Зона перемещения оператора и качество покрытия Wi-Fi	Беспроводная TOPRH может работать на расстоянии до 150 м от точки доступа на открытом пространстве. В помещении дальность зависит от стен, металлических конструкций и радиопомех
Автономная работа	Необходимое время работы беспроводной панели без зарядки	Расчетное время работы аккумулятора TOPRH составляет около шести часов. При непрерывной эксплуатации может потребоваться дополнительный аккумулятор
Органы безопасности	Необходимость аварийного выключателя, переключателя с ключом и разрешающего переключателя	Для управления оборудованием с переносной панели проверяют состав органов безопасности и способ передачи их сигналов

Проекты визуализации создаются в программе TOP Design Studio. В ней разрабатывают экраны, настраивают обмен с ПЛК, создают аварийные сообщения, тренды, журналы и технологические рецепты.

В CREVIS можно подобрать и купить панель оператора HMI для станка, производственной линии или системы автоматизации. Для проверки совместимости достаточно указать модель ПЛК, используемый протокол и требования к панели.