Hmi дисплей что это

Обновлено: 02.07.2024

Содержание

Функциональность

Типовая панель предоставляет пользователю следующую функциональность:

1. Визуализация параметров технологического процесса (или объекта) в текстовом или графическом режимах;

3. Ручное управление с помощью функциональных кнопок или сенсорного экрана;

4. Возможность свободного программирования графики и настройки функциональных клавиш;

5. Построение диаграмм и трендов, отображение сводных отчетов.

В графическом режиме визуализация процесса происходит с помощью интерактивных мнемосхем (см. рис.1). В текстовом режиме процесс отображается в виде строк или, в лучшем случае, в виде специальных таблиц. Очевидно, что текстовый формат представления данных не достаточно нагляден и информативен, поэтому текстовые панели используются все реже и реже.

Архитектура

Аппаратная архитектура панели устроена по подобию обычных персональных компьютеров, только вместо жесткого диска используется Flash-память. Типовая панель состоит из следующих аппаратных компонентов: 32-разрядный RISC-процессор; оперативная память SDRAM небольшого объема; встроенная Flash-EEPROM память для хранения ОС и накопления пользовательских данных; различные слоты расширения и интерфейсы для подключения программатора и/или сети передачи данных.

Характеристики

Можно выделить следующие важные характеристики панелей оператора:

1. Тип и размер экрана. Экран может быть разного разрешения, начиная от миниатюрного 128x128 и кончая внушительным 1024x768 (последнее сопоставимо с офисными ПК). Экран может быт как монохромным, так и цветным, причем количество отображаемых цветов может варьироваться от 16 до 16 млн. Параметры отображения влияют на удобство восприятия информации.

2. Организация управления. Тут вариантов отнюдь немного: или с помощью прозрачного сенсорного экрана, наклеиваемого на ЖК-экран, или с помощью функциональных кнопок и манипуляторов, расположенных на фронтальной стороне. Возможен и комбинированный вариант.

3. Количество поддерживаемых сетевых протоколов. Современные панели имеют встроенную поддержку сразу нескольких коммуникационных протоколов, например, Profibus DP и Industrial Ethernet. Причем на шинах передачи данных панели могут выступать и в качестве мастера, и в качестве слейва.

4. Степень защиты. Для фронтальной части — это, как правило, IP65, для остальной части корпуса — IP20. Наибольшее значение имеет степень защиты именно фронтальной части, что связанно с особенностью монтажа.

5. Быстродействие процессора и объем встроенной Flash-памяти. Эти характеристики определяют максимальный объем прикладной программы визуализации, а также комплексность схем отображения. Общие функциональные возможности панели косвенно зависят от этих характеристик.

В качестве примера на рисунке 1 представлена панель оператора MP370-12 Keys производства Siemens, обладающая следующими характеристиками:

1. Экран (управление): LCD 800x600 / 256 цветов + мембранная клавиатура;

2. Процессор: RISC частотой 250 МГц;

3. ОС: Windows CE;

4. Пользовательская flash-память: 12 Мб;

5. Интерфейсы: RS-232/422/485, MPI, Profibus DP до 12Мбит/с, Ethernet 10/100 Мбит/с;

Найти экран для самодельного девайса — не такая уж проблема: в магазинах лежат тонны ЖК-дисплеев на любой вкус, размер и цвет. Однако далеко не все из них подходят, чтобы сделать удобный графический интерфейс за вечер, да ещё с сенсорным управлением и дополнительными фишками.

Рассказываем, почему для этих целей больше подходят интегрированные дисплеи наподобие Nextion, которые специально заточены для создания интуитивного человеко-машинного интерфейса (англ. Human-Machine Interface, HMI) и сенсорного управления различными DIY-устройствами.

Видеообзор

Кроссплатформенное применение

Часто приходится видеть условное разделение экранов «для Arduino», «для Raspberry Pi» или прочих популярных платформ, которое словно бы обязывает мейкера строго соблюдать правила выбора. В случае с Nextion этих условностей не существует: сенсорные экраны подключаются к любому контроллеру или одноплатнику, лишь бы у него была поддержка интерфейса UART/Serial. То есть, большинство управляющих плат легко подружится с ними.

Встроенная начинка

Дисплеи Nextion спроектированы таким образом, что экран не передаёт массивные графические данные туда-сюда, а обсчитывает их самостоятельно. Именно это позволяет обходиться только управляющими сигналами по UART: нажали на иконку лампочки в меню, сенсорный дисплей обработал событие и отправил оповещение — контроллер вашего умного дома понимает, что нужно включить свет в комнате.

На борту умных дисплеев установлены микроконтроллеры с тактовой частотой от 48 МГц до 108 МГц, которые обеспечивают адекватный отклик и быстродействие при отрисовке различных менюшек, ползунков и индикаторов на экране. Попутно высвобождаются ценные ресурсы основной платформы, которой больше не нужно обрабатывать графику и нажатия тачскрина.

Подключение периферии

Зачастую экран хочется дополнить разными фишками: подключить «пищалку» для подтверждения нажатий или что-то посложнее — например, внешний цифровой термометр. В случае с HMI-дисплеями Nextion у вас есть 8 портов ввода-вывода, куда можно подключить физические кнопки, вншение датчики и дополнительные индикаторы. То есть, при желании умный экран можно смело использовать как самодостаточное устройство без внешнего контроллера.

Редактор интерфейса

Допустим, с железом мы разобрались, но это не отменяет другой проблемы — как запрограммировать великолепие своего интерфейса?

Обычно приходится изрядно напрячься, чтобы отрисовать графические менюшки вручную. Но если у вас под рукой умный дисплей, достаточно воспользоваться фирменным редактором Nextion Editor, чтобы собрать интерфейс из готовых графических элементов. Комбинируйте кнопки, ползунки и виртуальные приборы для гибкого сенсорного управления своей системой.

Сгенерированный интерфейс хранится во внутренней флеш-памяти экрана, куда помещается от 16 до 32 МБ данных в зависимости от модели. Сюда можно залить не только коллекцию любимых обоев от Windows XP, но и сложные элементы с покадровой анимацией, чтобы получить на выходе именно то меню, которое вы задумывали.

Подходящие размеры

Окей, HMI-дисплей — это действительно полезная штука, но впишется ли он в габариты вашего проекта? Экраны Nextion выпускаются с диагоналями от 2,4 дюйма до 7 дюймов. В сущности, это покрывает нужды большинства любительских проектов: модели 2,4–3,5″ подойдут для мобильных девайсов, а 5-7″ — для крупных стационарных панелей управления. При этом винтовое крепление позволяет надёжно закрепить экран в корпусе или на приборной панели вашего устройства.

В итоге

Экраны серии Nextion помогают сделать законченный сенсорный интерфейс меньшими усилиями, поскольку вам не придётся тратить время на отрисовку и программирование графических элементов с нуля, а все вычисления ложатся на встроенную начинку и освобождают ценные ресурсы контроллера. Более того, умные дисплеи можно подружить с любой управляющей платформой, которая поддерживает интерфейс UART, или вовсе превратить в самостоятельное устройство с периферией.

Человеко-машинные интерфейсы (ЧМИ) (англ. Human-machine interface, HMI) доступны с различными аппаратными и программными функциями. Пользователи должны осуществлять выбор SCADA HMI панели оператора отталкиваясь от конкретного проекта автоматизации и его функциональности.

Конечный заказчик ожидает получить интуитивно понятный интерфейс на панели оператора, и изготовители отреагировали на это, встроив стандартные наборы интерфейсов в свои панели. Современная промышленная автоматизация не обходится без сенсорных HMI, они являются важным дополнением ко многим процессам при автоматизации машин и механизмов, расширяя возможности переключателей, кнопок и индикаторов на панели управления. Однако каждый вариант использования HMI должен тщательно оцениваться, чтобы гарантировать, что панель выбрана правильно в соответствии с требованиями технологического процесса.

Многие начинают выбор панели оператора с анализа рынка и просмотра существующих функций HMI и выбора программного обеспечения, которые на первый взгляд соответствуют потребностям. Тем не менее, более прагматичный и надежный подход заключается в обратном направлении, то есть изучении конкретных потребностей технологического процесса, чтобы подтвердить выбор всех необходимых параметров и функций.

Условия окружающей среды

Условия окружающей среды для целевого применения должны быть оценены в первую очередь, потому что HMI должна быть способна физически выживать в тех условиях, где она будет эксплуатироваться. Большинство из этих вариантов интуитивно понятны, а некоторые нет.

Для HMI эксплуатируемых в условиях, где они подвергаются воздействию падающей воды или направленного потока, требуется подбирать панель в корпусе, обеспечивающем степень защиты IP в соответствие с международным стандартом IEC 60529 (DIN 40050, ГОСТ 14254-96).

Если существует вероятность наличия в воздухе чистящих химикатов, технологических химических веществ или других агрессивных сред загрязнения, которые могут воздействовать на HMI, то необходимо выбирать те панели, в которых платы обработаны дополнительным слоем защитного лака или компаундом.

Другой вопрос заключается в том, будет панель SCADA установлена в помещении или на улице. Степень защиты IP предполагает использование оборудования только внутри помещений, и никак не учитывает температуру окружающего воздуха и другие факторы. Даже самые яркие HMI будут подвержены солнечным бликам на улице, а прямой солнечный свет может вызвать их перегрев. Наружные HMI необходимо располагать в более защищенных зонах или оснастить их солнцезащитными экранами.

HMI панели оператора, как правило, содержат чувствительные элементы дисплея и подсветку и из-за этого более ограничены в диапазонах рабочих температур, чем другие компоненты автоматизации. Яркость дисплея (обычно выражается в канделах на м²) и средний срок службы подсветки следует оценивать осторожно. Яркость является ключевым показателем того, насколько легко будет просматривать экран дисплея.

Физический размер дисплея HMI и особенности интерфейса

Выбор правильного размера дисплея часто требует оптимизированного подхода, ведь чем больше размер, тем он дороже стоит. Большинство операторов предпочли бы максимально возможный размер дисплея, особенно если им нужно управлять процессом с помощью сенсора, а также если панель предназначена только для мониторинга состояний или если они хотят наблюдать за изменениями на дисплее на расстоянии. Так же большие дисплеи предоставляют программистам больше возможностей для разработки графики. Но большие HMI панели стоят дороже и могут занимать и без того «драгоценное место» для установки их на дверцу шкафа.

Дисплей должен быть установлен на рабочей высоте, подходящей для большинства сотрудников, часто составляет около 165 см от уровня пола до середины дисплея.

Большинство интерфейсов HMI многоцветные, но помимо выбора физического размера дисплея пользователи должны обратить внимание на разрешение экрана в пикселях, которое определяет, насколько детализированной может быть графика.

В некоторых устройствах при вводе данных пользователи могут использовать встроенную клавиатуру или подключить внешнюю клавиатуру и мышь. Однако большинство потребителей следуют примеру мобильных устройств и устанавливают сенсорные экраны.

Помни про память

В дополнение к физическим размерам HMI, необходимо обратить внимание на объем возможной памяти и производительность процессора. Разработчикам необходимо оценить объем предполагаемой к использованию графики и сделать приблизительную оценку количества тегов, чтобы понять примерный объем требуемой памяти. Существуют панели управления с расширяемой памятью, что может увеличить ее возможности.

Для HMI стало обычным делом поддерживать один или несколько слотов SD-карт, чтобы пользователи могли добавлять необходимое количество памяти для хранения данных.

Подключение HMI к PLC

Связь также является ключевым фактором при выборе HMI. Чаще всего пользователям нужен порт Ethernet, чтобы панель HMI могла обмениваться данными в сети с программируемым логическим контроллером (ПЛК) (англ. Programmable Logic Controller, PLC). Однако в некоторых задачах все еще могут использоваться последовательные соединения RS232C или RS422/485. Последовательные разъемы чаще всего имеют 15-контактный тип D-Sub, но также возможны RJ-12 или даже разъемы в виде клеммника. Крайне важно, чтобы требования к присоединению к ПЛК были определены до окончания выбора HMI.

Порты USB выпускаются в двух версиях: тип A и тип B. Порты типа A (как на ПК) позволяют пользователям добавлять периферийные устройства, такие как клавиатура, мышь, карта памяти, сканер штрих-кода или другие совместимые интерфейсные устройства. Тип B (часто встречается на принтерах) позволяет пользователям подключать программный кабель для загрузки/выгрузки настроек с ПК напрямую к HMI, не отключая сеть Ethernet.

Для очень специфических задач могут потребоваться дополнительные эзотерические соединения, такие как «аудиовыход» или «вход микрофона». Чтобы обеспечить необходимое подключение HMI, разработчикам рекомендуется составить список всех необходимых подключений и, возможно, нарисовать архитектурную схему системы.

Чек-лист программного обеспечения

Выбор правильного программного обеспечения для HMI требует детального изучения. Оно должно оцениваться по трем критериям:

Среда разработки (и симуляция, если применимо)
Время прохождения задания
Удаленный доступ.

Программисты используют программы настройки для создания тегов, которые взаимодействуют с ПЛК и другими устройствами при разработке графики, связанной с этими тегами, и для настройки других встроенных функций HMI. Вот 10 наиболее важных функций, которые следует учитывать пользователям во время выбора:

Сложные системы автоматизации могут потребовать изучения очень глубоких элементов HMI, прежде чем выбрать модель. Насколько хорошо HMI обрабатывает теги с плавающей запятой и любые связанные математические вычисления или это может стать проблемой. Логика обычно выполняется в ПЛК, а информация отображается на HMI, но некоторые HMI предлагают встроенную логику, оценку триггеров, возможность действий и функции менеджера событий

Расширение функциональности HMI

Некоторые из наиболее интересных разработок в области HMI за последние годы были связаны с удаленным доступом. Современные панели часто включают в себя встроенные веб-серверы, которые позволяют просматривать экран на любых внешних устройствах, поддерживающих веб-браузер, таких как ноутбук, смартфон или планшет.

Встроенные серверы протокола передачи файлов (FTP) облегчают разработчикам удаленное обновление и резервное копирование конфигураций HMI. Наконец, некоторые HMI могут инициировать исходящие электронные письма, чтобы удаленно уведомлять пользователей о рабочем состоянии оборудования или предупреждениях.

Функции удаленного доступа могут расширить возможности автоматизации оборудования и могут стать решающим фактором при выборе HMI панели.

Выводы и основные тезисы

SCADA HMI панели оператора являются важным элементом во многих проектах промышленной автоматизации. Аппаратные и программные функции заслуживают пристального внимания разработчиков при выборе HMI. Коммерческие же вопросы рассматривают стоимость оборудования и программного обеспечения, срок действия гарантии и возможность бесплатной поддержки. Для задач со сложными или нестандартными функциями рекомендуется получить тестовый образец аппаратного и программного обеспечения HMI, чтобы удостовериться, что оно соответствует потребностям проекта. Если программное обеспечение включает режим симуляции, доступный по низкой цене или бесплатно, то конечным пользователям гораздо проще протестировать HMI, чтобы убедиться, что она соответствует их потребностям.

Человеко-машинный интерфейс (HMI) развивался и превратился из простого устройства для визуализации процессов в сложный инструмент для контроля, управления и анализа процессов и систем. Изменилось даже его название. Из человеко-машинного интерфейса он стал сначала графическим интерфейсом пользователя, а затем интерфейсом оператора. Терминология изменяется, но акроним HMI, судя по всему, применяется повсеместно. Но все-таки, что же такое HMI?

Мы задавали этот вопрос пользователям и производителям и не удивились, получив большое количество определений. В настоящей статье мы попытались суммировать все, что узнали.

Грича Рейтер (Gricha Raether), менеджер по распределенным устройствам ввода/вывода и управления процессами в компании National Instruments, отмечает: „Человеко-машинные интерфейсы являются типичной частью графической программы, использующейся для контроля, визуализации, управления и изменения специфического процесса или механизма”. Специалист по продукции в компании Phoenix Contact Бьёрн Фальке (Bjoern Falke) утверждает: „HMI – это панели интерфейса оператора, которые заменяют традиционное нажатие кнопок и световую сигнализацию цветными сенсорными экранами”. А Джим Элвелл (Jim Elwell), президент QSI Corp., определяет HMI „через физическую форму, тип оборудования, с которым должны использоваться HMI, степень сложности и цену”.

За экраном

В то время, как определения изменяются в зависимости от интересов, все соглашаются с тем, что HMI становятся все более совершенными, и способность к взаимодействию значительно расширяет их влияние. Как отмечает Рон Силински (Ron Sielinski), главный стратег технологии производства из подразделения промышленного производства Microsoft, раньше HMI был „окном, через которое оператор видел производственный процесс, заменой переключателей, кнопок и индикаторов”. Сейчас HMI – „окно, через которое оператор видит все производственные операции, это интерфейс, который объединяет в единую картину всю информацию, необходимую оператору”.

Рой Кок (Roy Kok), руководитель отдела маркетинга продукции HMI/SCADA в компании GE Fanuc Automation, имеет такую же точку зрения, он считает, что HMI уже не просто локальные интерфейсы. Wеb-технологии дают возможность с помощью браузера осуществлять визуализацию удаленных операций и диагностики. Он говорит: „HMI – это уже не острова информации. Они согласуются с технологией автоматизации, интегрированы с архивами, высокоуровневой отчетностью и аналитическими инструментами, а также с информационными порталами реального времени”.

По словам Аннемари Дипенброк (Annemarie Diepenbroek), менеджера по маркетингу HMI продукции в компании Honeywell Process Solutions, мощности вычислительных ресурсов, которыми могут быть наделены HMI, значительно возросли. Современные HMI разрушают барьеры, надежно работают как в нормальных, так и в аварийных ситуациях, упрощают принятие решений, расширяют возможности работников, непрерывно отслеживают состояние всех активов предприятия и являются безопасными.

Человеческий фактор

Какой бы передовой ни была технология, ее оптимизация зависит от работы оператора или инженера. Должным образом соединить человека и процесс – вот главная задача, подчеркивает Самюэль М. Херб (Samual M. Herb), консультант PE. „С любым устройством в системе человек-машина должна быть связь в обоих направлениях, и в какой-то степени человек это понимает. Каждый раз изменение в технологии влечет за собой изменение метода (может быть, даже незначительное), и мы, люди, должны пройти определенную кривую обучения, чтобы научиться использовать новую технологию наилучшим образом”.

Шрирам Перувемда (Sriram Peruvemda) из компании Three-Five Systems также подчеркивает роль человека, называя HMI посредниками между оператором и элементами управления машиной. „HMI переводят стремление человека добиться от машины определенных действий в команды, на которые машина запрограммирована отвечать, – говорит он. – Далее сигналы обратной связи от машины переводятся в слышимую или видимую форму, которая может быть воспринята человеком”.

Очевидно, что прийти к полному согласию относительно такой динамичной технологии трудно. Сегодня HMI – бесспорно, очень сложные системы, которые охватывают все подразделения предприятия. Также бесспорно и то, что те определения, которые мы сформулировали сегодня, завтра изменятся. Перувемда из Three-Five предсказывает: „Завтра у нас будут средства управления с технологией haptic*, речевой ввод, беспроводные дисплеи, которые вызовут сдвиг в системе понятий о том, как мы понимаем устройства HMI”.

И нам снова придется давать определение HMI.

*В средствах управления с технологией haptic используется тактильное восприятие во взаимодействии человек/компьютер.

Сегодня существует три основных способа создания HMI.

Первый и традиционный способ — это применение светосигнальной арматуры (рис. 1) в виде переключателей, кнопок, сигнальных ламп, маячков, колонн и т. д. Преимуществами такого метода являются относительно низкая стоимость реализации, высокая надежность и ремонтопригодность. Он подходит для отдельных технических агрегатов и установок (электродвигатели, насосные агрегаты, вентиляторы и т. д.), на которых реализованы несложные технологические процессы и где используются системы управления на базе релейно-контактных схем.

Рис. 1. Светосигнальная арматура

Второй способ является развитием первого. Дело в том, что для управления сложными технологическими объектами с большим количеством сигналов контроля и управления применение HMI, реализованных только на базе светосигнальной арматуры, будет неэффективным решением. Громоздкие пульты управления с множеством сигнальных ламп, переключателей, тумблеров не способствуют повышению качества взаимодействия с оперативным персоналом. Поэтому второй метод основан на применении таких технический решений, как панельные компьютеры и панели оператора (НMI-панели, рис. 2).

Рис. 2. АРМ на базе HMI-панели

Третий способ — это реализация НMI на базе автоматизированных рабочих мест (АРМ), представляющих собой персональный компьютер (ПК) с развернутой SCADA-системой (рис. 3).

Выбор того или иного способа организации HMI зависит от ряда факторов: сложности и архитектуры автоматизированной системы, целесообразности применения тех или иных технических решений и др.

Рис. 3. АРМ на базе SCADA-системы

HMI-панели

Панели оператора используются в разных сферах человеческой деятельности. Их активно применяют для автоматизации отдельных агрегатов, установок или целого технологического процесса в структуре АСУ ТП.

Трехуровневая архитектура современных АСУ ТП (рис. 4) определила комбинированный подход к реализации HMI: на верхнем уровне (диспетчеризации) развернута SCADA-система, а на среднем (контроля и управления) помещены HMI-панели или панельные компьютеры.

Рис. 4. Трехуровневая структура АСУ ТП

Применение панелей оператора на среднем уровне позволяет прежде всего повысить надежность работы автоматизированной системы. Как правило, HMI-панель входит в состав щита или пульта управления отдельной технологической операцией, а то и технологическим процессом в целом. В случае выхода из строя центрального АРМ на базе SCADA-системы оперативный персонал может локально производить настройку и контроль параметров технологического процесса. Использование HMI-панелей также позволяет повысить скорость и эффективность пусконаладочных работ.

Более того, при автоматизации небольших объектов HMI-панель может стать хорошей альтернативой полноценной SCADA-системе и промышленным панельным компьютерам. Это возможно благодаря тому, что современные HMI-панели, такие как панели оператора ТМ ONI, обладают широким функционалом, который сопоставим с работой SCADA-системы.

Разработка HMI на базе панелей оператора

Современная HMI-панель — это специализированное микропроцессорное устройство с дисплеем, предназначенное для создания HMI. Она поставляется с предустановленными операционной системой и средой исполнения проектов пользовательского HMI. Этим панель оператора отличается от ПК и панельных промышленных компьютеров, на которые необходимо дополнительно устанавливать программные пакеты и другие приложения — как правило, платные.

Рассмотрим ключевые параметры HMI-панелей и особенности их практического применения на примере панелей оператора ТМ ONI.

Сегодня в ассортимент ТМ ONI входит шесть таких устройств: одна текстовая панель TD-MP-043 и пять сенсорных графических панелей серии ETG (рис. 5).

Рис. 5. Панели оператора ТМ ONI

Модели серии ETG оснащены микропроцессором ARM Cortex A8 с тактовой частотой 600 МГц и работают под управлением операционной системы на базе ядра Linux. Разработка проекта HMI осуществляется в программном обеспечении (ПО) ONI Visual Studio (рис. 6).

Рис. 6. Программное обеспечение ONI Visual Studio

Для текстовой панели оператора ONI TD-MP-043 предусмотрено отдельное ПО ONI TD (рис. 7).

Все программное обеспечение распространяется бесплатно и функционирует без ограничений. Актуальную версию можно скачать на сайте компании.

Рис. 7. Программное обеспечение ONI TD

Проект пользовательского HMI представляет собой набор экранов с расположенными на них графическими элементами. При помощи этих элементов осуществляются ввод и отображение информации.

Сенсорные панели оператора ONI серии ETG позволяют выводить информацию в стандартных для систем диспетчеризации формах: мнемосхемах, трендах (текущих и архивных параметров), аналитических отчетах за определенный период, журналах событий и аварий (рис. 8).

Рис. 8. Формы представления информации

Место хранения архивных данных (для их последующей обработки, анализа и вывода на экран) может определить разработчик проекта в зависимости от решаемой задачи и необходимой глубины хранения. Панели оператора ONI серии ETG позволяют хранить данные во внутренней памяти ПЗУ (ROM), но поскольку она ограничена по объему, можно использовать и внешнее запоминающее устройство USB или SD-карту памяти.

Благодаря широкому набору графических компонентов, а также возможности настройки их функций, внешнего вида, свойств и логики отображения можно создать HMI, способный удовлетворить самые разные требования. При этом реализованный в ONI Visual Studio функционал не требует от разработчика специальных навыков программирования.

Порядок разработки проекта можно описать как следующую последовательность шагов:

Рис. 9. Окно создания проекта HMI

Рис. 10. Окно настройки коммуникационных портов

Рис. 11. Менеджер окон

Рис. 12. Пример пользовательского интерфейса

В зависимости от своей функции графический элемент может отображать или передавать данные. Работа на данном этапе является очень кропотливой и требует большой концентрации внимания от разработчика. Облегчить процесс может инструмент «Библиотека адресных меток» в ONI Visual Studio. Он позволяет предварительно присвоить текстовые метки (tag name) всем адресам памяти внешнего устройства (рис. 13) и впоследствии работать уже с ними, а не с самими адресами.

Рис. 13. Библиотека адресных меток

Как было указано выше, в ONI Visual Studio доступен большой набор инструментов по созданию пользовательского интерфейса: готовые графические элементы, векторные примитивы для рисования, а также загрузка своих рисунков. Библиотеку графических элементов разработчик может пополнять собственными элементами (рис. 14).

Рис. 14. Библиотека графических элементов

Для предварительной отладки НMI можно воспользоваться инструментом «Моделирование в симуляторе», позволяющим скомпилировать и запустить проект на ПК без физического соединения с внешним устройством.

Практически любую задачу, связанную с получением, хранением, отображением и передачей данных в HMI-панели, можно решить стандартными инструментами ONI Visual Studio. Если этого функционала не хватает, можно воспользоваться инструментом «Макрос» — он позволяет решать нестандартные задачи с помощью встроенного языка программирования С (рис. 15).

Рис. 15. Окно создания макроса

Интерфейс ПО ONI Visual Studio полностью русифицирован и интуитивно понятен. Для того чтобы освоить и начать создавать простые HMI-проекты в ONI Visual Studio, в среднем требуется один день.

Коммуникационные возможности HMI-панелей

Современные HMI-панели обладают широкими коммуникационными возможностями. Сенсорные панели оператора ONI серии ETG оснащены последовательными интерфейсами RS-232/RS-485, Ethernet, портами USB-Host и USB-Slave. В некоторых панелях также есть слот для SD-карты (рис. 16).

Рис. 16. Коммуникационные возможности HMI-панелей

Интерфейс USB-Slave предназначен для загрузки проекта HMI, разработанного в ПО ONI Visual Studio. С помощью USB-Host можно подключить к панели оператора клавиатуру и компьютерную мышь с USB-выходом. Кроме того, к этому порту можно подсоединить внешнее запоминающее устройство USB (USB-флэш-накопитель или жесткий диск). Как было сказано выше, это позволяет расширить объем внутренней памяти ПЗУ (ROM) панели оператора, если в ней планируется хранить большой объем архивных данных. Для загрузки проекта HMI можно также использовать Ethernet-соединение, интерфейс USB-Host или SD-карту.

Сенсорные панели оператора ONI серии ETG поддерживают большое количество протоколов передачи данных различных производителей (рис. 17), а также популярный открытый протокол Modbus (RTU и TCP). Текстовая панель ONI TD-MP-043 предусматривает только протокол Modbus RTU. Такие коммуникационные возможности делают панели универсальным средством создания HMI.

Рис. 17. Окно настройки COM-порта

Чаще всего панель оператора применяют в паре с программируемым логическим контроллером (ПЛК) или группой контроллеров. ПЛК осуществляет контроль и управление исполнительными механизмами согласно заложенному в нем алгоритму, а HMI-панель является средством отображения и ввода данных в ПЛК.

Такие инструменты ONI Visual Studio, как «Рецепт», «Таймер», «Расписание задач» и особенно «Макрос», позволяют реализовать алгоритм контроля и управления в самой HMI-панели. Такая возможность может быть актуальна, если в системе автоматизации отсутствуют ПЛК, но есть исполнительные механизмы и контроллеры с жесткой логикой, поддерживающие протоколы передачи данных. В качестве примера подобного технического решения можно привести систему управления несколькими насосными станциями с частотно-регулируемым приводом. В каждой насосной станции преобразователь частоты с протоколом Modbus RTU управляет насосом, и можно реализовать необходимый алгоритм чередования запуска станций с помощью одной HMI-панели.

Панели оператора ONI серии ETG предлагают еще несколько коммуникационных возможностей, которые может использовать разработчик для создания интересных и высокоэффективных технических решений:

Работа HMI-панели в режиме «Удаленный НМI». В этом случае HMI-панель может получать доступ к регистрам памяти панели оператора, которая физически удалена (размещена в другом помещении, установлена в другом НКУ и т. д.). Такой режим можно настроить при наличии Ethernet-соединения.
Используя Ethernet-соединение между двумя удаленными друг от друга HMI-панелями, можно применить еще один режим работы — «Удаленный ПЛК». Его суть заключается в том, что HMI-панель может получить доступ к регистрам контроллера, который подключен к удаленной HMI-панели по COM-порту.
Встроенный в HMI-панели VNC-сервер позволяет организовать удаленный доступ к пользовательскому интерфейсу при помощи ПК, если они находятся в одной локальной Ethernet-сети (рис. 18). При наличии Wi-Fi-роутера можно обеспечить беспроводное управление с мобильного устройства (смартфона или планшета). Для работы в этом режиме ПК и мобильное устройство должны быть оснащены VNC-клиентом (как правило, распространяется бесплатно).

Рис. 18. Удаленный доступ к HMI-панели по технологии VNC

HMI-панель в составе НКУ

Панели оператора активно применяют для создания удобного HMI в различных низковольтных комплектных устройствах (НКУ), таких как щиты автоматизации, диспетчеризации, управления, мониторинга и т. д. Это позволяет свести к минимуму физические элементы: светосигнальную арматуру, кнопки, переключатели, стрелочные приборы и т. д.

Как правило, HMI-панель устанавливают на лицевой панели щита, шкафа или пульта управления. На рис. 19 приведен пример применения панели оператора в составе щита автоматизации. На рис. 2 HMI-панель включена в пульт управления.

Рассмотрим порядок установки панели оператора ONI серии ETG. Процесс достаточно прост и состоит из трех основных шагов (рис. 19):

В том месте корпуса, где планируется разместить HMI-панель, необходимо отметить место выреза будущего монтажного отверстия (его размеры указаны в паспорте и системном руководстве).
Произвести вырез отверстия по указанным меткам.
Установить HMI-панель в вырез и закрепить специальными металлическими фиксаторами, входящими в комплект поставки.

Рис. 19. Порядок установки HMI-панели в оболочку НКУ

Все панели оператора ONI оснащены специальным силиконовым уплотнением, которое обеспечивает плотное прилегание панели оператора к корпусу, тем самым позволяя сохранить степень IP-защиты корпуса (рис. 20).

Степень защиты самой HMI-панели определяется через степень защиты фронтальной стороны, которая имеет уровень IP65, и тыльной стороны — IP20.

Рис. 20. Монтажный комплект для крепления HMI-панели

Заключение

Панель оператора является универсальным средством создания HMI в различных системах автоматизации. И сегодня, благодаря широкому функционалу и доступной цене, НMI-панели становятся все более популярными.

ТМ ONI предлагает высококачественное оборудование для автоматизации, включая HMI-панели (табл.), на базе которых можно создать интерфейс, способный удовлетворить даже специфические требования.

Читайте также: