Panel HMI czyli panel operatorski.

Panel HMI

Panel HMI (ang. Human Machine Interface) zwany jest inaczej panelem operatorskim lub sterowniczym. Jest to urządzenie elektryczne umożliwiające kontrolę innych urządzeń elektrycznych, realizujących pewne procesy, np. technologiczne lub produkcyjne. Jego głównym zadaniem jest komunikacja człowieka z maszyną. W skład panelu operatorskiego mogą wchodzić przełączniki, potencjometry, liczniki i wyświetlacze. Nowoczesny panel HMI składa się z graficznego ekranu dotykowego, na którym odwzorowany jest schemat maszyny lub procesu produkcyjnego bądź technologicznego.

Panel HMI
Panel HMI – dotykowy, kolorowy panel operatorski.

Panel HMI to nie tylko nowoczesny wyświetlacz dotykowy, ale także tradycyjny pulpit sterowniczy:

Panel operatorski
Panel operatorski – wykonanie tradycyjne.

Nowoczesne panele HMI z wyświetlaczami różnią się od siebie interfejsem użytkownika. Niektóre posiadają tylko klawisze funkcyjne, którym można przypisać dowolne funkcje, ale ekran nie jest dotykowy i wyświetla jedynie znaki alfanumeryczne. Inne posiadają jedynie ekran dotykowy – kolorowy lub monochromatyczny, ale da się na nich wyświetlić niemal wszystko, łącznie z filmami. Do wyboru mamy również różne wielkości przekątnych ekranu, które zaczynają się od około 2″ a kończąc na ponad 15″.

Panel HMI
Panel HMI – różne wielkości ekranów.

Panel HMI programuje się podobnie jak sterownik PLC. Przeważnie w zestawie dostajemy oprogramowanie i przewód do programowania (o to radzę dopytać przed zakupem). Producenci oferują zestawy gotowych grafik, które można użyć podczas programowania lub można zaimplementować własne. Od programisty zależy jak będzie wyglądać interfejs, czy będzie on czytelny dla obsługi, co się ma stać np. podczas wystąpienia awarii. Spotkałem się z różnymi wykonaniami. Jedne były bardzo dobre i wszystko było bardzo intuicyjne, a przy innych nieraz musiałem się zastanowić co autor miał na myśli. Z doświadczenia widzę, że im mniej rozbudowane schematy graficznie, tym lepiej. Podobnie jak w oprogramowaniu SCADA dobrze jest przyjąć jakąś standaryzację np. oznaczenia działających urządzeń na zielono, gotowych do pracy na żółto i tych które uległy awarii na czerwono. Gdy w układzie z panelem operatorskim i sterownikiem PLC współpracuje SCADA, wtedy stany alarmowe pobierane są ze sterownika lub z panelu i odwzorowane są na SCADA. Bardzo ważną cechą, która powinna być dostępna jest wybór trybu pracy pomiędzy ręcznym a automatycznym. Obsługa musi mieć możliwość przetestowania każdego z urządzeń w trybie ręcznym.

Sterownik PLC zintegrowany z panelem operatorskim.

W sprzedaży dostępne są również rozwiązania hybrydowe: sterowniki PLC zintegrowane z panelami HMI:

Sterownik PLC z panel operatorskim.
Sterownik PLC z panel operatorskim.

W przypadku prostych maszyn i urządzeń, gdzie całą elektrykę, automatykę jesteśmy w stanie upchnąć w szafę, która jest przy maszynie, jest to rozwiązanie idealne. Sterownik nie zajmuje nam dodatkowego miejsca, stopień ochrony sterownika od strony panelu jest zazwyczaj dużo większy niż całego urządzenia, więc z powodzeniem może on być  zainstalowany na elewacji szafy sterowniczej.  Inaczej się przestawia sytuacja, gdy sterownik z całą automatyką znajduje się w pomieszczeniu rozdzielni technologicznej, a panel ma być dostępny dla obsługi na hali, blisko urządzenia wykonawczego – w takiej sytuacji lepszym wydaje się rozwiązanie, gdzie te dwa urządzenia działają niezależnie.

Źródło: wikipedia.

SCADA – wizualizacja procesów technologicznych

SCADA (ang. Supervisory Control And Data Acquisition) – jest to oprogramowanie służące do nadzorowania procesów technologicznych i produkcyjnych. Za jego pomocą możliwa jest wizualizacja – podgląd procesów, sterowanie, wyświetlanie alarmów oraz archiwizacja danych.

Termin SCADA zwykle odnosi się do systemu komputerowego, który pełni rolę nadrzędną w stosunku do sterowników PLC i innych urządzeń. Na ogół to sterowniki PLC połączone są bezpośrednio z urządzeniami wykonawczymi (zawory, pompy itp.) i pomiarowymi (czujniki temperatury, poziomu itp.) i zbierają aktualne dane z obiektu oraz wykonują automatyczne algorytmy sterowania i regulacji. Za pośrednictwem sterowników PLC dane trafiają do systemu komputerowego i tam są archiwizowane oraz przetwarzane na formę bardziej przyjazną dla użytkownika. Operatorzy systemu zadają generalne parametry procesu lub prowadzą proces w trybie ręcznym. [żródło: wikipedia]

SCADA - wizualizacja procesu
SCADA – wizualizacja procesu

W automatyce procesowej funkcję wykonawczą pełnią zazwyczaj sterowniki PLC, mają one też za zadanie wykonywania głównego programu, który steruje procesem technologicznym. Ich przewaga nad zwykłymi PC-tami lub komputerami przemysłowymi jest bardzo duża. Głównie dlatego, że zostały one specjalnie do tego celu zaprojektowane. Posiadają szereg wejść/wyjść zarówno cyfrowych, jak i analogowych, posiadają protokoły komunikacyjne (ModBus, Profibus, CANbus itp.). Komputery PC korzystają z systemów operacyjnych, które nierzadko narażone są na zewnętrzne ataki, wirusy itp. Z punktu widzenia procesów przemysłowych są krótko mówiąc bardziej zawodne niż sterowniki PLC. Problem pojawia się, gdy w zakładzie mamy kilka odrębnych systemów, które co prawda pracują niezależnie od siebie, ale razem tworzą ciąg technologiczny ściśle powiązany ze sobą (np. awaria jednego wpływa na zatrzymanie pozostałych). W takim przypadku SCDA jest niezastąpionym narzędziem.

Wyobraźmy sobie sytuację, że w zakładzie mamy 10 sterowników PLC, z 10 panelami operatorskimi i że sekcje te są znacznie do siebie oddalone. Gdybyśmy nie mieli wizualizacji w postaci SCADA -y i gdyby z jakiegoś powodu cały proces się automatycznie wyłączył, to nie wiedzielibyśmy która sekcja uległa awarii. Teoretycznie każda z nich mogłaby być nadzorowana przez operatora, który by odpowiednio reagował, ale to jak wiadomo podnosi koszty produkcyjne. Spięcie wszystkiego w jeden system powoduje, że nad wszystkim może czuwać jeden człowiek. W chwili pojawienia się alarmu może szybko zareagować.

SCADA daje nam jeszcze jedną przydatną funkcję, potrafi archiwizować pomiary z czujników lub urządzeń i przedstawiać je w postaci wykresów graficznych. W swojej obecnej pracy nieraz zdarzyło mi się wrócić do danych, które wystąpiły kilka dni wcześniej.

SCADA wykres
SCADA wykres

Jeśli komuś w Was zdarzy się kiedyś tworzyć SCADA dla inwestora, to należy pamiętać, żeby do końca nie „ułatwiać” pracy obsłudze. Tzn. odradzałbym umieszczania kasowania alarmów poprzez PC. Jeśli wystąpi sytuacja awaryjna, to lepiej żeby operator przeszedł się na halę i najpierw sprawdził co się stało, a później kasował alarmy. Dobrze jest natomiast umieścić możliwość zmiany parametrów pracy, np. zwiększenie lub zmniejszenie wydajność układu, itp.

 

SCADA
SCADA

Wizualizację tworzy się z gotowej biblioteki urządzeń i od programisty zależy jak ona będzie wyglądać. Przyjęło się że urządzenia działające mają kolor zielony, gotowe do pracy żółty, a te które uległy awarii czerwony.