Automaation, HMI- ja OIT-rajapintojen kehittäminen

Käyttöliittymät ja muut käyttöliittymälaitteet on suunniteltu toimimaan ankarissa ympäristöissä ja yhdistämään perinteisten rajapintojen parhaat elementit nykyaikaisiin kaupallisesti saatavilla oleviin teknologioihin.

Teollisuuden kone- ja prosessiautomaatiojärjestelmien tulee valvoa olosuhteita, antaa komentoja laitteille ja koordinoida ohjausta. Kehittäjät toteuttavat nämä toiminnot yhdistämällä laajan valikoiman teollisuusautomaatiotekniikoita, kuten antureita ja instrumentteja, tulo/lähtömoduuleja (I/O) ja digitaalisia ohjaimia. Edistyksellisimmätkaan koneet eivät kuitenkaan toimi itsestään, joten automaatiojärjestelmän mukana on toimitettava jonkinlainen käyttöliittymä.

Elektroniset laitteet, joiden avulla käyttäjät voivat kommunikoida automatisoitujen järjestelmien kanssa, kutsutaan yhteen ihmisen ja koneen käyttöliittymä (HMI)… Joskus voidaan käyttää erikoistuneempia laitteita, jotka on rakennettu muuhun laskenta-alustaan ​​kuin tietokoneeseen käyttöliittymäpääte (OIT).

HMI- ja OIT-päätteiden integrointi automaatiojärjestelmiin on kriittistä monista syistä. Ne tarjoavat paljon enemmän liitäntävaihtoehtoja kuin yksinkertaiset paneeliyksiköt, ja jos muutoksia on tehtävä, HMI tai OIT voidaan yleensä konfiguroida tai ohjelmoida uudelleen halvemmalla.

Tällä käyttöliittymän laajennetulla toiminnallisuudella on kuitenkin edelleen joitain haittoja ja se lisää käyttöliittymän kustannuksia ja vaikeuttaa sen ylläpitoa. Näiden puutteiden poistamiseksi uusimmat käyttöliittymät on suunniteltu perinteisillä ratkaisuilla, joissa käytetään uusinta kaupallisesti saatavilla olevaa teknologiaa.

Perinteisten HMI- ja OIT-päätteiden heikkouksia

Ensimmäisen sukupolven HMI ja OIT on suunniteltu mahdollistamaan laitteiden käynnistäminen ja pysäyttäminen, järjestelmän toiminnan ymmärtäminen ja muutosten tekeminen.

Ominaisuuksia, kuten hälytys- ja tapahtumaloki, historiallisten tietojen tallennus ja trendit, on lisätty vuosien varrella. HMI- ja OIT-päätekonfiguraatioita voidaan kopioida ja tallentaa, ja uudet laitteet voidaan ottaa käyttöön suhteellisen nopeasti, jos alkuperäinen laite on vaurioitunut tai epäkunnossa.

Parannettujen verkkoominaisuuksien, erityisesti Ethernetin ja Wi-Fi:n, ansiosta käyttöliittymää ei enää tarvitse asentaa resurssien läheisyyteen. Useita käyttöliittymiä voidaan asentaa sopivaan paikkaan, kuten valvomoon, autoon ja toimistoihin.

Näillä käyttöliittymillä ja OIT-liittimillä oli monia etuja langallisiin paneeleihin verrattuna, mutta niillä oli myös useita haittoja.

Esimerkkejä ovat seuraavat:

• erityisten laitteistojen ja ohjelmistojen asettamat rajoitukset,
• korkeat alkukustannukset,
• jatkuvat ylläpito- ja ylläpitokustannukset,
• lisenssien hallinnan monimutkaisuus ja kustannukset,
• kallista teknikkojen ja käyttäjien koulutusta,
• useiden alustojen integroinnin monimutkaisuus,
• taaksepäin jääneitä teknologioita.

Käyttöliittymäpäätteet, tyypillisesti ad hoc- ja suljetut järjestelmät, korvautuvat nopeasti avoimemmilla vaihtoehdoilla. Kaikki kuvat ovat Opto 22:n luvalla

Erikoistuneet OIT-päätteet käyttävät todennäköisesti erityisiä laitteistoja ja ohjelmistoja. Valmistajat tarjoavat näitä laitteita hallintajärjestelmän liitännän riittävän ohjaamiseksi suhteellisen itsenäisessä suunnittelussa.

Koska laitteet on suunniteltu nimenomaan teollisuusmarkkinoille, ne eivät voi saada kaupallista hyötyä siinä määrin kuin niitä käytetään tyypillisesti kulutuselektroniikassa, ja ovat siksi hinta/laatusuhteeltaan kalliimpia. Ne on kuitenkin perinteisesti suunniteltu teollisuusympäristöihin ja tarjoavat käytännöllisen ja luotettavan ratkaisun.

Edistyksellisempien PC-pohjaisten käyttöliittymien saatavuuden ansiosta tämä laite on aiempiin ratkaisuihin verrattuna hyvä hinta-laatusuhde, ja se tarjoaa käyttäjälle joustavuutta ja liitettävyyttä. Yksi haitoista oli kuitenkin jatkuvan huollon ja kunnossapidon lisääntynyt tarve.

Käyttäjät odottavat nyt täydellistä grafiikkaa, toistuvia ilmaisia ​​päivityksiä ja parannuksia käyttöjärjestelmään ja laitesovelluksiin.

Kehittynyt kulutuselektroniikka on saanut loppukäyttäjät luottamaan multimediaan ja intuitiiviseen käyttöliittymään kaikentyyppisissä laitteissa, joissa on kätevä mobiiliyhteys. Ethernet- ja USB-liitännöille suunniteltu Groov Edge -laajennus antaa kehittäjille mahdollisuuden luoda liitettävyyttä ja tietopohjaisia ​​sovelluksia automatisoituihin laitteisiin ja esineiden Internetiin (IoT).

Teollisuusmarkkinoiden innovointi on kuitenkin ollut hieman hitaampaa, koska se on suhteellisen pieni verrattuna paljon suurempiin kuluttajamarkkinoihin – puhumattakaan paljon konservatiivisemmista kuin huippuluokan henkilökohtaisen elektroniikkamarkkinoista.

Uudet HMI-tekniikat

Uusimman sukupolven HMI korjaa kaikki nämä puutteet mukauttamalla kaupallisia tekniikoita, yhdistämällä ja rakentamalla edellisten sukupolvien HMI- ja OIT-päätteiden parhaat ominaisuudet.

Mahdolliset edut:

Avoimen lähdekoodin tekniikka: Ihannetapauksessa moderni käyttöliittymä yhdistää perinteisen OIT-päätteen luotettavuuden ja helppokäyttöisyyden PC-pohjaisen käyttöliittymän suorituskykyyn ja hintaan.

Tämä yhdistelmä on mahdollinen, jos laitteistoalusta perustuu avoimen lähdekoodin reaaliaikaiseen käyttöjärjestelmään, kuten Linuxiin, joka ei vaadi hankintakustannuksia tai lisenssimaksuja.

Pieni jalanjälki, kuumalla vaihdettavat komponentit tekevät tästä alustasta helppokäyttöisen. Hyvin suunniteltu laitteisto mahdollistaa sen käytön vaativissakin teollisuusympäristöissä ja tarjoaa PC-luokan suorituskyvyn.

Saatavilla olevat kokoonpanot: Räätälöinti on mahdollista, mutta ei pakollista, koska nykyaikaiset HMI-laitteet sisältävät sisäänrakennettuja vakioominaisuuksia useimpiin tarpeisiin.

PC-ohjelmisto käyttöliittymän konfigurointiin on edullinen eikä vaadi rajoituksia lisenssimaksuihin. Loppukäyttäjä voi keskittyä käyttöliittymän käyttöön siellä, missä se on sopivin, murehtimatta merkinnöistä tai ajonajan rajoituksista.

Helppokäyttöisyys: Kehitysvaihtoehtojen joukko tekee edistyneestä käyttöliittymästä helposti uusien kehittäjien käytettävissä perussovellusten rakentamista varten, mutta sitä voidaan laajentaa täysin kokeneiden ohjelmoijien omien sovellusten kehittämiseen ja suojattu pääsy kuoreen.

OEM-valmistajat tarvitsevat usein tätä joustavuutta ohjelmoidakseen konesuuntautuneita algoritmeja ja jopa mukautettuja algoritmeja C/C++-, Python- ja muilla kielillä.

Integroitu näyttö ja joustavat portit: Joissakin laitteissa saatavilla oleva integroitu näyttö voi olla enemmän kuin tarpeeksi käyttöliittymä moniin sovelluksiin, vaikka HDMI-liitäntä mahdollistaa suuremman paikallisen näytön käytön tarvittaessa. Lisäksi useat Ethernet- ja USB-portit sekä I/O-moduulit helpottavat liittämistä mihin tahansa käyttölaitteeseen tai järjestelmään.

Verkko- ja pilviyhteydet: Nykyaikaiset käyttöliittymät voivat tarjota entistä enemmän tehoa, kun käyttäjät käyttävät verkko- ja pilviyhteyksiä. Tietoja voidaan jakaa turvallisesti tietokantojen ja järjestelmien välillä, ja käyttöliittymän visualisointi voidaan laajentaa mihin tahansa valtuutettuun tietokoneeseen tai mobiililaitteeseen. joka voi isännöidä verkkoselainta .

Mobiililaitteet: Liikkuvuus on toinen avaintekijä nykyaikaisissa käyttöliittymissä. Kun perusyksikkö on asennettu ja määritetty, mikä tahansa mobiililaite voi muodostaa yhteyden turvallisesti ja muodostaa toisen ihmisen ja koneen välisen rajapinnan, mikä antaa teknikoille ja käyttäjille enemmän joustavuutta. Kehittäjät voivat keskittyä enemmän käyttöliittymän ylläpitoon ja hallintaan ja samalla eliminoida taustalla olevien alustojen kustannukset ja monimutkaisuuden.

Uusimman sukupolven HMI yhdistää perinteisten tuotteiden parhaat ominaisuudet moderneihin avoimen lähdekoodin laitteistoihin, ohjelmistoihin ja verkkotekniikoihin vastatakseen näihin haasteisiin.

Koska nämä uudet käyttöliittymät voidaan helposti ja saumattomasti verkottaa ja ottaa käyttöön missä tahansa tyypillisessä mobiililaitteessa, loppukäyttäjät huomaavat, että edistynyt teknologia vastaa heidän tarpeisiinsa hintaan, johon heillä on varaa.

Benson Hoagland, markkinointijohtaja, Opto 22 (valmistusyritys, joka on erikoistunut laitteisto- ja ohjelmistotuotteisiin teollisuusautomaatioon, etävalvontaan ja tiedonhankintaan).