ขั้นแรก บทนำ HMI
HMI เป็นตัวย่อของ HumanMachineInterface หรือที่เรียกกันว่า human-machine interface" หรือเรียกอีกชื่อหนึ่งว่า human-machine interface ส่วนติดต่อเครื่องจักรของมนุษย์- (หรือที่เรียกว่าส่วนติดต่อผู้ใช้หรือส่วนติดต่อผู้ใช้) เป็นสื่อกลางของการโต้ตอบและการแลกเปลี่ยนข้อมูลระหว่างระบบและผู้ใช้ ซึ่งทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงระหว่างรูปแบบข้อมูลภายในกับรูปแบบที่มนุษย์ยอมรับได้ ไม่ว่าจะเกี่ยวข้องกับการแลกเปลี่ยนข้อมูลคอมพิวเตอร์ของมนุษย์-ในด้านอินเทอร์เฟซคอมพิวเตอร์ของมนุษย์ก็ตาม
ประการที่สองประเภทอินเทอร์เฟซของ HMI
HMI มีอินเทอร์เฟซหลายประเภท ได้แก่ RS232, RS485, CAN, อินเทอร์เฟซเครือข่าย RJ45
เช่น ในโรงงาน เราต้องเก็บข้อมูลอุณหภูมิ ความชื้น และสภาพเครื่องจักรของโรงงานในแต่ละพื้นที่ของโรงงานและข้อมูลอื่นๆ ผ่านตัวควบคุมหลักเพื่อตรวจสอบและบันทึกพารามิเตอร์เหล่านี้ และในกรณีที่เกิดเงื่อนไขที่ไม่คาดคิดก็สามารถจัดการได้ นี่เป็นการใช้งาน SCADA / HMI โดยทั่วไป
โดยทั่วไป ระบบ HMI ต้องมีความสามารถพื้นฐานหลายประการ:
การแสดงแนวโน้มข้อมูลแบบเรียลไทม์-- เพื่อบันทึกข้อมูลที่แสดงบนหน้าจอทันที
การบันทึกข้อมูลอัตโนมัติ- จัดเก็บข้อมูลลงในฐานข้อมูลโดยอัตโนมัติเพื่อดูในภายหลัง
การแสดงแนวโน้มข้อมูลในอดีต- แสดงภาพข้อมูลในฐานข้อมูล
การสร้างและการพิมพ์รายงาน- ข้อมูลสามารถแปลงเป็นรูปแบบรายงานและพิมพ์ออกมาได้
การควบคุมอินเทอร์เฟซแบบกราฟิก- ผู้ปฏิบัติงานสามารถควบคุมเครื่องจักรและอุปกรณ์อื่นๆ ได้โดยตรงผ่านอินเทอร์เฟซแบบกราฟิก
การสร้างและการบันทึกสัญญาณเตือน- ผู้ใช้สามารถกำหนดเงื่อนไขสำหรับการสร้างสัญญาณเตือนบางอย่าง เช่น อุณหภูมิที่มากเกินไปหรือความดันเกินค่าเกณฑ์ ในเงื่อนไขดังกล่าว ระบบจะสร้างสัญญาณเตือนเพื่อแจ้งให้ผู้ปฏิบัติงานจัดการ
HMI ของมนุษย์-สรุป HMI อินเทอร์เฟซเครื่องจักรของจุดความรู้หลัก 8 ประการ
ประการที่สาม องค์ประกอบและหลักการทำงานของผลิตภัณฑ์อินเทอร์เฟซสำหรับมนุษย์-HMI
ผลิตภัณฑ์ HMI ประกอบด้วยสองส่วน: ฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ ส่วนฮาร์ดแวร์ประกอบด้วยโปรเซสเซอร์ หน่วยแสดงผล หน่วยอินพุต อินเทอร์เฟซการสื่อสาร หน่วยจัดเก็บข้อมูล ฯลฯ ประสิทธิภาพของโปรเซสเซอร์จะกำหนดประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์ HMI และเป็นหน่วยหลักของ HMI ตามระดับต่างๆ ของผลิตภัณฑ์ HMI โปรเซสเซอร์สามารถเลือกได้ 8 บิต 16 บิต 32 บิต โดยทั่วไปซอฟต์แวร์ HMI จะแบ่งออกเป็นสองส่วน คือ ทำงานในฮาร์ดแวร์ HMI ในซอฟต์แวร์ระบบ และทำงานบนพีซีภายใต้ซอฟต์แวร์กำหนดค่าหน้าจอระบบปฏิบัติการ Windows ผู้ใช้ต้องใช้ซอฟต์แวร์กำหนดค่าหน้าจอ HMI เพื่อสร้าง "ไฟล์โครงการ" ก่อน จากนั้นจึงใช้พอร์ตการสื่อสารแบบอนุกรมของผลิตภัณฑ์ PC และ HMI เพื่อเตรียม "ไฟล์โครงการ" ที่ดาวน์โหลดไปยังโปรเซสเซอร์ HMI เพื่อเรียกใช้
ประการที่สี่ ฟังก์ชันพื้นฐานของผลิตภัณฑ์อินเทอร์เฟซสำหรับมนุษย์-HMI
(1) การแสดงสถานะอุปกรณ์
(2) ข้อมูล การป้อนข้อความ การพิมพ์ (3) การจัดเก็บสูตรการผลิตการผลิตอุปกรณ์
(3) การจัดเก็บสูตรการผลิต การบันทึกข้อมูลการผลิตอุปกรณ์
(4) ตรรกะอย่างง่ายและการดำเนินการเชิงตัวเลข
(5) สามารถเชื่อมต่อกับเครือข่ายอุปกรณ์ควบคุมอุตสาหกรรมที่หลากหลาย
ประการที่ห้า ตัวชี้วัดการเลือกผลิตภัณฑ์อินเทอร์เฟซสำหรับมนุษย์ของ HMI-
(1) ขนาดและสีการแสดงผล ความละเอียด
2) ประสิทธิภาพความเร็วโปรเซสเซอร์ของ HMI
(3) โหมดอินพุต: หน้าจอสัมผัสหรือแป้นพิมพ์เมมเบรน
(4) ความจุหน้าจอ โปรดใส่ใจกับหน่วยความจุที่มีป้ายกำกับของผู้ผลิตคือไบต์หรือบิต
(5) ประเภทและจำนวนพอร์ตการสื่อสารว่าจะรองรับฟังก์ชันการพิมพ์หรือไม่
หก ความรู้เกี่ยวกับอินเทอร์เฟซเครื่องจักร-ของมนุษย์เกี่ยวกับ HMI 8
1. HMI สามารถเชื่อมต่อกับ PLC เท่านั้นได้หรือไม่
ไม่เป็นเช่นนั้น ผลิตภัณฑ์ HMI ได้รับการออกแบบมาเพื่อแก้ปัญหาปฏิสัมพันธ์ระหว่างมนุษย์กับคอมพิวเตอร์ PLC- ที่เกิดขึ้น แต่ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์และเทคโนโลยีวงจรดิจิทัล อุปกรณ์ควบคุมอุตสาหกรรมจำนวนมากได้รับการติดตั้งด้วยความสามารถในการสื่อสารแบบอนุกรม ตราบใดที่มีความสามารถในการสื่อสารแบบอนุกรมของอุปกรณ์ควบคุมอุตสาหกรรม เช่น ตัวแปลงความถี่ เครื่องควบคุมความเร็ว DC เครื่องมือวัดอุณหภูมิ โมดูลการรับข้อมูลแบบดิจิทัล ฯลฯ ก็สามารถเชื่อมต่อกับผลิตภัณฑ์ HMI เพื่อให้บรรลุการทำงานของ ปฏิสัมพันธ์ของมนุษย์-กับคอมพิวเตอร์
2. HMI กับสิ่งที่มักเรียกว่า "หน้าจอสัมผัส" แตกต่างกันอย่างไร?
พูดอย่างเคร่งครัดทั้งสองมีความแตกต่างกันโดยพื้นฐาน เนื่องจาก "หน้าจอสัมผัส" เป็นเพียงส่วนฮาร์ดแวร์ที่อาจใช้ในผลิตภัณฑ์อินเทอร์เฟซสำหรับมนุษย์- จึงเป็นทางเลือกแทนส่วนเมาส์และแป้นพิมพ์ของฟังก์ชัน ซึ่งติดตั้งไว้ที่ด้านหน้าของจอแสดงผลของอุปกรณ์อินพุต ในขณะที่ผลิตภัณฑ์อินเทอร์เฟซสำหรับมนุษย์-เป็นอุปกรณ์โต้ตอบกับคอมพิวเตอร์ประเภทหนึ่ง-ที่ประกอบด้วยฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ ในอุตสาหกรรม ผู้คนมักจะมีฟังก์ชันป้อนข้อมูลแบบสัมผัสของผลิตภัณฑ์-อินเทอร์เฟซเครื่องจักรของมนุษย์ที่เรียกว่า "หน้าจอสัมผัส" แต่นี่ไม่ใช่ทางวิทยาศาสตร์
3. มีระบบปฏิบัติการในผลิตภัณฑ์ HMI หรือไม่?
ผลิตภัณฑ์อินเทอร์เฟซสำหรับมนุษย์-ใดๆ ก็ตามมีชิ้นส่วนซอฟต์แวร์ระบบ ซอฟต์แวร์ระบบทำงานในโปรเซสเซอร์ HMI รองรับฟังก์ชันการทำงานหลายอย่าง- โปรเซสเซอร์จำเป็นต้องมีระบบปฏิบัติการขนาดเล็กเพื่อจัดการการทำงานของซอฟต์แวร์ระบบ ผลิตภัณฑ์ HMI ประสิทธิภาพสูงที่ใช้แท็บเล็ตพีซี- โดยทั่วไปแล้วจะใช้ WinCE, Linux และระบบปฏิบัติการแบบฝังตัวอื่นๆ-ตามวัตถุประสงค์ทั่วไป
4. HMI และซอฟต์แวร์กำหนดค่าแตกต่างกันอย่างไร?
ผลิตภัณฑ์ HMI ซึ่งมักเรียกกันว่า "หน้าจอสัมผัส" รวมถึงฮาร์ดแวร์ HMI และซอฟต์แวร์กำหนดค่าหน้าจอพิเศษที่เกี่ยวข้อง โดยทั่วไปแล้ว ผู้ผลิตฮาร์ดแวร์ HMI หลายรายจะใช้ซอฟต์แวร์กำหนดค่าหน้าจอที่แตกต่างกัน โดยเชื่อมต่อกับอุปกรณ์ประเภทหลักคือ PLC ซอฟต์แวร์กำหนดค่าทำงานบนแพลตฟอร์มฮาร์ดแวร์พีซี ระบบปฏิบัติการ Windows ภายใต้ผลิตภัณฑ์ซอฟต์แวร์เครื่องมือทั่วไป และพีซีหรือเครื่องควบคุมอุตสาหกรรมยังสามารถประกอบด้วยผลิตภัณฑ์ HMI ซอฟต์แวร์การกำหนดค่าทั่วไปเพื่อรองรับอุปกรณ์ที่หลากหลาย เช่น PLC บอร์ด PC มิเตอร์ อินเวอร์เตอร์ โมดูล และอุปกรณ์อื่นๆ ที่หลากหลาย และเนื่องจากประสิทธิภาพของแพลตฟอร์มฮาร์ดแวร์ของพีซีนั้นแข็งแกร่ง (ส่วนใหญ่จะตอบสนองต่อความเร็วและความจุในการจัดเก็บข้อมูล) ซอฟต์แวร์การกำหนดค่าทั่วไปจึงมีฟังก์ชันที่แข็งแกร่งมาก ซึ่งใช้ได้กับระบบตรวจสอบขนาดใหญ่-
5. สามารถเชื่อมต่ออุปกรณ์ที่มีฟังก์ชั่นการสื่อสารกับผลิตภัณฑ์ HMI ได้หรือไม่?
มันควรจะเป็นเช่นนั้น เนื่องจากผลิตภัณฑ์ HMI ทั่วไปมีไดรเวอร์การสื่อสารอุปกรณ์ที่ใช้กันทั่วไปจำนวนมากให้เลือก โดยทั่วไป ตราบใดที่ซอฟต์แวร์กำหนดค่าหน้าจอในอินเทอร์เฟซ HMI เพื่อเลือกและเชื่อมต่ออุปกรณ์ที่สอดคล้องกับไดรเวอร์การสื่อสาร คุณสามารถทำการเชื่อมต่อการสื่อสารระหว่าง HMI และอุปกรณ์ได้ หากซอฟต์แวร์กำหนดค่าของผลิตภัณฑ์ HMI ที่เลือกไม่มีไดรเวอร์การสื่อสารสำหรับอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อ ผู้ใช้สามารถแจ้งให้ผู้ผลิตผลิตภัณฑ์ HMI ทราบถึงประเภทของพอร์ตการสื่อสารและเนื้อหาของโปรโตคอลของอุปกรณ์ที่จะเชื่อมต่อ และขอให้ผู้ผลิต HMI เตรียมไดรเวอร์การสื่อสารสำหรับอุปกรณ์ในนามของผู้ผลิต
6. PC plus touch screen สามารถสื่อสารโดยตรงกับ PLC เพื่อให้ฟังก์ชัน HMI สมบูรณ์ได้หรือไม่
แน่นอน. อย่างไรก็ตาม เรายังจำเป็นต้องเตรียมซอฟต์แวร์ HMI ที่เกี่ยวข้องเพื่อทำให้พีซีกลายเป็นผลิตภัณฑ์ HMI จริง
7. HMI สามารถเชื่อมต่อกับอุปกรณ์อื่น ๆ ผ่านทางพอร์ตการสื่อสารแบบอนุกรมมาตรฐานเท่านั้น?
ในกรณีส่วนใหญ่จะเป็นเช่นนี้ อย่างไรก็ตาม ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์และวงจรดิจิทัล ความสามารถในการเชื่อมต่อของผลิตภัณฑ์ HMI ก็แข็งแกร่งขึ้นเรื่อยๆ นอกเหนือจากอินเทอร์เฟซการสื่อสารแบบอนุกรม (RS232, RS422/RS485) แบบดั้งเดิมแล้ว ผลิตภัณฑ์ HMI บางชนิดยังมีพอร์ตเครือข่าย พอร์ตขนาน พอร์ต USB และอินเทอร์เฟซข้อมูลอื่นๆ โดยสามารถมีพอร์ตเครือข่าย พอร์ตขนาน พอร์ต USB และอินเทอร์เฟซอื่นๆ ที่เชื่อมต่อกับอุปกรณ์ควบคุมอุตสาหกรรมเพื่อให้เกิดการโต้ตอบระหว่างมนุษย์-กับเครื่องจักรของอุปกรณ์
8. แนวโน้มการพัฒนาในอนาคตของอินเทอร์เฟซของเครื่องจักร-ของมนุษย์เป็นอย่างไร
ด้วยการพัฒนาวงจรดิจิทัลและเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ อนาคตของผลิตภัณฑ์อินเทอร์เฟซสำหรับมนุษย์-ในฟังก์ชันการแบ่งส่วนสูง กลาง และต่ำจะชัดเจนน้อยลงเรื่อยๆ ฟังก์ชัน HMI จะสมบูรณ์มากขึ้นเรื่อยๆ 5.7 นิ้วเหนือผลิตภัณฑ์ HMI จะแสดงสีทั้งหมด อายุการใช้งานหน้าจอจะนานขึ้น เนื่องจากการลดต้นทุนของฮาร์ดแวร์คอมพิวเตอร์ ผลิตภัณฑ์ HMI จะเป็น-คอมพิวเตอร์พีซีแบบจอแบนสำหรับฮาร์ดแวร์ HMI สำหรับผลิตภัณฑ์ระดับไฮเอนด์- เนื่องจากผลิตภัณฑ์ระดับไฮเอนด์-นี้ในด้านความเร็วของโปรเซสเซอร์ ความจุในการจัดเก็บ ประเภทและจำนวนอินเทอร์เฟซการสื่อสาร ความสามารถด้านเครือข่าย การแบ่งปันทรัพยากรซอฟต์แวร์มีข้อได้เปรียบที่มากขึ้นในทิศทางการพัฒนาผลิตภัณฑ์ HMI ในอนาคต แน่นอนว่า ผลิตภัณฑ์ HMI ขนาดเล็ก (ขนาดจอแสดงผลน้อยกว่า 5.7 นิ้ว) เนื่องจากข้อได้เปรียบในด้านขนาดและราคา พร้อมด้วยการเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานเพิ่มเติม (เช่น การเพิ่มฟังก์ชัน IO) จะถูกใช้กันอย่างแพร่หลายในเครื่องจักรและอุปกรณ์ขนาดเล็กสำหรับ-แอปพลิเคชันการโต้ตอบกับคอมพิวเตอร์ของมนุษย์