HMI đã được thay đổi rất nhiều theo các yêu cầu mới, và chúng đã trở nên linh hoạt và có nhiều tính năng hơn. Điều này cũng dẫn đến chúng ngày càng nhỏ đi và hữu dụng hơn

HMI là gì?

Nói một cách chính xác, bất cứ cách nào mà con người “giao diện” với một máy móc thì đó là một HMI. Cảm ứng trên lò viba của bạn là một HMI, hệ thống số điều khiển trên máy giặt, bảng hướng dẫn lựa chọn phần mềm hoạt động từ xa trên TV đều là HMI.

Bộ truyền và cảm biến trước kia đều không có HMI, nhiều thiết bị trong số đó thậm chí không có cả một HMI đơn giản như một hiển thị đơn thuần. Rất nhiều trong số đó không có hiển thị, chỉ với một tín hiệu đầu ra. Một số có một HMI thô sơ: một hiển thị ASC II đơn hoặc hai dòng ASCII với một tập hợp các arrow cho lập trình, hoặc 10 phím nhỏ. Có rất ít các thiết bị hiện trường, cảm biến và bộ phân tích từng có bảng HMI thực sự có khả năng cung cấp hình ảnh đồ họa tốt, có cách thức nhập dữ liệu và lệnh đơn giản, dễ hiểu, đồng thời cung cấp một cửa sổ có độ phân giải cao cho quá trình.

HMI sử dụng toàn bộ máy tính và màn hình hiển thị thì hạn chế đối với các phòng điều khiển bởi vì mạch máy tính, màn hình và ổ đĩa dễ hỏng. Vỏ bọc được phát triển để giúp cho HMI sử dụng máy tính có thể định vị bên ngoài sàn nhà máy, nhưng rất rộng, kềnh càng và dễ hỏng do sức nóng, độ ẩm, sự rửa trôi và các sự cố khác ở sàn nhà máy.

HMI máy tính trước đây cũng tiêu thụ rất nhiều điện năng. Một máy tính “desktop” thông thường trong những năm 80 của thế kỷ 20 có công suất 200 W.

Hỗ trợ người vận hành

Khi các quá trình ở sàn nhà máy được tự động hóa nhiều hơn, người điều khiển cần có thêm nhiều thông tin về quá trình, và yêu cầu về hiển thị và điều khiển nội bộ trở nên phức tạp hơn. Một trong những đặc điểm tiến bộ trong lĩnh vực này là hiển thị dạng cảm ứng. Điều này giúp cho người điều khiển chỉ cần đơn giản ấn từng phần của hiển thị có một “nút ảo” trên thiết bị để thực hiện hoạt động hay nhận hiển thị. Nó cũng loại bỏ yêu cầu có bàn phím, chuột và gậy điều khiển, ngoại trừ công tác lập trình phức tạp ít gặp có thể được thực hiện trong quá trình rửa trôi.

Một ưu điểm khác nữa là hiển thị dạng tinh thể lỏng. Nó chiếm ít không gian hơn, mỏng hơn hiển thị dạng CRT, và do đó có thể được sử dụng trong những không gian nhỏ hơn.

Ưu điểm lớn nhất là trong các máy tính nhúng có hình dạng nhỏ gọn giúp nó thay thế hiển thị 2 đường trên một công cụ thông thường hay trên bộ truyền với một HMI có đầy đủ tính năng.

Người điều khiển làm việc trong không gian rất hạn chế tại sản nhà máy. Đôi khi không có chỗ cho họ, các công cụ, phụ tùng và HMI cỡ lớn nên họ cần có HMI có thể di chuyển được

HMI cỡ nhỏ

HMI cỡ nhỏ kết hợp với các máy tính nhúng cỡ nhỏ đã được cách mạng hóa ứng dụng của HMI cấp sàn nhà máy. Tuy nhiên tính năng nào mà một HMI hiện đại cần?

Có thể sử dụng trong không gian chật hẹp

Ngày càng có nhiều PC và PC nhúng được sử dụng trong các ứng dụng sản xuất để kết nối mạng và điều khiển sàn nhà máy. Một HMI nhỏ gọn có thể cung cấp tính năng tiên tiến cho giao diện người vận hành để quản lí thu nhận, quản lí cảnh báo và điều khiển hoạt động. HMI loại này có thể được lắp đặt trên rất nhiều thiết bị và công cụ, bảng điều khiển truyền thống.

Trong thực tế, HMI nhỏ có thể được lắp đặt trong không gian tương tự mà trước đây sử dụng để lắp nút ấn và đèn tín hiệu. Do đó, trong không gian nhỏ hẹp hơn, một trạm Hand-Off-Auto thông thường có thể đòi hỏi trong bảng điều khiển, người điều khiển có thể có được một HMI nhỏ gọn với tính năng trọn vẹn, vô số nút ấn và đèn tín hiệu.

Bên cạnh đó, HMI nhỏ gọn mà hiện đại này có ngôn ngữ lập trình và hệ điều hành thông dụng

PC client hoặc nhúng loại mỏng

Các client thật mỏng được sử dụng trong rất nhiều ứng dụng mạng phân tán nơi cả ngôn ngữ lập trình và hệ điều hành được tải từ máy chủ của mạng, hay một “light OS” như Windows CE hay Windows XP-Embedded được cung cấp trong bộ nhớ flash sử dụng cho một hệ thống tính toán cụ thể.

Các client loại mỏng có thể được sử dụng thay thế cho PC trong các ứng dụng tính toán nhúng. Các máy client thiết kế mỏng này thường được kết hợp với một HMI, và khi HMI có một hình dạng nhỏ gọn, thì toàn bộ sản phẩm, HMI và bộ xử lí client nhỏ có thể có kích thước ngang với HMI. Tất nhiên, điều này làm cho nó có thể sử dụng một HMI hình dạng nhỏ được tích hợp ở những vị trí mà HMI truyền thống cũng như PC có liên quan không phù hợp hay không thể thực hiện được chức năng.

Trong khi trạm điều khiển PLC truyền thống có một hệ điều hành độc quyền, việc sử dụng Windows CE, hay Windows XP nhúng, hay thậm chí cả Linux như các hệ điều hành HMI đòi hỏi việc đào tạo cho người vận hành ít hơn, thậm chí số người lập trình có thể làm việc trong môi trường thương mại cũng nhiều hơn, khiến HMI máy tính nhúng HMIs dễ sử dụng và tốn ít chi phí hơn các trạm điều khiển truyền thống.

Tiêu thụ điện năng thấp

Việc sử dụng điện năng ngày càng tăng trên thế giới đã dẫn đến sự gia tăng nhu cầu các thiết bị tính toán với đòi hỏi về điện năng thấp hơn. Các sản phẩm HMI truyền thống thông thường, trong đó có hiển thị dạng CRT và thậm chí cả hiển thị LCD, song song là PC với quạt làm mát, ổ đĩa cứng và các bộ phận chuyển động khác được biết đến như những thiết bị đòi hỏi nhiều năng lượng.

HMI hình dạng nhỏ được thiết kế để sử dụng với PC nhúng không quạt và client nhỏ đòi hỏi điện năng thấp hơn đáng kể so với sự kết hợp HMI/PC truyền thống. Thí dụ, tiêu thụ điện năng của máy tính cảm ứng Pxscale tinh thể lỏng TFT QVGA mới trình làng từ Advantech chỉ là 8W.

Việc sử dụng HMI điện năng thấp, PC nhúng và client nhỏ cho phép sử dụng nhiều thiết bị hơn mà lại có được khả năng tải tương đương, tiêu thụ điện năng thấp và do đó chi phí đầu tư thấp hơn so với các thế hệ HMI và máy tính trước đây. Bên cạnh đó, HMI nhỏ gọn tiêu thụ điện năng thấp và máy tính nhúng là sự đóng góp cho sự phát triển của công nghệ sản xuất bất kể ở đâu chúng được sử dụng.

Di động được khi cần

Một trong những ưu điểm lớn nhất của yêu cầu về tiêu thụ điện năng thấp để vận hành các HMI nhỏ là khả năng vận hành với các loại pin nhỏ. Điều này, cộng với kích cỡ cực nhỏ của HMI đã tạo ra HMI có thể di động được ở cấp công nghiệp cao cấp hơn rất nhiều so với các laptop cấp thương mại.

Trong một số trường hợp, những thiết bị có thể di động được này là những thiết bị hoàn toàn không dây, cung cấp tính năng của một HMI, khả năng tính toán, khả năng thu thập dữ liệu có thể di động được bất cứ nơi đâu mà người vận hành mong muốn hay cần đi đến trong nhà máy.

Nâng cao độ tin cậy

Những thiết bị tiêu thụ điện năng thấp này như HMI dạng nhỏ này cũng được thiết kế với cấp tích hợp phụ kiện và các bản mạch VLSI rất cao. Phụ kiện ít hơn và đòi hỏi điện năng thấp hơn giúp nâng cao độ tin cậy của máy tính. Thời gian chết giữa các lần xẩy ra sự cố (MTBF) bị kéo dài ra khi sự kết hợp các phụ kiện tiêu thụ điện năng thấp này hoạt động ở các cấp thấp hơn được mở rộng đến các HMI hình dạng nhỏ.

Chi phí thấp

Tích hợp cấp cao và hình dáng nhỏ gọn khiến HMI hiện đại có chi phí thấp đối với cả sản xuất và mua bán. Độ tin cậy cao làm cho chi phí đầu tư (TCOS) thấp hơn các thiết kế trước đây.

Hiệu suất kinh tế cao hơn

HMI nhỏ hiện đại có thể mua với chi phí bằng một tá nút ấn và đèn tín hiệu, cung cấp khả năng điều khiển tốt hơn, tương tác với người vận hành tốt hơn, dễ bảo dưỡng và hỗ trợ hơn, và tính hữu dụng vận hành cao hơn so với các sản phẩm cùng giá thành khác.

Phù hợp với nhiều thị trường ngành dọc

HMI nhỏ có thể tìm thấy trong rất nhiều ứng dụng của thị trường ngành dọc, không chỉ là trong ngành tự động hóa công nghiệp. Chúng có thể được tìm thấy trong các ứng dụng thương mại; HVAC, hệ thống thu thập dữ liệu; các ứng dụng điều khiển máy móc; giám sát môi trường; ứng dụng truyền thông; ứng dụng tự động; vv. Do HMI nhỏ gọn có đầy đủ tính năng của một PC, không chỉ là của thiết bị đầu cuối của người vận hành PLC, độ linh hoạt và đa năng này nâng cao rất nhiều khả năng của HMI hình dáng nhỏ trên nhiều thị trường ngành dọc.

HMI hình dạng nhỏ tồn tại trong hầu hết các thiết bị từ các thiết bị y tế chi đến các thiết bị trong ngành tự động hóa công nghiệp.

Theo Tudonghoa