مقاله ها

HMI چیست و چه کاربردی دارد؟

مهندس احمدرضا تراکمه

10 دقیقه مطالعه

فناوری HMI و کاربردهای آن

رابط انسان و ماشین (Human-Machine Interface-HMI) یک رابط کاربری یا داشبورد است که شخص را به ماشین، سیستم یا دستگاه متصل می ­کند. در حالی که این اصطلاح از نظر فنی می­ تواند برای هر صفحه نمایشی که به کاربر اجازه تعامل با یک دستگاه را می­ دهد به کار رود اما اصطلاح HMI بیش تر در فرآیندهای صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد.

اگرچه HMI رایج ترین اصطلاح برای این فناوری است، اما گاهی اوقات به عنوان رابط فرد و ماشین (Man-Machine Interface-MMI)، پایانه رابط اپراتور (Operator Interface Terminal-OIT)، رابط اپراتور محلی (Local Operator Interface-LOI) و یا پایانه اپراتور (Operator Terminal-OT) نیز شناخته می شود. HMI و رابط کاربری گرافیکی (GUI-Graphical User Interface) ممکن است مشابه به نظر برسند اما از لحاظ کاربردی با یکدیگر تفاوت دارند. رابط‌ های کاربری گرافیکی در HMI بیش تر شامل نمایه‌های گرافیکی هم چون دکمه‌ها، آیکون‌ها و تعاملات قابل انجام با کمک این آیکون‌ها است. در واقع به جای نوشتن متن‌ یا کدهای فرمان، از رابط کاربری گرافیکی استفاده می‌شود.

در صنعت می توان از سیستم HMI در موارد زیر، بهره گرفت:

  • نمایش داده­ ها به صورت بصری
  • پیگیری زمان تولید، روندها و برچسب ­ها
  • نظارت بر شاخص­ های کلیدی عملکرد
  • مانیتورینگ ورودی و خروجی دستگاه
  • ...

از نیکسا بخواهید: برنامه نویسی سیستم های کنترل و مانیتورینگ


 

مشابه نحوه تعامل یک شخص با سیستم تهویه مطبوع خانه، برای بررسی و کنترل دمای آن؛ یک اپراتور در داخل کارخانه نیز ممکن است از HMI برای بررسی و کنترل دمای یک مخزن آب صنعتی استفاده کند یا این که روشن یا خاموش بودن یک پمپ خاص در تاسیسات را بررسی نماید. فناوری HMI در ساختارهای گوناگون، از صفحه نمایش داخلی اتومبیل ها گرفته تا صفحه نمایش رایانه و تبلت به کار گرفته می شوند اما صرف نظر از کاربرد آن ها یا اصطلاحی که برای آن ها استفاده می­ شود؛ هدف اصلی، ارائه دیدگاهی کامل در مورد عملکرد سیستم­ های مکانیکی است.

 

HMI system

 

 فناوری HMI در صنایع و ساختارها

فناوری HMI به صورت تقریبی توسط تمامی سیستم های صنعتی و هم چنین طیف گسترده‌ای از سازمان ها به جهت تعامل با ماشین‌های آن سیستم و بهینه‌سازی فرآیندهای صنعتی به کار گرفته می شود. از جمله صنایعی که با بهره گیری از سیستم HMI فعالیت می کنند، به صورت زیر طبقه بندی می شوند:

  • انرژی
  • غذا و نوشیدنی
  • ساخت و تولید
  • نفت و گاز
  • قدرت
  • بازیافت
  • حمل و نقل
  • آب و فاضلاب
  • ...

بیش ترین قشری که با فناوری HMI تعامل دارند: اپراتورها، یکپارچه سازان سیستم و مهندسان (System Integrators, and Engineers) به ویژه مهندسان سیستم کنترل هستند. سیستم های HMI منابعی پر اهمیت برای این متخصصان بوده که از آن ها در بررسی و نظارت بر فرآیندها (Review and Monitor Processes)، تشخیص ایرادات (Diagnose Problems) و نمایش داده ها (Visualize Data) استفاده می کنند.

 

ویدئو (1). رابط انسان و ماشین (Human-Machine Interface-HMI)

 

فناوری HMI و سیستم کنترل

فناوری HMI به جهت دریافت و نمایش اطلاعات به کاربران با کنترل کننده­ های منطقی قابل برنامه ریزی (PLC) و حسگرهای ورودی/ خروجی، ارتباط برقرار می­ کند. صفحه نمایش HMI را می توان برای عملکردی واحد، هم چون نظارت و ردیابی، یا عملیاتی پیچیده تر مانند روشن یا خاموش کردن ماشین آلات و یا افزایش سرعت تولید، با توجه به روش اجرایی آن ها به کار برد.

در بهینه سازی نمودن یک فرآیند صنعتی با دیجیتالی و متمرکز کردن داده ها می توان از سیستم HMI برای بررسی و مشاهده آن استفاده کرد. با استفاده از HMI، اپراتورها می­ توانند اطلاعات مهم نمایش داده شده در نمودارها، چارت­ ها یا داشبوردهای دیجیتال را ببینند، آلارم ها را مشاهده و مدیریت کنند و با سیستم های SCADA و MES از طریق یک کنسول ارتباط برقرار کنند.

پیش از این، اپراتورها برای بررسی پیشرفت مکانیکی و ثبت فرایندها، از یک تکه کاغذ یا تخته استفاده می کردند و به طور مداوم در تردد بودند. با به کارگیری PLC به جهت برقراری ارتباط مستقیم اطلاعات در زمان واقعی به یک صفحه نمایش HMI؛ این فناوری، جایگزین بسیار مناسبی برای سیستم های سنتی شده و در نتیجه بسیاری از مشکلات و هزینه های ناشی از کمبود اطلاعات یا خطای انسانی را کاهش داده است.

 


در نیکسا بخوانید: طراحی مجموعه کامل سیستم کنترل


شرکت نیکسا


در نیکسا بخوانید: طراحی شماتیک سیستم کنترل (CONTROL CONFIGURATION)


 

فناوری HMI و سیستم SCADA

کنترل نظارتی و اکتساب داده (SCADA) و HMI ارتباطی نزدیک با یکدیگر دارند و در زمینه های مشابهی به کار گرفته می شوند. زیرا هر دو بخشی از یک سیستم کنترل صنعتی وسیع تر هستند. اما هر کدام از لحاظ عملکرد و قابلیت، خدمات متفاوتی را ارائه می­ دهند.

سیستم های مبتنی بر HMI بر انتقال بصری اطلاعات به جهت کمک به کاربر برای نظارت بر فرآیند صنعتی متمرکز هستند. سیستم های SCADA نیز دارای ظرفیت بسیار بالایی برای جمع آوری داده ­ها و عملیات سیستم کنترل هستند. برخلاف سیستم های اسکادا، فناوری HMI، قابلیت جمع آوری و ضبط اطلاعات را ندارند و به پایگاه داده ها متصل نمی­ شوند. اما ابزار ارتباطی مؤثری را ارائه می‌ کنند که به عنوان یک بخش و یا در کنار یک سیستم SCADA عمل می‌کند.

 


از نیکسا بخواهید: طراحی سیستم تله متری و اسکادا


نیرو کنترل سامان


در نیکسا بخوانید: سیستم اسکادا (SCADA SYSTEM) چیست؟


scada vs hmi

 

فناوری HMI و روند توسعه

در دهه گذشته، تغییر نیازهای عملیاتی و تجاری، تحولات جالب توجهی در فناوری HMI ایجاد کرده است. اکنون، مشاهده اشکال تکامل یافته HMI با کارایی بالا، صفحه نمایش لمسی و دستگاه های تلفن همراه، در کنار نمونه های سنتی ­تر، رایج تر شده است. این رابط­ه های مدرن، قابلیت های بالاتری برای تعامل، تجزیه و تحلیل تجهیزات ایجاد می­ کنند...

  • صفحه نمایش لمسی و تلفن همراه

صفحه نمایش های لمسی و HMI موبایل دو نمونه از پیشرفت های فناورانه هستند که با ظهور گوشی های هوشمند به بازار فناوری وارد شدند. HMI های مدرن به اپراتورها اجازه می دهند تا به جای دکمه ها و سوئیچ ها، برای دسترسی به کنترل ها، روی صفحه فیزیکی ضربه زده یا آن را لمس کنند. صفحه نمایش های لمسی به ویژه در زمان استفاده از HMI با تلفن همراه، که از طریق HMI/SCADA مبتنی بر وب یا از طریق یک برنامه کاربردی استفاده می شود، از نمونه های مهم این فناوری هستند. HMI بر روی تلفن همراه، مزایای گوناگونی به اپراتورها ارائه می دهد، از جمله دسترسی فوری به اطلاعات HMI و نظارت از راه دور.

  • نظارت از راه دور

نظارت از راه دور سازگار با تلفن همراه، انعطاف و دسترسی بیش تری را برای اپراتورها و مدیران به صورت یکسان فراهم می نماید. با استفاده از این شاخصه، یک مهندس سیستم کنترل هنگام عدم حضور در سایت می تواند به عنوان نمونه دمای انبار را روی یک دستگاه قابل حمل تایید کند و نیازی به نظارت در محل بعد از ساعات کاری نداشته باشد. به زودی، بررسی یک فرآیند در بخشی از کارخانه شما در حالی که کیلومترها از مرکز فاصله دارید، به امری عادی بدل خواهد شد.

  • نگاهی به آینده HMI

مهندسان پیشرو حتی در حال بررسی راه‌کارهایی در جهت پیاده‌سازی واقعیت افزوده (AR) و واقعیت مجازی (VR) برای نمایش عملکردهای تولید هستند. از آن جا که داده ها نقشی مهم در صنعت تولید ایفا می کنند، آینده برای HMI بسیار روشن به نظر می رسد. این فناوری ممکن است راه طولانی را طی کرده باشد، اما پتانسیل رشد آن، نامحدود پیش بینی می شود و راهی طولانی نیز پیش روی خود خواهد داشت.

 


نیرو کنترل سامان

از نیکسا بدانید: شرکت طراحی و منهدسی نیرو کنترل سامان


 

برچسب ها:

اتوماسیون صنعتیPLCHMI

دیدگاه شما