ความรู้ทั่วไปเกี่ยวกับ HMI สำหรับผู้เริ่มต้นนั้นถือเป็นความรู้เบื้องต้น ผลิตภัณฑ์ประกอบด้วยสองส่วน ได้แก่ ฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ ส่วนฮาร์ดแวร์ของโปรเซสเซอร์ หน่วยแสดงผล หน่วยอินพุต อินเทอร์เฟซการสื่อสาร หน่วยจัดเก็บข้อมูล เป็นต้น โดยทั่วไปซอฟต์แวร์ HMI จะแบ่งออกเป็นสองส่วน นั่นคือ ทำงานในฮาร์ดแวร์ HMI ในซอฟต์แวร์ระบบและทำงานในพีซีภายใต้ซอฟต์แวร์กำหนดค่าหน้าจอระบบปฏิบัติการ Windows บทความนี้จะแนะนำความรู้ทั่วไป 10 ประการเกี่ยวกับอินเทอร์เฟซระหว่างมนุษย์กับเครื่องจักรโดยละเอียด
อินเทอร์เฟซระหว่างมนุษย์กับเครื่องจักร (Human Machine Interaction หรือเรียกสั้นๆ ว่า HMI)
คำศัพท์ที่ใช้กันทั่วไป: หน้าจอสัมผัส, HMI, อินเทอร์เฟซระหว่างมนุษย์กับเครื่องจักร
ฟังก์ชันพื้นฐานของผลิตภัณฑ์อินเทอร์เฟซระหว่างมนุษย์กับเครื่องจักรและตัวบ่งชี้การเลือก
(1) ฟังก์ชั่นพื้นฐาน:
จอแสดงสถานะการทำงานของอุปกรณ์ เช่น ตัวบ่งชี้ ปุ่ม ข้อความ กราฟิก เส้นโค้ง ฯลฯ ; ข้อมูล การดำเนินการป้อนข้อความ การพิมพ์ออกมา
การจัดเก็บสูตรการผลิต, บันทึกข้อมูลการผลิตอุปกรณ์;
ตรรกะง่ายๆ และการดำเนินการเชิงตัวเลข
สามารถเชื่อมต่อกับระบบเครือข่ายอุปกรณ์ควบคุมอุตสาหกรรมได้หลากหลาย
(2) ตัวบ่งชี้การเลือก:
ขนาดและสีของจอภาพ,ความละเอียด;
ประสิทธิภาพความเร็วของโปรเซสเซอร์ของ HMI;
วิธีการป้อนข้อมูล - หน้าจอสัมผัส หรือ แป้นพิมพ์เมมเบรน;
ความจุในการเก็บข้อมูลบนหน้าจอ - หน่วยความจุเป็นไบต์ หรือ บิต
ชนิดและจำนวนพอร์ตการสื่อสาร ว่าจะรองรับฟังก์ชั่นการพิมพ์ ฯลฯ
(3) การจำแนกประเภทผลิตภัณฑ์:
ผลิตภัณฑ์หลัก: ประเภทอินพุตแบบเมมเบรน ขนาดจอแสดงผลโดยทั่วไปจะน้อยกว่า 6 นิ้ว
ผลิตภัณฑ์ระดับกลาง: ประเภทอินพุตแบบหน้าจอสัมผัส ขนาดหน้าจอโดยทั่วไปใหญ่กว่า 6 นิ้ว
ผลิตภัณฑ์ขั้นสูง: ประเภทอินพุตคอมพิวเตอร์ ขนาดจอแสดงผลโดยทั่วไปจะใหญ่กว่าสิบนิ้ว
ขั้นตอนการใช้งาน HMI เป็นประจำ
(1) กำหนดข้อกำหนดของงานการตรวจสอบและเลือกผลิตภัณฑ์ HMI ที่เหมาะสม
(2) แก้ไข "ไฟล์โครงการ" ด้วยซอฟต์แวร์กำหนดค่าหน้าจอบนพีซี
(3) ทดสอบและบันทึก "ไฟล์โครงการ" ที่แก้ไขแล้ว
(4) พีซีที่เชื่อมต่อกับฮาร์ดแวร์ HMI ดาวน์โหลด "ไฟล์โครงการ" ไปยัง HMI
(5) เชื่อมต่อ HMI และตัวควบคุมอุตสาหกรรม (เช่น PLC เครื่องมือวัด ฯลฯ) เพื่อให้เกิดปฏิสัมพันธ์ระหว่างมนุษย์กับคอมพิวเตอร์
ความแตกต่างระหว่างอินเทอร์เฟซระหว่างมนุษย์กับเครื่องจักร (HMI) และสิ่งที่มักเรียกกันว่า "หน้าจอสัมผัส" คืออะไร?
หากพูดกันตามจริงแล้ว ทั้งสองอย่างนี้มีความแตกต่างกันโดยพื้นฐาน เนื่องจาก "จอสัมผัส" เป็นเพียงอินเทอร์เฟซระหว่างมนุษย์กับเครื่องจักรเท่านั้น จึงสามารถใช้ผลิตภัณฑ์ในส่วนฮาร์ดแวร์ได้ โดยเป็นทางเลือกแทนส่วนเมาส์และคีย์บอร์ดของฟังก์ชันที่ติดตั้งไว้ที่ด้านหน้าของจอแสดงผลของอุปกรณ์อินพุต
ผลิตภัณฑ์อินเทอร์เฟซระหว่างมนุษย์กับเครื่องจักรเป็นอุปกรณ์โต้ตอบระหว่างมนุษย์กับเครื่องจักรชนิดหนึ่งซึ่งประกอบด้วยฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ ในอุตสาหกรรม ผู้คนมักมีฟังก์ชันการป้อนข้อมูลแบบสัมผัสของผลิตภัณฑ์อินเทอร์เฟซระหว่างมนุษย์กับเครื่องจักรที่เรียกว่า "หน้าจอสัมผัส" แต่สิ่งนี้ไม่ได้เป็นวิทยาศาสตร์
ความแตกต่างระหว่าง HMI และซอฟต์แวร์การกำหนดค่าคืออะไร
ผลิตภัณฑ์อินเทอร์เฟซระหว่างมนุษย์กับเครื่องจักร มักเรียกว่า "หน้าจอสัมผัส" ซึ่งรวมถึงฮาร์ดแวร์ HMI และซอฟต์แวร์กำหนดค่าหน้าจอพิเศษที่เกี่ยวข้อง โดยทั่วไป ผู้ผลิตฮาร์ดแวร์ HMI แต่ละรายจะใช้ซอฟต์แวร์กำหนดค่าหน้าจอที่แตกต่างกัน โดยเชื่อมต่อกับอุปกรณ์ประเภทหลักคือ PLC
ซอฟต์แวร์กำหนดค่าทำงานบนแพลตฟอร์มฮาร์ดแวร์พีซี ระบบปฏิบัติการ Windows ภายใต้ผลิตภัณฑ์ซอฟต์แวร์เครื่องมือทั่วไป และพีซีหรือเครื่องจักรควบคุมอุตสาหกรรมอาจประกอบด้วยผลิตภัณฑ์ HMI ได้เช่นกัน ซอฟต์แวร์กำหนดค่าทั่วไปเพื่อรองรับอุปกรณ์หลากหลายประเภท เช่น PLC บอร์ดพีซี มิเตอร์ อินเวอร์เตอร์ โมดูล และอุปกรณ์อื่นๆ และเนื่องจากแพลตฟอร์มฮาร์ดแวร์ของพีซีมีประสิทธิภาพที่แข็งแกร่ง (ส่วนใหญ่ตอบสนองต่อความเร็วและความจุในการจัดเก็บ) ซอฟต์แวร์กำหนดค่าทั่วไป และเนื่องจากประสิทธิภาพที่แข็งแกร่งของแพลตฟอร์มฮาร์ดแวร์ของพีซี (ส่วนใหญ่ในความเร็วและความจุในการจัดเก็บ) ฟังก์ชันของซอฟต์แวร์กำหนดค่าทั่วไปจึงแข็งแกร่งขึ้นมาก ซึ่งเหมาะสำหรับระบบตรวจสอบขนาดใหญ่
ผลิตภัณฑ์ HMI มีระบบปฏิบัติการหรือไม่?
ผลิตภัณฑ์ HMI ใดๆ ก็ตามจะมีส่วนของซอฟต์แวร์ระบบ โดยซอฟต์แวร์ระบบจะทำงานในโปรเซสเซอร์ของ HMI ซึ่งรองรับฟังก์ชันมัลติทาสก์กิ้ง และควรมีระบบปฏิบัติการขนาดเล็กในโปรเซสเซอร์เพื่อจัดการการทำงานของซอฟต์แวร์ระบบ ผลิตภัณฑ์ HMI ประสิทธิภาพสูงที่ใช้แท็บเล็ตพีซีโดยทั่วไปจะใช้ WinCE, Linux และระบบปฏิบัติการฝังตัวทั่วไปอื่นๆ
สามารถเชื่อมต่อ HMI กับ PLC เท่านั้นได้หรือไม่
ไม่ใช่เช่นนั้น ผลิตภัณฑ์ HMI ได้รับการออกแบบมาเพื่อแก้ไขปัญหาการโต้ตอบระหว่างมนุษย์กับคอมพิวเตอร์ PLC แต่ด้วยการพัฒนาของเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์และเทคโนโลยีวงจรดิจิทัล อุปกรณ์ควบคุมอุตสาหกรรมจำนวนมากจึงมาพร้อมกับความสามารถในการสื่อสารแบบอนุกรม ดังนั้น ตราบใดที่อุปกรณ์ควบคุมอุตสาหกรรม เช่น ตัวแปลงความถี่ ตัวควบคุมความเร็ว DC เครื่องมือควบคุมอุณหภูมิ โมดูลการรับข้อมูลดิจิทัล มีความสามารถสื่อสารแบบอนุกรม ก็สามารถเชื่อมต่อกับผลิตภัณฑ์ HMI เพื่อรับฟังก์ชันการโต้ตอบระหว่างมนุษย์กับคอมพิวเตอร์ได้
สามารถเชื่อมต่อ HMI เข้ากับอุปกรณ์อื่นผ่านทางพอร์ตการสื่อสารแบบอนุกรมมาตรฐานเท่านั้นได้หรือไม่
ไม่ใช่เช่นนั้น อย่างไรก็ตาม ด้วยการพัฒนาของเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์และวงจรดิจิตอล ความสามารถในการเชื่อมต่อของผลิตภัณฑ์ HMI ก็แข็งแกร่งขึ้นเรื่อยๆ นอกจากอินเทอร์เฟซการสื่อสารแบบอนุกรมแบบดั้งเดิม (RS232, RS422 / RS485) แล้ว ผลิตภัณฑ์อินเทอร์เฟซระหว่างมนุษย์กับเครื่องจักรจำนวนมากยังมีพอร์ตเครือข่าย พอร์ตขนาน พอร์ต USB และอินเทอร์เฟซข้อมูลอื่นๆ ซึ่งสามารถเชื่อมต่อกับพอร์ตเครือข่าย พอร์ตขนาน พอร์ต USB และอินเทอร์เฟซอื่นๆ ของอุปกรณ์ควบคุมอุตสาหกรรมเพื่อให้เกิดการโต้ตอบระหว่างอุปกรณ์ระหว่างมนุษย์กับเครื่องจักร
เป็นความจริงหรือไม่ที่อุปกรณ์ที่มีความสามารถในการสื่อสารสามารถเชื่อมต่อกับผลิตภัณฑ์ HMI ได้เสมอ?
ควรเป็นเช่นนั้น เนื่องจากผลิตภัณฑ์ HMI ทั่วไปมีไดรเวอร์การสื่อสารของอุปกรณ์ที่ใช้กันทั่วไปจำนวนมากให้เลือกใช้ โดยทั่วไป ตราบใดที่ซอฟต์แวร์กำหนดค่าหน้าจอ HMI เลือกและเชื่อมต่ออุปกรณ์ที่สอดคล้องกับไดรเวอร์การสื่อสาร คุณก็สามารถทำการเชื่อมต่อการสื่อสารระหว่าง HMI และอุปกรณ์ให้เสร็จสมบูรณ์ได้ หากซอฟต์แวร์กำหนดค่าของผลิตภัณฑ์ HMI ที่เลือกไม่มีไดรเวอร์การสื่อสารสำหรับอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อ ผู้ใช้สามารถแจ้งผู้ผลิตผลิตภัณฑ์ HMI เกี่ยวกับประเภทของพอร์ตการสื่อสารและเนื้อหาโปรโตคอลของอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อ และขอให้ผู้ผลิต HMI คอมไพล์ไดรเวอร์การสื่อสารสำหรับอุปกรณ์
พีซีที่มีจอแสดงผลสามารถสื่อสารโดยตรงกับ PLC เพื่อทำหน้าที่ของ HMI ได้หรือไม่
แน่นอน อย่างไรก็ตาม พีซียังต้องได้รับการตั้งโปรแกรมด้วยซอฟต์แวร์การกำหนดค่าที่เหมาะสมเพื่อให้พีซีเป็นผลิตภัณฑ์ HMI ที่แท้จริง
แนวโน้มการพัฒนาในอนาคตของ HMI จะเป็นอย่างไร?
ด้วยการพัฒนาของวงจรดิจิทัลและเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ อนาคตของผลิตภัณฑ์ HMI ที่มีฟังก์ชันการแบ่งส่วนสูง กลาง และต่ำ จะมีความชัดเจนน้อยลงเรื่อยๆ ฟังก์ชัน HMI จะมีความสมบูรณ์มากยิ่งขึ้น ผลิตภัณฑ์ HMI ที่มีขนาด 5.7 นิ้วขึ้นไปจะมีจอแสดงผลแบบสีทั้งหมด และหน้าจอจะมีอายุการใช้งานยาวนานขึ้น
เนื่องจากต้นทุนของฮาร์ดแวร์คอมพิวเตอร์ลดลง ผลิตภัณฑ์ HMI จะเป็นคอมพิวเตอร์ PC จอแบนสำหรับฮาร์ดแวร์ HMI สำหรับผลิตภัณฑ์ระดับไฮเอนด์ เนื่องจากผลิตภัณฑ์ระดับไฮเอนด์เหล่านี้ในด้านความเร็วของโปรเซสเซอร์ ความจุในการจัดเก็บ ประเภทและจำนวนของอินเทอร์เฟซการสื่อสาร ความสามารถในการเชื่อมต่อเครือข่าย การแบ่งปันทรัพยากรซอฟต์แวร์มีข้อได้เปรียบที่มากขึ้นในทิศทางการพัฒนาผลิตภัณฑ์ HMI ในอนาคต แน่นอนว่าผลิตภัณฑ์ HMI ขนาดเล็ก (ขนาดจอแสดงผลน้อยกว่า 5.7 นิ้ว) เนื่องจากมีข้อได้เปรียบในด้านขนาดและราคา ด้วยการปรับปรุงการทำงานเพิ่มเติม (เช่น การเพิ่มฟังก์ชัน IO) จะถูกใช้กันอย่างแพร่หลายในเครื่องจักรและอุปกรณ์ขนาดเล็กสำหรับการใช้งานการโต้ตอบระหว่างมนุษย์กับคอมพิวเตอร์
อุตสาหกรรมเครื่องกลบางประเภท เช่น เครื่องมือกล เครื่องจักรสิ่งทอ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ และอุตสาหกรรมอื่นๆ ได้รับการพัฒนาในประเทศมานานหลายทศวรรษ เมื่อเทียบกันแล้ว อุตสาหกรรมเหล่านี้ถือเป็นอุตสาหกรรมที่โตเต็มที่แล้ว ในระยะยาว อุตสาหกรรมเหล่านี้ยังมีความต้องการอัพเกรดอุปกรณ์อีกด้วย ในกระบวนการอัพเกรดนี้ จริงอยู่ที่ผู้ผลิตสินค้าระดับล่างบางรายจะเลิกใช้ผลิตภัณฑ์ที่มีคุณภาพต่ำ แต่ก็มีบริษัทจำนวนมากที่อยู่ในกระบวนการปรับปรุงอุปกรณ์ ความต้องการจะปรับตำแหน่งใหม่เพื่อค้นหาผู้ที่สามารถตอบสนองแผนการพัฒนาของพวกเขาได้ เพื่อช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิตของซัพพลายเออร์อุปกรณ์ของตนเอง
เมื่อพิจารณาจากความต้องการนี้ อนาคตของอินเทอร์เฟซระหว่างมนุษย์กับเครื่องจักรจะเปลี่ยนแปลงไปทั้งในด้านรูปร่าง แนวคิด การใช้งาน และด้านอื่นๆ ของการเปลี่ยนแปลง ซึ่งจะนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงในเทคโนโลยีหลักของเครื่องจักรควบคุมอุตสาหกรรม โดยทั่วไป แนวโน้มการพัฒนาอินเทอร์เฟซระหว่างมนุษย์กับเครื่องจักรในอนาคตมี 6 ประการ ได้แก่ การฝังแพลตฟอร์ม การสร้างแบรนด์ให้เป็นของชาติ ปัญญาประดิษฐ์ แฟชั่นของอินเทอร์เฟซ เครือข่ายการสื่อสาร และการประหยัดพลังงานและการปกป้องสิ่งแวดล้อม