HMI چیست؟ مزایا، کاربرد و انواع آن

رابط انسان و ماشین یا HMI یکی از قسمت‌های مهم در PLC است که مانند یک رابط کاربری می‌تواند اپراتور را به ماشین متصل کند. در این مقاله از پینیون می‌خواهیم به این سوال پاسخ دهیم که سیستم HMI چیست؟ همچنین انواع برند HMI، مزایا و کاربردهای هریک را هم مورد بررسی قرار خواهیم داد. پس تا انتها همراه ما باشید.

سیستم HMI چیست؟

در ابتدا باید بگوییم که HMI مخفف چیست؟ این عبارت در واقع سرواژه کلمه Human Machin Interface است که معنای رابط میان انسان و ماشین را می‌دهد. به طور کلی از اچ ام آی برای تنظیم یا مانیتور کردن پارامترهای مختلف در دستگاه‌های PLC و اینورتر صنعتی استفاده می‌شود. به عبارت ساده‌تر می‌توان گفت که HMI یک مانیتور LCD و یک کی پد عددی است که با استفاده از آن می‌توان کمیت‌های مختلف را در سیستم تغییر داد.

انواع رابط انسان و ماشین

بر اساس نحوه کار با صفحه نمایش، انواع HMI در دو دسته Text Panel و Touch Panel قرار می‌گیرند. نمایشگرهای لمسی معمولا قابلیت‌های بیشتری را در اختیار اپراتور قرار می‌دهند و قیمت بالاتری هم دارند؛ اما نمونه‌های تکست پنل ابتدایی‌تر هستند و به همین دلیل با قیمت کمتری عرضه می‌شوند. از سوی دیگر بر اساس اندازه هم مانیتورهای تکست پنل در سایزهای 2 تا 7.5 اینچی در بازار وجود دارند؛ اما نمونه‌های تاچ پنل در اندازه‌های 5 تا 15 اینچ در بازار عرضه می‌شوند. برای خرید HMI بر روی لینک درج شده کلیک کنید.

انواع HMI از نظر کاربرد

یکی از اصلی ترین کاربرد HMI در تصویرسازی فرایندها برای کنترل آن‌ها است؛ اما بسته به اینکه چه امکاناتی را برای رسیدن به این هدف در اختیار شما قرار می‌دهد، در نمونه‌های مختلفی دسته بندی می‌شود که عبارتند از:

– رابط انسان و ماشین با کی پد

یکی از رایجترین انواع HMI در فرایندهای صنعتی، نمونه کی پد دار آن است که دارای یک پنل کنترلی دکمه ای در پایین صفحه نمایش است. در این نوع سیستم مانیتورینگ، هریک از کلیدها دارای کاربری خاصی هستند و می‌توانند در افزایش بازدهی کارخانجات و صنایع بسیار موثر باشد. مزیت HMI کی پد دار در این است که رابط کاربری بسیار آسانی دارد و می‌تواند دستورات را به طور همزمان برای چند ماشین ارسال کند؛ در نتیجه کنترل دستی برای اپراتور بسیار ساده‌تر خواهد شد.

– HMI برای کنترل داده

یکی دیگر از انواع اچ ام ای نمونه ای است که برای جمع آوری داده‌ها استفاده می‌شود و با توجه به تشخیص کاربر می‌توان داده‌های جمع آوری شده را به پرینتر یا کامپیوتر انتقال داد. به طور کلی زمانی از HMI کنترل داده استفاده می‌شود که حجم داده‌ها بسیار زیاد باشد یا بخواهیم از تعداد زیادی ماشین آلات، اطلاعات را جمع آوری کنیم.

– HMI ناظر

HMI ناظر با سیستم عامل ویندوز کار می‌کند و معمولا با نمایشگر لمسی و رابط کاربری گرافیکی به بازار عرضه می‌شود. همین ویژگی‌ها باعث شده که کار با این سیستم مانیتورینگ برای اپراتورها بسیار ساده باشد و امروزه به پرکاربردترین نوع human machine interface تبدیل شود. برای مثال در انواع اینورتر صنعتی می‌توان از یک HMI برای کنترل آن استفاده کرد؛ در این مورد اطلاعات بیشتری را در مقاله مدار داخلی اینورتر در اختیار شما قرار داده‌ایم.

معرفی قسمت های مختلف سیستم HMI

تا اینجای کار متوجه شدیم که سیستم HMI چیست و با انواع آن آشنا شدیم. باید بدانید که این سیستم مانیتورینگ دارای دو بخش سخت افزاری و نرم افزاری است؛ بخش نرم افزاری شمایی کلی از دستگاه‌های موجود در صنعت را نشان می‌دهد و برای هریک از آن‌ها، المان‌های گرافیکی در HMI وجود دارد. به این ترتیب شما می‌توانید با استفاده از این رابط نرم افزاری گرافیکی به راحتی کارهایی مانند خاموش و روشن کردن HMI را انجام دهید.

در بخش نرم افزاری نمایشگر شما المان‌هایی برای کلیدها، شاخص‌ها، آلارم‌ها، نمودارها و عقربه‌ها مشاهده خواهید کرد. بخش سخت افزاری سیستم HMI هم شامل تجهیزاتی است که برای راه اندازی این سیستم مانیتورینگ استفاده می‌شود؛ معمولا بخش‌های سخت افزاری در دسترس اپراتورهای ساده قرار می‌گیرند. اما برای تنظیم بخش‌های نرم افزاری نیاز به دانش تخصصی و برنامه نویسی است. شما می‌توانید انواع برند HMI را با پر کردن فرم سفارش HMI از پینیون خریداری کنید.

کاربرد سیستم HMI چیست؟

• قابلیت تنظیم ورودی‌ها
• نمایش داده‌ها به صورت تصویری
• مانیتورینگ خروجی ماشین آلات صنعتی
• پیگیری فرایند در زمان تولید
• اطلاع از داده‌های عملکردی در فرایندهای صنعتی
• دریافت دستورارت کنترلی از اپراتور
• تنظیم کردن ست پوینت
• قابلیت توقف و شروع انجام فرایند

مزایای HMI چیست؟

با ظهور HMI در صنایع مختلف، امکان کنترل و مانیتورینگ فرایندها بسیار ساده‌تر شد؛ همین موضوع باعث گسترش استفاده از رابط انسان و ماشین در قسمت‌های مختلف صنعت گردید. مهمترین مزایای HMI عبارتند از:

– امکان مدیریت خطوط تولید چندمنظوره

امروزه بسیاری از کارخانجات برای افزایش بازدهی خود، خطوط تولید را به گونه ای طراحی می‌کنند که قابلیت تولید چند محصول را داشته باشد. همین موضوع باعث شده که مهندسان شروع به برنامه نویسی‌های پیچیده در سیستم‌های PLC کرده و فانکشن‌هایی را برای انجام این کارها در نظر بگیرند. مزیت استفاده از سیستم HMI در خطوط تولید چندمنظوره این است که می‌توان بدون اتلاف وقت، تنها با فشار دادن چند دکمه، از یک حالت به حالت دیگر سوئیچ کرد. اگر می‌خواهید اطلاعات بیشتری را درباره پی ال سی به دست آورید مقاله PLC چیست را مطالعه کنید.

– یکپارچه شدن قسمت های کنترلی

تا قبل از ظهور سیستم HMI در صنایع، نیاز بود که هریک از بخش‌ها به صورت جداگانه و توسط یک سیستم کنترلی خاص مورد بررسی قرار بگیرد. اما human machine interface به ما کمک کرده تا همه ادوات کنترلی را در قالب یک یونیت درآوریم که امکان بررسی تمام فرایند تولید را به صورت همزمان برای ما فراهم می‌کند. ساختار HMI به صورتی است که می‌تواند در یک زمان به بیش از 200 دستگاه مختلف وصل شده و عملیات مربوط به مانیتورینگ و کنترل آن را انجام دهد.

– کاهش احتمال خطاهای انسانی

یکی دیگر از مزیت‌های سیستم HMI در اتوماسیون صنعتی این است که احتمال خطاهای انسانی و در نتیجه وارد شدن خسارت‌های جانی و مالی به حداقل می‌رسد. برای مثال اپراتور می‌تواند به راحتی دمای کوره‌های مختلف را تنظیم کرده و از کاهش کیفیت مواد غذایی تولیدشده جلوگیری کند. این در حالی است که در نبود HMI، تنظیم دما باید با انجام کدنویسی‌های پیچیده در PLC انجام می‌شد که احتمال خطا را تا حد زیادی افزایش می‌داد.

– افزایش سرعت انجام فرایندها

به دلیل اینکه با استفاده از HMI می‌توان به صورت همزمان فرایندهای زیادی را کنترل کرد، سرعت انجام فرایندها تا حد زیادی افزایش پیدا می‌کند. به همین دلیل است که بسیاری از صاحبان صنایع برای کاهش هزینه‌های فرایندهای صنعتی و افزایش بازدهی از سیستم HMI استفاده می‌کنند. در صورتی که از این سیستم‎ها استفاده می‌کنید و نیاز به تعمیر HMI دارید، بر روی لینک درج شده کلیک کنید.

پارامترهای مهم در خرید HMI اتوماسیون صنعتی

برای اینکه بتوانید فرایندهای کنترلی را با استفاده از سیستم HMI به خوبی انجام دهید، نیاز است که در زمان خرید این محصول به نکاتی توجه داشته باشید که عبارتند از:

– تعداد رنگ

هرچه تعداد رنگ‌ها در پنل HMI بیشتر باشد، کیفیت رابط گرافیکی آن بالاتر خواهد رفت. به طور معمول این نمایشگرها باید حداقل از 16 هزار رنگ پشتیبانی کنند تا کیفیت خوبی را در اختیار شما قرار دهند.

– اندازه

همانطور که گفتیم بسته به نوع سیستم HMI، شما می‌توانید آن‌ها را در اندازه‌های مختلفی خریداری کنید؛ اما در دنیای صنعتی امروز معمولا نمایشگرهایی با اندازه 7 تا 10 اینچ کاربرد بیشتری دارند. در زمان انتخاب HMI بر اساس اندازه، باید به محل نصب این نمایشگرها هم دقت کنید.

– پردازنده

قدرت پردازنده در سیستم HMI نشان دهنده قدرت کنترلی آن است؛ به عبارت بهتر هرچه پردازنده در این سیستم مانیتورینگ قویتر باشد، قابلیت‌های آن هم بالاتر خواهد بود و حافظه بیشتری را هم در اختیار شما قرار می‌دهد.

– رزولوشن

به جز تعداد رنگ‌ها، رزولوشن HMI هم بر روی وضوح رابط گرافیکی آن تاثیرگذار است. به طور معمول وضوح یک رابط خوب در میان ماشین و انسان باید 640 در 400 یا 600 در 800 پیکسل باشد؛ در این صورت شما می‌توانید به راحتی المان‌های گرافیکی را تشخیص داده و از آن برای کنترل فرایند استفاده کنید.

– دمای کارکرد

از آنجا که شرایط در محیط‌های صنعتی بسیار خاص است، باید سیستم HMI دارای قابلیت حفاظتی ویژه ای باشد و بتواند بازه دمایی گسترده ای را تحمل کند. به طور معمول بازه دمایی استاندارد که توسط یک سیستم باکیفیت قابل تحمل است، بین منفی 10 تا 65 درجه سانتی گراد قرار دارد.

– پروتکل های ارتباطی

یکی از ویژگی‌های بسیار مهم در خرید سیستم HMI پروتکل‌های ارتباطی آن و نحوه اتصال به PLC است. به طور کلی از پورت‌های RS0485 و RS-232 برای ارتباط میان این دو قطعه استفاده می‌شود؛ اما شما می‌توانید بسته به نیاز خود از درگاه‌های USB یا قابلیت اتصال اترنت هم استفاده کنید.

– درجه حفاظتی IP

از دیگر ویژگی‌های بسیار مهمی که در زمان خرید HMI باید به آن توجه کنید، درجه حفاظتی IP است. این درجه بندی نشان می‌دهد که سیستم تا چه حد در برابر نفوذ گرد و غبار و اجسام جامد ایمن است؛ همچنین مقدار مقاومت آن در برابر رطوبت را هم نشان می‌دهد. بهترین درجه IP برای سیستم HMI برابر IP67 است.

بهترین برند HMI چیست؟

امروزه شرکت‌های زیادی در زمینه تولید HMI فعالیت و محصولات مختلفی را به بازار عرضه می‌کنند. مشهورترین برندهای HMI در بازار ایران عبارتند از:

• ال اس LS
• زیمنس Siemens
• دلتا Delta
• فانوک Fanuc
• میتسوبیشی Mitsubishi
• فوجی Fuji

سخن پایانی

با ورود سیستم HMI به اتوماسیون صنعتی تغییرات بسیار زیادی در این سیستم‌ها به وجود آمده و بازدهی آن‌ها به طرز چشمگیری افزایش پیدا کرد. در این مقاله از پینیون به این سوال پاسخ دادیم که سیستم HMI چیست؟ همچنین نواع برند HMI را هم بررسی کرده و درباره مزیت‌های این سامانه مانیتورینگ صحبت کردیم.

سوالات متداول

• رابطه HMI و PLC چیست؟

اچ ام آی را در واقع می‌توان یک وسیله ارتباطی کاربر با PLC دانست.

• بین HMI و SCADA چه تفاوتی وجود دارد؟

SCADA یک سیستم جمع آوری و کنترل دیتا است که شباهت زیادی به HMI دارد؛ اما کاربردها و امکانات این دو با هم متفاوت هستند. برای مثال رابط گرافیکی HMI بسیار قویتر است اما SCADA قابلیت بیشتری برای جمع آوری دیتا و نظارت بر سیستم دارد. به عبارت بهتر HMI یک ابزار ارتباطی است که می‌تواند به عنوان بخشی از SCADA هم مورداستفاده قرار بگیرد.