Kaip jūsų įmonė gali pasirinkti geriausią HMI sprendimą?

Įvadas

Neegzistuoja universalaus pagrindo pramoninėms Žmogaus–mašinos sąsajoms (HMI) . Kiekvienas veikiantis gamybos objektas turi savo unikalią veiklos logiką, saugos rizikas, ryšių struktūrą ir efektyvumo tikslus. Šiuolaikinėse pramoninėse sistemose HMI žmogaus–mašinos sąsaja (HMI) iš paprasto rodymo skydelio tapo pagrindine sąveikos sluoksniu, jungiančiu žmogaus operatorius, automatizuotus valdiklius ir protingas mašinas.

Kai skaitmeninės gamybos sistemos tobulėja, šiuolaikinės sąsajos sujungia grafinius vaizdus, realaus laiko duomenų stebėjimą, nuotolinį valdymą ir apsauginę kibernetinę saugą. Pramonės pirkėjams reikia įvertinti įrangos atsparumą priešingai nei programinės įrangos lankstumą visose taikymo srityse – nuo kompaktiškų mašinų ląstelių iki milžiniškų elektros energijos tinklų.

Statistiniai modeliai rodo, kad cheminių perdirbimo gamyklose kritinių veiksmų virš 65 % nustato operatoriai. Paprastas įspėjimų perdavimo ar komandų siuntimo delsos laikas nuo 200 iki 500 milisekundžių sukelia didžiulius eksploatacinius pavojus. Pažangūs terminalų dizainai sumažina apdorojimo uždelstą laiką žemiau 50 milisekundžių, užtikrindami akimirksniu veikiančius grįžtamąjį ryšį ir nedelsiant šalintinus pavojus.

Kodėl vienas dydis tinka visiems HMI Strategija yra privaloma nepavykti?

Pramonės darbo vietose stebimi didžiuliai šilumos indekso, drėgmės, elektromagnetinės sąsajos (EMI) ir pavojingumo lygių skirtumai. Jūrų gręžimo platformose nuolat veikia druskingas purškiamasis vanduo ir konstrukcijų virpesiai, viršijantys 5 g RMS. Priešingai, plieno liejyklose susiduriama su pastovia, intensyvia EMI, kurią sukuria sunkios variklių jungiklių įranga.

Todėl terminalų įranga reikalauja tikslaus pritaikymo. Maisto perdirbimo linijos reikalauja valymui tinkamų, iš nerūdijančiojo plieno pagamintų korpusų su labai reaktyviomis lietimui jautriomis ekranų sistemomis. Tuo tarpu naftos perdirbimo gamyklose būtina naudoti žvakėms neprileidžiančią, sprogimui atsparią įrangą, kurios veikimą užtikrina dviguba tinklo ryšio sistema.

Lauko duomenys pabrėžia šiuos skirtumus:

Standartiniai pramoniniai terminalai: sukurti paprastoms gamyklinėms patalpoms, veikia nuo 0 °C iki 40 °C temperatūros diapazone ir turi standartinį IP54 apsaugos lygį.

Stipriosios našumo įranga: sukurti ekstremalioms lauko sąlygoms, veikia nuo –30 °C iki 70 °C temperatūros diapazone ir atitinka griežtus IP65/IP67 apsaugos lygius.

Didelės rizikos veiklos: reikalauja nuolatinės veiklos be pertraukų, kurią užtikrina daugiau nei 99,99 % laiko, naudojant dviejų kelių ryšio sistemą ir gedimams atsparius konstrukcinius sprendimus.

Šie inžineriniai skirtumai rodo, kad valdymo skydelių parinkimas yra specializuotas struktūrinis procesas, tiesiogiai veikiantis saugos ribas ir nuolatinį veikimo laiką.

Kaip skaitmeninė grandinė keičia operatorių sąveiką?

Nepranašomos rinkos sutrikimų sąlygos verčia verslus naudoti skaitmeninę integraciją, kad užtikrintų veiklos atsparumą.

Protingos gamyklos kasdien įprastai renka nuo 2 iki 5 gigabaitų gyvos gamybos duomenų iš vienos gamybos linijos. Šie duomenys stebi temperatūros pokyčius, įrenginių įspėjimus ir būsenos pasikeitimus. Be protingo terminalo sluoksnio šie gilūs duomenys lieka užrakinti ir nesuprantami.

Šiuolaikinės sąsajos architektūros atraklina šiuos duomenis, teikdamos:

Nepaprastai greitą procesų kintamųjų vaizdinį atvaizdavimą

Platinamą stebėseną nutolusiam įrengimui

Protingas techninės priežiūros grandines, susietas su debesijos varikliais

Kelių objektų, užšifruotus operatorių valdymo taškus

Kai veikla perkelama iš rankinių žingsnių į automatizuotus procesus, šie terminalai sumažina žmogiškąsias klaidas, tuo pat metu padidindami pralaidumą ir stiprindami Pramoninė automatizacija .

Eksploatacijos įrašai rodo, kad sumažinus signalizacijos atpažinimo laiką nuo 30 sekundžių iki mažiau nei 10 sekundžių, incidentų eskalavimo rizika sumažėja beveik 40 %. Operatoriams aiškiai matyti procesų būklę, saugiai koreguoti parametrus iš toli ir nedelsiant valdyti aktyvių sistemos įspėjimų.

Kas apibrėžia tikrąją šiuolaikiškumą HMI Platformos?

Kartos naujosios kartos sąsajos platformos veikia kaip vietiniai valdymo centrai ir duomenų intelekto mazgai, jungdamos darbuotojus tiesiogiai su gamyklos įranga.

Intuityvus dizainas

Švarūs ekranai palengvina protinį darbą ir žymiai sutrumpina pradinio mokymo trukmę. Įmonės, kurios pereina prie aukštos raiškos grafinių skydelių, patiria iki 25 % mažesnį darbuotojų mokymo trukmės laiką lyginant su senaisiais tik tekstiniais ekranais. Organizuoti išdėstymai ir spalvomis susietos įspėjimų sistemos leidžia darbuotojams per kelias sekundes nustatyti problemas, taip apsaugant bendrą įrangos našumą (OEE).

Tikrieji analitiniai duomenys

Realaus laiko informacija yra pagrindas priimant pagrįstus gamybos sprendimus. Aukštos kokybės ekranai per sekundę priima tūkstančius duomenų paketų, keisdami neapdorotus skaičius į veiksmingus rodiklius. Didžiuliuose chemijos gamyklose, kuriose stebimi daugiau nei 10 000 įėjimo/išėjimo signalų, krašto (edge) technologijomis paremti terminalai užtikrina akimirksniu lokalų rodymą, duomenų perdavimą į debesiją ir istorinių duomenų registravimą. prognozuojamasis techninio aptarnavimo planavimas .

Bendradarbiavimo inžinerija

Šiuolaikinės sistemos naudoja IT-centrinės programavimo principus, kad suvienytų inžinerijos, techninės priežiūros ir gamybos skyrių darbuotojus. Debesyje susieti terminalai leidžia daugiašalėms inžinerinėms grupėms akimirksniu matyti identiškas mašinų būsenas. Vidutinio dydžio gamybos objektų tyrimas parodė, kad bendradarbiavimo projektavimo struktūros sumažino diagnostikos laiką 35 %.

Nuotolinis valdymas

Saugi nuotolinė jungtis dabar yra būtina pramonės veiklos sąlyga. Nuotolinio priėjimo įrankiai leidžia technikams stebėti įrangos būklę, vykdyti diagnostikos scenarijus ir diegti programinės įrangos atnaujinimus iš bet kurios vietos. Įmonės, naudojančios nuotolinio administravimo sistemas, kritinius problemas išsprendžia 40 % greičiau nei tie, kurie remiasi tik vietiniais apsilankymais. Šios platformos naudoja užšifruotus duomenų srautus ir daugialypę patvirtinimą, kad būtų sustabdyti kibernetiniai pavojai.

Kokie projektavimo principai nukreipia tinkamo įrangos pasirinkimą?

Personalo prijungimas prie veiksmingų įžvalgų vis dar lieka sąsajos technologijos pagrindinis tikslas. Netinkami dizainai sukuria operacinius susirėmimus, tuo tarpu optimizuotos sistemos maksimaliai padidina gamyklos našumą. Investuodamos į terminalų sistemas, įmonės turi pirmiausia dėti dėmesį penkiems pagrindiniams stulpams:

Lankstūs, moduliniai rėmai, paruošti būsimam mastui

Pagreitintas inžinerinis projektavimas ir greito diegimo metodai

Švarūs, reaguojantys maketai, mažinantys operatorių stresą

Gili analizės įrankiai, skirti užfiksuoti paslėptus įrenginių duomenis

Įmontuotos nuotolinės diagnostikos galimybės numatyti palaikymą

Išvada

Pramoniniai terminalai iš paprastų mygtukų skydelių pasikeitė į operacinio valdymo platformas su realiuoju laiku vykdomu stebėjimu, įspėjimų valdymu ir tinklo ryšio galimybėmis. Teisingos sistemos parinkimui reikia įvertinti tinklo saugumą aplinkose, kurios atitinka reikiamas darbo temperatūros, drėgmės, vibracijos atsparumo, ryšio galimybių ir nuotolinio prieigos reikalavimus. Naudojant modulinę įrangą ir tarpusavyje susietas valdymo sistemas, gamybos duomenys, įrangos būklė ir techninės priežiūros informacija gali būti tiesiogiai perduodami tarp PLC, DCS sistemų, SCADA platformų ir lauko įrenginių be žmogaus įsikišimo. Tai sumažina ryšio delsų dėl gamybos nutraukimų ir sutrumpina techninės priežiūros reagavimo laiką. Atnaujinus į šiuolaikines pramonines sąsajos sistemas, gamyklos gali padidinti įrangos naudojimo efektyvumą, stabilizuoti gamybą, sumažinti prastovų nuostolius ir užtikrinti nuolatinę veiklą labai konkuruojamoje gamybos pramonėje.

Šaltiniai:

https://www.rockwellautomation.com/en-us/solutions/hmi-scada.html

https://www.rockwellautomation.com/en-us/events/webinars/revitalize-your-hmi-operations-webinar-series.html

(Jei yra bet kokių autorių teisių pažeidimų, prašome susisiekti su manimi, kad šis straipsnis būtų ištrintas.)

Dažniausiai užduodami klausimai

Klausimas 1: Kokio faktoriaus vertė yra didžiausia renkantis HMI sistemą?

Atsakymas: HMI sistemą reikia pritaikyti prie jūsų gamyklos aplinkos, saugos reikalavimų ir ryšio poreikių, o ne naudoti universalią sprendimą.

Klausimas 2: Kodėl uždelsimas (latency) yra svarbus HMI sistemose?

Atsakymas: Net 200–500 ms uždelstieji signalai ar komandos gali padidinti eksploatacijos riziką, tuo tarpu šiuolaikinės sistemos sumažina uždelstimą žemiau 50 ms – tai leidžia greitesniam reagavimui.

Klausimas 3: Kaip pramoninė aplinka veikia HMI dizainą?

A: Šiluma, drėgmė, virpesiai ir elektromagnetiniai trikdžiai reikalauja specializuotos įrangos, pvz., IP klasės, sprogimui atsparių arba plaunamųjų terminalų.

K4: Kokia yra Skaitmeninės grandinės (Digital Thread) vaidmenys šiuolaikinėse HMI sistemose?

A: Ji sujungia įrenginius, valdiklius ir debesijos sistemas, kad būtų užtikrintas realiuoju laiku vykstantis duomenų srautas, prognozinė priežiūra ir kelių objektų stebėjimas.

K5: Kokios savybės apibrėžia šiuolaikinę HMI platformą?

A: Pagrindinės savybės apima intuityvią grafiką, realiuoju laiku vykstančią analizę, nuotolinį prieigą, bendradarbiavimą inžinerijoje ir saugią pramoninę kibernetinę saugą.