HMI แบบฝังตอบสนองความคาดหวังด้านเทคโนโลยีผู้บริโภคในโรงงาน

ในตอนแรก แอปพลิเคชัน HMI แบบฝังส่วนใหญ่มีไว้สำหรับการจัดการงานเฉพาะในอุปกรณ์เครื่องเดียวโดยเฉพาะ HMI แบบฝังทั่วไปจะถูกใช้เพื่อแทนที่ปุ่ม ตัวบ่งชี้ เกจแบบแอนะล็อก และปุ่มหมุนบนแผงควบคุมเครื่องจักรแบบธรรมดา โดยจะสื่อสารกับตัวควบคุมของเครื่อง (โดยปกติคือ Programmable Logic Controller (PLC)) ผ่านลิงก์การสื่อสารแบบอนุกรมความเร็วต่ำ- และจะไม่สื่อสารกับอุปกรณ์ ตัวควบคุม หรือคอมพิวเตอร์อื่นๆ

การเขียนโปรแกรม HMI แบบฝังพื้นฐานเหล่านี้เสร็จสิ้นบนพีซี และโปรแกรมที่คอมไพล์จะถูกดาวน์โหลดไปยัง HMI ผ่านการสื่อสารแบบอนุกรม HMI แบบฝังใช้ระบบปฏิบัติการ (OS) และฮาร์ดแวร์ที่เป็นกรรมสิทธิ์ ซึ่งอาจมีค่าใช้จ่ายสูง เมื่อตั้งโปรแกรมแล้ว HMI ที่ฝังอยู่จะไม่สามารถแก้ไขหรือเปลี่ยนแปลงได้ เว้นแต่จะมีการตั้งโปรแกรมใหม่บนพีซี HMI ถูกปิด และโหลดโปรแกรมใหม่แล้ว

แม้จะมีต้นทุนและข้อจำกัดที่สูง แต่ HMI แบบฝังก็มีการปรับปรุงอย่างมากในด้านความยืดหยุ่น ประสิทธิภาพ และต้นทุนเหนือโซลูชันอินเทอร์เฟซผู้ปฏิบัติงานแบบใช้สายแบบฮาร์ด-ที่มีอยู่

การประหยัดที่สำคัญที่สุดเกิดจากการเลิกใช้อินพุตและเอาต์พุต PLC สำหรับอุปกรณ์อินเทอร์เฟซของผู้ปฏิบัติงานทั้งหมด ด้วยอุปกรณ์อินเทอร์เฟซผู้ปฏิบัติงานที่ติดตั้งแผงเดินสาย- ปุ่มกดทุกปุ่มต้องมีอินพุต PLC แยกที่สอดคล้องกัน ไฟทุกดวงขับเคลื่อนด้วยเอาต์พุต PLC แบบแยก ทุกมิเตอร์ต้องใช้เอาต์พุต PLC แบบอะนาล็อก และทุกปุ่มหมุนและโพเทนชิโอมิเตอร์ทุกอันเชื่อมต่อกับอินพุต PLC แบบอะนาล็อก ไม่เพียงแต่ด้านหน้าจะมีราคาแพงมากเท่านั้น แต่ยังเป็นฝันร้ายอีกด้วย

ด้วยอินเทอร์เฟซผู้ปฏิบัติงานแบบเดินสาย เพียงเพิ่มไฟแสดงสถานะโดยต้องเจาะรูที่แผงด้านหน้าของตัวเครื่อง ติดตั้งไฟและป้ายชื่อ เชื่อมต่อไฟกลับไปที่เอาต์พุต PLC และตั้งโปรแกรม PLC ใหม่ โดยถือว่ามีพื้นที่แผงด้านหน้าเพียงพอและเอาต์พุต PLC สำรอง ในทางตรงกันข้าม งานในการตั้งโปรแกรม HMI และ PLC ใหม่เพื่อเพิ่มสัญลักษณ์ตัวบ่งชี้เพิ่มเติมนั้นค่อนข้างง่าย

สำหรับเครื่องจักรและการใช้งานอื่นๆ ที่ต้องใช้ปุ่ม ไฟ เกจ และปุ่มหมุนหรือโพเทนชิโอมิเตอร์จำนวนมาก-ซึ่งมี PLC I/O ที่สอดคล้องกัน-HMI ที่ฝังไว้จะช่วยประหยัดต้นทุนได้อย่างมาก นอกจากนี้ HMI แบบฝังอาจสามารถนำเสนอคุณสมบัติขั้นสูง เช่น แนวโน้มและการสร้างแผนภูมิ ซึ่งสามารถแทนที่เครื่องบันทึกแผนภูมิได้

วิวัฒนาการ HMI

เพื่อที่จะพัฒนาจากอินเทอร์เฟซผู้ปฏิบัติงานเครื่องจักรพื้นฐานแบบแยกไปสู่ระบบขั้นสูง HMI แบบฝังใช้การเปลี่ยนแปลงทางเทคโนโลยีแบบเดียวกับที่ขับเคลื่อนวิวัฒนาการของระบบ SCADA (เช่น พีซีและระบบปฏิบัติการ Windows)

ในช่วงต้นทศวรรษ 1990 พีซีถูกนำมาใช้ในโรงงานและโรงงาน โดยมักจะโฮสต์ SCADA และซอฟต์แวร์ที่คล้ายกันในห้องควบคุม ต่อมาในศตวรรษ พีซีอุตสาหกรรมได้รับการแนะนำเพื่อให้สามารถโยกย้ายแอปพลิเคชัน HMI ขั้นสูงไปยังพื้นที่โรงงานได้

หลังจากความไม่เต็มใจในตลาดในช่วงแรกเนื่องจากประสิทธิภาพตามเวลาจริงต่ำ-และการรีบูต Windows บ่อยครั้ง HMI ขั้นสูงที่ใช้พีซี-เหล่านี้ก็กลายเป็นมาตรฐานโดยพฤตินัย ส่งเสียงถึงความตายสำหรับ SCADA ที่เป็นกรรมสิทธิ์และระบบ HMI ขั้นสูงอื่นๆ

การปฏิวัติครั้งต่อไปเกิดขึ้นในพื้นที่ที่เกี่ยวข้องของแบนด์วิธและระบบเครือข่าย ด้วยการขยายความสามารถของอีเธอร์เน็ต แบนด์วิดท์จึงเพิ่มขึ้นอย่างมาก ทำให้ระบบสามารถเชื่อมต่อเข้าด้วยกันได้อย่างง่ายดาย จึงยุติไซโลอัตโนมัติ

การเปิดตัวมาตรฐานเครือข่าย เช่น TCP/IP และสถาปัตยกรรม SCADA ที่ใช้พีซีแบบเปิดมากขึ้น- ทำให้อุปกรณ์ระยะไกล เช่น แล็ปท็อปและพีซีในสำนักงาน สามารถเข้าถึงข้อมูลพื้นที่ร้านค้าได้มากขึ้นเรื่อยๆ

หลังจากการเปิดตัว SCADA บนพีซี- การเปิดตัวแพลตฟอร์ม Microsoft Windows CE OS ช่วยให้นักพัฒนาสามารถส่งมอบเครื่องมือและความสามารถมากมายของระบบ SCADA ที่ใช้พีซี- ไปยังอุปกรณ์ระยะไกลที่มีความจุน้อยกว่าที่หลากหลาย เป็นผลให้ผู้จำหน่ายหลายรายแข่งขันกันเพื่อสร้างแพลตฟอร์มที่มีต้นทุนต่ำ- ซึ่งส่งผลให้ราคาฮาร์ดแวร์ลดลง

ในเวลาเดียวกัน อินเทอร์เน็ตได้ปูทางสำหรับการแลกเปลี่ยนข้อมูลระหว่างแพลตฟอร์มฮาร์ดแวร์ที่หลากหลาย รวมถึง HMI แบบฝัง, PLC และระบบ SCADA แพคเกจซอฟต์แวร์ HMI แบบฝังและขั้นสูงเริ่มเสนอการเข้าถึงระยะไกล เริ่มจากเบราว์เซอร์ก่อน จากนั้นจึงมาจากแอปพลิเคชัน นี่เป็นมากกว่าปัจจัยด้านความสะดวกสบาย เนื่องจากการช่วยให้ผู้ปฏิบัติงานและผู้จัดการสามารถดูข้อมูลจากทุกที่ช่วยให้โรงงานทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นโดยใช้แรงงานน้อยลง

ด้วยการนำ Windows CE และผู้สืบทอด Windows แบบฝังมาเป็นระบบปฏิบัติการมาตรฐาน HMI แบบฝังจะมีหน้าตาและการทำงานเหมือนกับแพ็คเกจซอฟต์แวร์ HMI ที่ใช้พีซีขั้นสูง- และ Windows- สำหรับผู้ใช้จำนวนมาก HMI แบบฝังในขณะนี้มีเพียงพอสำหรับแอปพลิเคชันของตน ทำให้พวกเขาสามารถเปลี่ยนจาก HMI ที่ใช้พีซี-ได้ ผลลัพธ์นี้ช่วยประหยัดต้นทุนได้มากเนื่องจากทุกสิ่งที่เกี่ยวข้องกับ HMI แบบฝังมีราคาถูกกว่ามาก รวมถึงซอฟต์แวร์การเขียนโปรแกรม ใบอนุญาตรันไทม์ ค่าธรรมเนียมการบำรุงรักษาซอฟต์แวร์รายปี และแพลตฟอร์มเป้าหมาย

การใช้ HMI ที่ใช้พีซี-ในสภาพแวดล้อมทางอุตสาหกรรมจำเป็นต้องใช้พีซีและจอภาพทางอุตสาหกรรม ด้วย HMI แบบฝัง แพลตฟอร์มที่ได้รับการปรับปรุงทางอุตสาหกรรมสามารถตอบสนองบทบาทเดียวกันได้โดยมีต้นทุนที่ต่ำกว่ามาก ซอฟต์แวร์ HMI แบบฝังตัวสมัยใหม่สามารถอยู่บนแพลตฟอร์มแบบฝังที่มีกำลังการประมวลผล หน่วยความจำ และทรัพยากรฮาร์ดแวร์อื่นๆ ที่จำกัด แต่ยังคงมีคุณลักษณะขั้นสูง เช่น -อินเทอร์เฟซกราฟิกที่เป็นมิตรต่อผู้ใช้ การเข้าถึงระยะไกล และ-การรายงานแบบเรียลไทม์ และแนวโน้มของตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพหลัก

การเข้าถึงระยะไกลและอินเทอร์เฟซผู้ใช้-ที่เป็นมิตร

วิศวกรและผู้ปฏิบัติงานคาดหวังว่าการใช้งานที่ง่ายดายและฟังก์ชันการทำงานแบบเดียวกับที่พวกเขาได้รับจากอุปกรณ์ส่วนบุคคลจะนำเสนอในสภาพแวดล้อมการทำงาน โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อพูดถึง HMI ด้วยสมาร์ทโฟนและแท็บเล็ตในปัจจุบันที่สร้างความคาดหวังให้กับผู้ใช้สำหรับการเชื่อมต่อไร้สาย อินเทอร์เฟซแบบกราฟิก และความคล่องตัวที่เหนือกว่า จึงไม่น่าแปลกใจที่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคจะกลายเป็นกำลังสำคัญใน HMI อุตสาหกรรม ในความเป็นจริง หลายองค์กรกำลังลดต้นทุนด้วยการกำหนดนโยบาย "Bring Your Own Device" (BYOD) ที่อนุญาตให้พนักงานฝ่ายผลิตใช้สมาร์ทโฟนและแท็บเล็ตของตนเองเป็น HMI แบบเคลื่อนที่ได้

ขณะนี้ผู้ใช้ HMI เรียกร้องให้มีอินเทอร์เฟซผู้ปฏิบัติงานแบบครบวงจรในทุกอุปกรณ์ พวกเขาต้องการซอฟต์แวร์ HMI-ไม่ว่าจะแบบฝังหรือแบบพีซี-แบบ- เพื่อมอบประสบการณ์แดชบอร์ดที่เหมือนกันกับฮาร์ดแวร์หลายประเภท ตั้งแต่หน้าจอ HMI แบบฝังไปจนถึงสมาร์ทโฟนและแท็บเล็ต โดยไม่คำนึงถึงระบบปฏิบัติการ

เพื่อเป็นการตอบสนอง ขณะนี้แพ็คเกจซอฟต์แวร์ HMI แบบฝังจำนวนหนึ่งมีความสามารถเหล่านี้ โซลูชันซอฟต์แวร์เหล่านี้สร้างแอปพลิเคชันสำหรับอุปกรณ์ HMI แบบฝังที่สามารถเข้าถึงได้จากพีซี, HMI แบบฝังอื่นๆ สมาร์ทโฟน และแท็บเล็ต

ด้วยการให้การสนับสนุน HTML5 โซลูชัน HMI เหล่านี้จึงสามารถเข้าถึงหน้าจอ HMI หลักได้อย่างง่ายดาย แต่มีขนาดเพื่อให้พอดีกับอุปกรณ์ทุกเครื่องที่รองรับมาตรฐาน HTML5 มาตรฐาน HTML5 ช่วยให้ผู้ใช้ไม่ต้องดาวน์โหลดอินเทอร์เน็ตเบราว์เซอร์ที่ช้าหรือต้องรอเป็นเดือนเพื่อสร้างแอปพลิเคชันสำหรับอุปกรณ์เฉพาะของตน เนื่องจากทำให้ผู้จำหน่ายซอฟต์แวร์ HMI แบบฝังสามารถเผยแพร่แอปพลิเคชันไปยังสมาร์ทโฟนหรือแท็บเล็ตแทบทุกชนิดได้อย่างรวดเร็ว เนื่องจากนโยบาย BYOD แพร่หลายมากขึ้น การสนับสนุน HTML5 จึงกลายเป็นข้อกำหนด เนื่องจากพนักงานใช้อุปกรณ์หลายเครื่องในที่ทำงานและต้องการแอปพลิเคชันที่มีประสิทธิภาพเหนือกว่าเบราว์เซอร์

ไม่เพียงแต่ข้อมูลจะต้องถูกนำเสนอในลักษณะเดียวกันบนอุปกรณ์ต่างๆ เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของพนักงาน แต่ยังต้องเข้าถึงและจัดการได้ง่ายอีกด้วย แม้ว่าเทคโนโลยีมัลติทัช-อาจดูเหมือนเป็นคุณลักษณะ "ฉันก็เหมือนกัน" แต่จริงๆ แล้วช่วยให้ผู้ใช้ดำเนินการคำสั่งได้เร็วกว่าหน้าจอสัมผัส-แบบสัมผัสเดียวแบบเดิมๆ ถึงสามเท่า

เนื่องจากมีการใช้อุปกรณ์มือถือมากขึ้นในการดึงข้อมูล ผู้ใช้จึงจำเป็นต้องมีวิธีที่คุ้นเคยและรวดเร็วในการโต้ตอบกับข้อมูล มัลติ-ระบบสัมผัสนำความสามารถที่คุ้นเคยของสมาร์ทโฟนและแท็บเล็ตมาสู่การใช้งานทางอุตสาหกรรม เช่น การเลื่อน การซูม การหมุนวัตถุ และการเจาะลึก-ลง แทนที่จะเสียเวลาอันมีค่าในการเคลื่อนย้ายไปมาระหว่างหน้าจอด้วย-เมนูแบบเลื่อนลงและคำสั่งในกรณีฉุกเฉิน ผู้ใช้มัลติทัช-สามารถค้นหาข้อมูลที่จำเป็น จากนั้นซูมเข้าในพื้นที่ปัญหาและทำการเปลี่ยนแปลงได้ในไม่กี่วินาที

อนาคตอยู่รอบตัวเรา

ความก้าวหน้าใน HMI ได้ขยายขอบเขตของอุปกรณ์อินเทอร์เฟซระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรม และเมื่อแอปพลิเคชันต่างๆ ได้รับการบูรณาการมากขึ้น ก็เป็นไปได้ว่าวันหนึ่งอาจถูกแทนที่ด้วยคำศัพท์ใหม่ เช่น การแสดงภาพ ความเป็นไปได้นี้อาจยิ่งใหญ่กว่านี้อีกเมื่อพูดถึง HMI แบบฝัง

วันเวลาของ HMI ที่แยกเดี่ยว มีราคาแพง และเป็นกรรมสิทธิ์ซึ่งมีฟังก์ชันการทำงานที่จำกัดและการเข้าถึงโดยผู้ใช้เพียงหน้าเครื่องเท่านั้นกำลังสิ้นสุดลงอย่างรวดเร็ว แอปพลิเคชัน HMI แบบฝังในปัจจุบันมีความสามารถมากมายของ SCADA และระบบ HMI ขั้นสูงอื่นๆ แต่มีจุดราคาที่น่าดึงดูดกว่ามาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานพื้นโรงงาน-ที่ต้องการแพลตฟอร์มที่ได้รับการปรับปรุงทางอุตสาหกรรม

แม้ว่าในบางกรณีผู้ปฏิบัติงานจะยังคงต้องการผู้ปฏิบัติงานในโรงงาน แต่การแพร่กระจายของอุปกรณ์ HMI ระยะไกลที่สื่อสารกับผู้ควบคุมในพื้นที่และ HMI จะเพิ่มความคล่องตัวและประสิทธิผลของพนักงานอย่างมาก อนาคตนี้จะไม่มาแทนที่ความต้องการของมนุษย์ แต่จะเพิ่มการเข้าถึงในโรงงานและพื้นที่โรงงานหลายแห่งอย่างมาก ช่วยให้พวกเขาใช้ความเชี่ยวชาญได้อย่างรวดเร็วเพื่อปรับปรุงการดำเนินงานตามความจำเป็น