آیا می دانید hmi چیست؟ اگر با مفهوم یا فرایند اتوماسیون صنعتی آشنا باشید حتما با مفهوم و کاربرد نمایشگر اچ ام آی HMI سر و کار داشته‌اید. اتوماسیون صنعتی تلاش می‌کند تا نقش انسان در فرایند تولید را به حداقل میزان ممکن برساند. علت این موضوع هم این است که تجربه نشان داده، ماشین‌ها با کیفیت و سرعت بیشتر و البته خطای کمتری کارهای صنعتی را انجام می‌دهند، به خصوص اگر این کارها تکراری باشند.
در واقع اتوماسیون صنعتی انسان را از انجام کارهای پر زحمت و مکرر نجات می‌دهد و می‌کوشد فرایند تولید را به فرایندی بهینه و بدون خطا تبدیل کند.
hmi چیست؟
استفاده از ماشین آلات به جای انسان در فرایند تولید، مفهومی است که پس از انقلاب صنعتی در بریتانیا مطرح شد. در ابتدای کار، معمولا ماشین آلات به عنوان کمک کننده مورد استفاده قرار می‌گرفتند اما با پیشرفت تکنولوژی، کم کم این موضوع دچار تغییر و تحولات گسترده‌ای شد. به عبارت دیگر در ابتدای کار، علی رغم استفاده از ابزار صنعتی، وجود نیروی انسانی برای کار با ماشین امری ضروری بود و ماشین آلات صنعتی به شکلی تعاملی با انسان رابطه داشتند. برای مثال یک دستگاه پرس را در نظر بگیرید که یک اپراتور انسانی باید پدالی را فشار می‌داد تا دستگاه عمل پرس توسط دستگاه صورت بگیرد. یعنی دستگاه اکار را با دستور انسان انجام می‌داد.
اما با گذشت زمان، صدور دستورات هم به خود ابزار صنعتی واگذار شد. به عبارت ساده‌تر با گسترش کامپیوترها و پردازنده‌ها که قابلیت برنامه نویسی داشتند، دستگاه‌های صنعتی به شکل اتوماتیک و بدون دستور انسان، طبق برنامه معین شده کار خود را انجام می‌دادند. برای مثال همان دستگاه پرس را در نظر بگیرید. در این حالت طبق برنامه‌ای برای دستگاه پرس تعریف می‌شد که هنگامی که قطعه در محفظه مخصوص قرار گرفت ( این موضوع از طریق سنسورهای اندازه گیری وزن برای پردازنده قابل فهم است. به عبارتی وقتی وزن قرار گرفته روی محفظه معین افزایش پیدا می‌کند، این موضوع از طریق سنسورها به پردازنده اطلاع داده می‌شود) عمل پرس را انجام بده.
در این حالت اگرچه نقش انسان در فرایند تولید و صدور دستورات لازم از بین می‌رفت اما هنوز هم نیاز به اپراتور انسانی برای انجام نظارت، امری ضروری بود. اینجا نمایشگر اچ ام ای HMI وارد ماجرا می‌شود. این بخش ایجاد ارتباط و تعامل میان انسان و ماشین آلات صنعتی را بر عهده دارد. اجازه بدهید قبل از پرداختن به نمایشگر اچ ام ای، اجزای مختلف یک اتوماسیون صنعتی را بررسی کنیم. البته ما در مقاله‌ای مجزا به صورت مفصل به این موضوع پرداخته‌ایم، اما به شکل خلاصه، تجهیزات اتوماسیون صنعتی شامل بخش‌های زیر است:
- کنترل کننده‌ها
- سیستم‌های نظارت و جمع‌آوری اطلاعات
- سیستم‌های ارتباط با انسان
- سیستم‌های ارتباطی درونی
- هوش مصنوعی
- سیستم‌های رباتیک یا عملگرها
HMI (اچ ام آی) چیست؟
کنترل کننده‌ها یا همان پی ال سی ها وظیفه پردازش اطلاعات و تصمیم گیری را بر عهده دارند و سیستم‌های نظارت و جمع آوری اطلاعات، پایگاه داده از عملکرد ماشین آلات و فرایند تولید را فراهم می‌کنند. این پایگاه داده می‌تواند برای بهبود فرایند تولید و بهینه سازی آن مورد استفاده قرار بگیرد. سیستم‌های ارتباط درونی، تعامل و ارتباط میان قطعات و ماشین آلات یک فرایند تولیدی را ایجاد می‌کنند و هوش مصنوعی، بخش آموزش ماشین را طبق داده‌های قبلی به عهده دارد و سیستم رباتیک هم، فرمان صادر شده از سوی کنترل کننده را اجرا می‌کند.
اما سیستم‌های ارتباط با انسان که موضوع این مطلب است، فرایند نظارت انسان بر عملکرد دستگاه و صدور دستورهای لازم در شرایط پیش بینی نشده و بحرانی را امکان پذیر می‌کند. به عبارتی ما به یک زبان مشترک برای این موضوع نیاز داریم و نمایشگر اچ ام ای HMI وسیله‌ای است که این موضوع را برای ما ممکن می‌کند.
در ادامه به معرفی مفصل نمایشگر اچ ام ای HMI و ارتباط آن با PLC و مزایا و انواع آن خواهیم پرداخت و در پایان هم نکاتی را در مورد خرید HMI و قیمت آن بیان خواهیم کرد. پس با ما تا انتهای این مطلب همراه باشید.
(HMI اچ ام ای) چیست؟
در بخش قبل به مفهوم اتوماسیون صنعتی و تجهیزات آن به صورت مختصر اشاره کردیم و گفتیم که فرایند تصمیم گیری توسط کنترل کننده انجام می‌شود. از طرف دیگر نمی‌توان از حضور یک اپراتور انسانی به عنوان ناظر چشم پوشی کرد. به عبارت دیگر حضور یک انسان به عنوان ناظر، اطمینان بیشتری در خصوص ایمن بودن و بهینه بودن فرایند تولید ایجاد می‌کند.
HMI های صنعتی چیست؟
برای این منظور باید رابطی میان کنترل کننده و انسان وجود داشته باشد و نمایشگر اچ ام ای HMI همان رابط و به اصطلاح زبان مشترک است.
عبارت HMI مخفف human machine interface است که دقیقا به معنای رابط انسان و ماشین میباشد. در معنای کلی‌تر، هر چیزی که بتواند رابط میان انسان و ماشین باشد یک HMI محسوب می‌شود. برای مثال همان پدالی که در مثال دستگاه پرس به آن اشاره کردیم، می‌تواند نوعی HMI در نظر گرفته شود.
اما پیش‌تر به این موضوع اشاره کردیم که در فرایند اتوماسیون صنعتی، پردازش داده‌ها و تصمیم گیری به عهده کنترل کننده‌ها است و انسان نقش ناظر را دارد. به عبارت دیگر انسان برای کنترل ماشین باید بتواند با کنترل کننده یا PLC تعامل داشته باشد. به همین خاطر معمولا منظور ما وقتی از HMI استفاده می‌کنیم، مفهوم نرم‌افزاری آن است. در حالی که مثال پدال، یک فرایند مکانیکی برای کنترل ماشین است. این ماهیت نرم افزای باعث می‌شود که نمایشگر اچ ام ای به برنامه نویسی و برنامه درونی نیاز داشته باشد. شاید از خود بپرسید که چرا به جای این نمایشگر از کامپیوتر استفاده نمی‌کنیم؟ علت این موضوع، سازگاری بیشتر نمایشگر اچ ام ای HMI با محیط و شرایط صنعتی است. از طرف دیگر استفاده از نمایشگر اچ ام ای خطراتی مثل ویروسی شدن و ایجاد اختلال در فرایند تولید را به حداقل می‌رساند.
از نمایشگر اچ ام ای HMI معمولا در فرآیندهای صنعتی استفاده می‌شود، اگرچه مفهوم اچ ام ای، همان طور که توضیح دادیم، بسیار کلی‌تر از این موضوع است. پس اگر برای شما سوال ایجاد شده است که HMI های صنعتی چیست؟ باید بگوییم رابط‌های میان انسان و ماشین که با شرایط صنعتی سازگاری مناسبی دارند.
معمولا اچ ام ای شامل یک پد کلیدی و نمایشگر لمسی است. نمایشگر اچ ام ای می‌تواند دیتاهای مربوط به فرایند تولید را به شکل گرافیکی به شما نمایش بدهد و علاوه بر این فرایند تولید را با استفاده از علامت‌های قرارداد شده دنبال کند تا نظارتی کامل را برای شما به ارمغان بیاورد. از طرف دیگر نمایشگر اچ ام ای HMI می‌تواند وروردی و خروجی ماشین آلات را برای شما به نمایش بگذارد. وظیفه دیگر اچ ام ای هم ایجاد امکان مداخله اپراتور انسانی در تولید و صدور دستورات است که این موضوع را از طریق برنامه داخلی خود و تعامل با کنترل کننده امکان پذیر می‌کند. اجازه بدهید این موضوع را کمی بیشتر بررسی کنیم.
پیش‌تر ذکر کردیم که کنترل کننده‌ها یا همان PLC ها وظیفه کنترل فرآیند تولید و صدور دستورات لازم، طبق برنامه تعیین شده را بر عهده دارند. برای ایجاد نظارت انسانی، برنامه کنترل کننده‌ها به این شکل تغییر می‌کند که « همواره فرآیندهای ذکر شده در برنامه را تکرار کن مگر اینکه دستوری از کانال الف دریافت کنی» یا « دستور دریافتی از کانال الف، بالاترین اولویت را دارد» حالا کانال الف چیست؟ کانال الف همان مسیری است که نمایشگر اچ ام ای را به PLCمربوط می‌کند. از این طریق اپراتور انسانی با توجه به شرایط موجود، می‌تواند به سادگی فرایند تولید را کنترل کرده و دستورات لازم را صادر نماید.
معمولا فرایندهایی مثل
- شروع
- اتمام
- بازگشت به تنظیمات اولیه
در تمام اچ ام ای ها وجود دارد و بر حسب نیاز شما، می‌تواند فانکشن‌های دیگری را هم به این لیست اضافه کرد.
ارتباط PLC و HMI چیست؟
پیش‌تر به طور ضمنی به ارتباط PLC و اچ ام ای اشاره کردیم و در اینجا به طور مختصر باید گفت که برای نظارت بهتر بر فرایند تولید که توسط پی ال سی کنترل می‌شود، از HMI استفاده می‌کنیم.
به عبارت دیگر پی ال سی وظیفه پردازش داده‌ها و صدور فرمان های لازم طبق دیتاهای کسب شده را بر عهده دارد. اما گاهی اوقات ممکن است خطایی در جمع آوری داده‌ها رخ بدهد ( در بخش کاربرد HMI با ذکر مثال این موضوع را به صورت کامل بررسی خواهیم کرد) در این مواقع باید اپراتور انسانی به طور مستقیم دستورات لازم را صادر کند. به همین دلیل نمایشگر اچ ام ای HMI و همچنین پی‌ال سی باید به نحوی برنامه ریزی شوند که دستورات اپراتور انسانی بالاترین اولویت را داشته باشد.
نمایشگر اچ ام ای می‌تواند امکان نمایش اطلاعات و ایجاد آلارم و آیکون و انجام فانکشن‌های مختلف را برای شما فراهم کند و شما از این طریق می‌توانید به PLC دستورات لازم را بدهید.
مزایای HMI چیست
انواع HMI چیست؟
همان طور که حدس می‌زنید نمایشگر اچ ام ای HMI را می‌توان از جهات مختلفی تقسیم بندی کرد. مثلاً طبق نوع برنامه‌ای که روی HMI وجود دارد یا طبق نوع کنترل کننده یا همان PLC که قرار است اچ ام ای با آن مرتبط شود. ما در مطلبی جداگانه به معرفی انواع پی ال سی پرداخته‌ایم که برای آشنایی بیشتر با این قطعه می‌توانید به این مقاله مراجعه کنید.
در این قسمت اچ ام ای ها را از نظر
- پروتوکل ارتباط با PLC
- اندازه و نوع نمایشگر
- شکل ظاهری
- سطح کاربری
بررسی می‌کنیم.
پروتوکل ارتباط با PLC
انواع نمایشگر اچ ام ای HMI از طریق راه‌های متفاوتی با پی‌ال سی مرتبط می‌شوند که هر یک از این راه‌ها یک پروتوکل ارتباطی نامیده می‌شود. معروف‌ترین پروتوکل‌های ارتباطی میان نمایشگر اچ ام ای HMI و پی ال سی موارد زیر است.
- RS232
- RS422
- RS458
- ETHERNET
- USB
البته می‌توان از پروتوکل اختصاصی و جدید هم برای ایجاد این ارتباط استفاده کرد اما اکثر نمایشگرهای اچ ام ای موجود در بازار از این پروتکلها استفاده می‌کنند.
اندازه و نوع نمایشگر
از نظر نوع نمایشگر، اچ ام ای ها به دو دسته کلی زیر تقسیم می‌شوند.
- Text panel
- Touch panel
اما از نظر اندازه نمایشگر تعدد فراوانی در نمایشگر اچ ام ای HMI وجود دارد و حتی امکان ساخت سفارشی هم توسط برخی از برندها ارائه می‌شود. اما رایج‌ترین اندازه‌های نمایشگر اچ ام ای HMI اندازه‌های زیر است.
- ۲ اینچی
- ۳.۴ اینچی
- ۵ اینچی
- ۷ اینچی
- ۷.۳ اینچی
- ۸ اینچی
- ۱۰ اینچی
- ۱۲ اینچی
- ۱۵ اینچی
ظاهر نمایشگر
از نظر ظاهر هم نمایشگر اچ ام ای HMI را می‌توان به دو دسته کی پد دار و لمسی تقسیم کرد.
نوع کی پد دار رابط کاربری ساده‌تری دارد و از کلید برای صدور دستورات لازم استفاده می‌کند اما نوع لمسی همان طور که از نام آن پیداست شبیه صفحه‌های موبایل عمل می‌کند و طبیعتاً رابط کاربری آن کمی پیچیده‌تر است.
سطح کاربری
از نظر سطح کاربری هم می‌توان نمایشگر اچ ام ای را به سه دسته
- جایگزین صفحه کلید
- مدیریت داده
- ناظر
تقسیم کرد. نوع جایگزین صفحه کلید به این صورت عمل می‌کند که کارهایی پنل کنترلی که قبلاً به صورت دکمه‌ای در کارخانه‌های مختلف وجود داشت، انجام می‌داد، اکنون توسط نمایشگر اچ ام ای HMI انجام می‌شود و امکان متمرکز کردن اپراتور را ایجاد می‌کند.
نوع مدیریت داده معمولا برای کارخانه‌های بزرگ‌تر مورد استفاده قرار می‌گیرد و امکان تجزیه تحلیل و ایجاد فید بک را هم دارد. این نوع نمایشگر اچ ام ای HMI قابلیت ارائه نمودار را دارد و می‌توان برای آن ایجاد آلارم را هم در نظر گرفت.
نوع ناظر معمولا برای پروژه‌های عظیم کاربرد دارد. این نوع به سیستم جمع‌آوری اطلاعات یا اسکادا متصل شده و فرایندهایی مثل عیب یابی و بهینه سازی سیستم را هم در بر می‌گیرد.
کاربرد HMI چیست؟
کاربرد HMI چیست
به صورت کلی می‌توان موارد زیر را به عنوان کاربرد نمایشگر اچ ام ای ذکر کرد:
- در پرتابل دستی
- در ماشین آلات
- در فرآیندهای کنترلی
- در ماشین فروش خودکار
- در صنایع دارویی
- در صنایع خودرو سازی
- در اتاق های کنترل
- و…
اما اگر به دنبال کاربرد نمایشگر اچ ام ای HMI در فرایند اتوماسیون صنعتی هستید اجازه بدهید این موضوع را با مثالی برای شما واضح‌تر کنیم.
شاید یکی از سوالاتی که از ابتدای این مطلب در ذهن شما باشد این است که چرا حضور یک اپراتور انسانی امری لازم است که باید به خاطر آن سراغ نمایشگر اچ ام ای HMI برویم؟ برای پاسخ به این یک فرایند تولیدی را در نظر بگیرید که برای انجام آن دمای محیط باید بین ۲۰ تا ۳۰ درجه سانتی گراد باشد. در این حالت پی ال سی به نحوی برنامه ریزی می‌شود که در صورت کاهش دما به زیر بیست درجه، دستور روشن شدن هیترها را صادر کرده و در صورت افزایش دما به بالای ۳۰ درجه، به اسپری شدن گاز نیتروژن فرمان بدهد. می‌دانیم که پی ال سی از طریق سنسورها دمای محیط را می‌سنجد. حالا وضعی را در نظر بگیرید که دمای اطراف سنسور به علتی مثلا تابش مستقیم نور خورشید به بالای ۳۰ درجه رسیده است در حالی که دمای کلی محیط کار در بازه استاندارد است. پی ال سی طبق داده دریافتی به اسپری شدن گاز نیتروژن فرمان می‌دهد که باعث کاهش دما می‌شود اما حقیقت این است که به چنین موضوعی نیاز نیست و اتفاقا این اسپری شدن گاز می‌تواند دمای محیط را از بازه استاندارد خارج کند.
در این حالت اپراتور انسانی باید با استفاده از نمایشگر اچ ام ای HMI این فرایند را متوقف کند.
از طرف دیگر انواع مختلفی از نمایشگر اچ ام ای HMI وجود دارد که علاوه بر کنترل شرایط، وظایفی مانند عیب یابی و ارسال فید بک را هم بر عهده دارند. این موارد را می‌توان سایر کاربردهای نمایشگر اچ ام ای HMI دانست.
مزایای HMI
تا به اینجا احتمالا به طور ضمنی با مزایای نمایشگر اچ ام ای HMI آشنا شده‌اید اما بد نیست این مزیت‌ها را به صورت مختصر و لیست‌وار با هم مرور کنیم. از جمله مزایای نمایشگر اچ ام ای HMI می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- کاربری ساده‌تر نسبت به پنل‌های قدیمی
- عملکرد مفیدتر اپراتور انسانی
- ایجاد امکان کنترل و نظارت از راه دور
- دسترسی سریع به اطلاعات
- امکان ایجاد آلارم برای گزارش شرایط بحرانی
- کاهش خطا
- کاهش هزینه‌ها از طریق مانیتور کردن پروسه و عیب یابی و کاهش اشتباهات
- و …
خرید HMI
اگر قصد خرید نمایشگر اچ ام ای HMI را دارید و به دنبال قیمت اچ ام ای HMI هستید و قصد دارید قیمت ارزان HMI را پیدا کنید، دست نگه دارید.
در طول این مطلب به نقش مهم نمایشگر اچ ام ای HMI در فرایند اتوماسیون صنعتی و تولید بهتر و بیشتر اشاره کردیم. از طرف دیگر انواع نمایشگر اچ ام ای HMI را به شما معرفی کردیم و گفتیم هر یک از این نمایشگرهای قابلیت خاص خود را دارند و نیازهای ویژه‌ای را برآورده می‌کنند.
این موارد به خوبی نشان می‌دهد که در هنگام خرید نمایشگر اچ ام ای HMI باید به چند نکته مهم دقت کرد.
اول از همه از تناسب ویژگی‌های نمایشگر اچ ام ای HMI و نیازهای خود و البته تناسب آن با سایر تجهیزات اتوماسیون صنعتی خود مطمئن شوید. احتمالا برای این موضوع به مشاوره افراد متخصص در این حوزه نیاز خواهید داشت اما به هر طریق، پیش از اطمینان از این موضوع اقدام به خرید نکنید.
دوم این که حتما از نمایشگر اچ ام ای HMI برندهای معتبر این حوزه استفاده کنید. با توجه به نقش مهم این قطعه در فرایند تولید، ریسک کردن در مورد آن غیر قابل قبول است. برندهای معتبری در حوزه تولید و عرضه نمایشگر اچ ام ای HMI فعالیت می‌کنند که از جمله آنها می‌توان به
- HMI امرن
- زیمنس
- دلتا
- ال اس
- فتک
- اشنایدر
- ادونتک
و… اشاره کرد.
نکته سوم هم این است که قیمت بالای نمایشگر اچ ام ای HMI لزوما به معنای کیفیت برتر آن نیست. موارد مختلفی روی قیمت این قطعه تاثیر دارند که از جمله آنها می‌توان به شرایط بازار، کیفیت محصول، اعتبار برند، سیاست شرکت تولید کننده و… اشاره کرد.
در پایان اگر به دنبال آشنایی بیشتر با خرید نمایشگر اچ ام ای HMI هستید، ما در آلینداس کنارتان هستیم تا تجربه یک خرید عالی و کاربردی را برای شما فراهم کنیم.