Αρχικά, οι περισσότερες ενσωματωμένες εφαρμογές HMI ήταν αφιερωμένες στο χειρισμό συγκεκριμένων εργασιών σε μία μόνο συσκευή. Ένα τυπικό ενσωματωμένο HMI θα χρησιμοποιηθεί για την αντικατάσταση των κουμπιών, των ενδείξεων, των αναλογικών μετρητών και των περιστροφικών τροχών σε έναν απλό πίνακα χειριστή του μηχανήματος. Θα επικοινωνεί με τον ελεγκτή του μηχανήματος (συνήθως έναν προγραμματιζόμενο λογικό ελεγκτή (PLC)) μέσω μιας σειριακής σύνδεσης επικοινωνίας χαμηλής-ταχύτητας και δεν θα επικοινωνεί με άλλες συσκευές, ελεγκτές ή υπολογιστές.
Ο προγραμματισμός αυτών των βασικών ενσωματωμένων HMI γίνεται σε υπολογιστή και το μεταγλωττισμένο πρόγραμμα μεταφορτώνεται στο HMI μέσω σειριακών επικοινωνιών. Τα ενσωματωμένα HMI χρησιμοποιούν ιδιόκτητα λειτουργικά συστήματα (OS) και υλικό, το οποίο μπορεί να είναι δαπανηρό. Αφού προγραμματιστεί, το ενσωματωμένο HMI δεν μπορεί να τροποποιηθεί ή να αλλάξει εκτός εάν επαναπρογραμματιστεί στον υπολογιστή, κλείσει το HMI και φορτωθεί ένα νέο πρόγραμμα.
Παρά αυτά τα υψηλά κόστη και περιορισμούς, τα ενσωματωμένα HMI προσφέρουν τεράστιες βελτιώσεις στην ευελιξία, την απόδοση και το κόστος σε σχέση με τις υπάρχουσες σκληρές-ενσύρματες λύσεις διεπαφής χειριστή.
Η πιο σημαντική εξοικονόμηση οφείλεται στην εξάλειψη των εισόδων και εξόδων PLC για όλες τις συσκευές διεπαφής χειριστή. Με συσκευές διασύνδεσης χειριστή που είναι τοποθετημένες σε ενσύρματο πάνελ{{1}, κάθε κουμπί απαιτεί μια αντίστοιχη διακριτή είσοδο PLC, κάθε φως ενεργοποιείται από μια διακριτή έξοδο PLC, κάθε μετρητής απαιτεί αναλογική έξοδο PLC και κάθε τροχός αντίχειρα και ποτενσιόμετρο συνδέεται σε μια αναλογική είσοδο PLC. Όχι μόνο ήταν πολύ ακριβό εκ των προτέρων, αλλά ήταν και ένας εφιάλτης.
Με μια ενσύρματη διεπαφή χειριστή, η απλή προσθήκη ενδεικτικών λυχνιών απαιτεί διάνοιξη οπών στον μπροστινό πίνακα του περιβλήματος, εγκατάσταση των φώτων και των πινακίδων τους, σύνδεση των φώτων πίσω στις εξόδους PLC και επαναπρογραμματισμό του PLC. Αυτό προϋποθέτει ότι υπάρχει αρκετός χώρος στον μπροστινό πίνακα και εφεδρικές έξοδοι PLC. Αντίθετα, η εργασία του επαναπρογραμματισμού του HMI και του PLC για την προσθήκη πρόσθετων συμβόλων ενδείξεων είναι σχετικά απλή.
Για μηχανήματα και άλλες εφαρμογές που απαιτούν μεγάλο αριθμό κουμπιών, φώτων, μετρητών και περιστροφικών τροχών ή ποτενσιόμετρων-όλα με αντίστοιχο PLC I/O-ενσωματωμένο HMI μπορούν να προσφέρουν σημαντική εξοικονόμηση κόστους. Επιπλέον, τα ενσωματωμένα HMI ενδέχεται να είναι σε θέση να παρέχουν προηγμένες λειτουργίες, όπως η τάση και η δημιουργία χαρτών, που μπορούν να αντικαταστήσουν τις συσκευές εγγραφής γραφημάτων.
HMI Evolution
Προκειμένου να εξελιχθούν από μια βασική διεπαφή χειριστή μηχανής μεμονωμένα σε ένα προηγμένο σύστημα, τα ενσωματωμένα HMI χρησιμοποιούν τις ίδιες τεχνολογικές αλλαγές που οδήγησαν στην εξέλιξη των συστημάτων SCADA (δηλαδή, υπολογιστές και λειτουργικά συστήματα Windows).
Στις αρχές της δεκαετίας του 1990, οι υπολογιστές εισήχθησαν σε εργοστάσια και εργοστάσια, φιλοξενώντας συχνά SCADA και παρόμοιο λογισμικό σε δωμάτια ελέγχου. Αργότερα τον αιώνα, οι βιομηχανικοί υπολογιστές εισήχθησαν για να επιτρέψουν στις προηγμένες εφαρμογές HMI να μεταβούν στο εργοστάσιο.
Μετά από κάποια αρχική απροθυμία στην αγορά λόγω της κακής-απόδοσης σε πραγματικό χρόνο και των συχνών επανεκκινήσεων των Windows, αυτά τα προηγμένα HMI που βασίζονται σε υπολογιστή-έγιναν το de facto πρότυπο, κρούοντας τον θάνατο για ιδιόκτητα SCADA και άλλα προηγμένα συστήματα HMI.
Η επόμενη επανάσταση συνέβη στους σχετικούς τομείς του εύρους ζώνης και της δικτύωσης. Χάρη στην επέκταση των δυνατοτήτων Ethernet, το εύρος ζώνης αυξήθηκε δραματικά, επιτρέποντας στα συστήματα να συνδέονται εύκολα μεταξύ τους, τερματίζοντας έτσι τα σιλό αυτοματισμού.
Η εισαγωγή προτύπων δικτύου όπως το TCP/IP και η ολοένα και πιο ανοιχτή αρχιτεκτονική SCADA{0}}που βασίζεται σε υπολογιστή επέτρεψε σε όλο και περισσότερες απομακρυσμένες συσκευές, όπως φορητούς υπολογιστές και υπολογιστές γραφείου, να έχουν πρόσβαση σε πληροφορίες ορόφου καταστήματος.
Μετά την εισαγωγή του SCADA που βασίζεται σε υπολογιστή-, η εισαγωγή της πλατφόρμας Microsoft Windows CE OS επέτρεψε στους προγραμματιστές να παραδώσουν πολλά από τα εργαλεία και τις δυνατότητες των συστημάτων SCADA{1}}που βασίζονται σε υπολογιστή σε ένα ευρύ φάσμα απομακρυσμένων συσκευών μικρότερης χωρητικότητας. Ως αποτέλεσμα, πολλοί προμηθευτές ανταγωνίστηκαν για τη δημιουργία-πλατφορμών χαμηλού κόστους, μειώνοντας τις τιμές του υλικού.
Ταυτόχρονα, το Διαδίκτυο έχει ανοίξει το δρόμο για την ανταλλαγή πληροφοριών μεταξύ ενός ευρύτερου φάσματος πλατφορμών υλικού, συμπεριλαμβανομένων των ενσωματωμένων HMI, PLC και συστημάτων SCADA. Τα ενσωματωμένα και προηγμένα πακέτα λογισμικού HMI άρχισαν να προσφέρουν απομακρυσμένη πρόσβαση, πρώτα από προγράμματα περιήγησης και μετά από εφαρμογές. Αυτό ήταν κάτι περισσότερο από απλώς ένας παράγοντας ευκολίας, καθώς η παροχή στους χειριστές και τους διαχειριστές της δυνατότητας να βλέπουν πληροφορίες από οπουδήποτε βοήθησε τα εργοστάσια να λειτουργούν πιο αποτελεσματικά με λιγότερη εργασία.
Με την υιοθέτηση των Windows CE και του ενσωματωμένου διαδόχου των Windows ως τυπικού λειτουργικού συστήματος, τα ενσωματωμένα HMI μοιάζουν και λειτουργούν περισσότερο σαν προηγμένα πακέτα λογισμικού HMI που βασίζονται σε υπολογιστή- και Windows-. Για πολλούς χρήστες, τα ενσωματωμένα HMI είναι πλέον περισσότερο από επαρκή για τις εφαρμογές τους, επιτρέποντάς τους να αλλάζουν από HMI{3}}που βασίζονται σε υπολογιστή. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα τεράστια εξοικονόμηση κόστους επειδή όλα όσα σχετίζονται με το ενσωματωμένο HMI είναι πολύ φθηνότερα, συμπεριλαμβανομένων του λογισμικού προγραμματισμού, των αδειών χρόνου εκτέλεσης, των ετήσιων τελών συντήρησης λογισμικού και των πλατφορμών-στόχων.
Η χρήση ενός HMI{0}}που βασίζεται σε υπολογιστή σε βιομηχανικό περιβάλλον απαιτεί βιομηχανικό υπολογιστή και οθόνη. Με το ενσωματωμένο HMI, μια βιομηχανικά βελτιωμένη πλατφόρμα μπορεί να εκπληρώσει τον ίδιο ρόλο με σημαντικά χαμηλότερο κόστος. Το σύγχρονο ενσωματωμένο λογισμικό HMI μπορεί να βρίσκεται σε ενσωματωμένες πλατφόρμες με περιορισμένη ισχύ επεξεργασίας, μνήμη και άλλους πόρους υλικού, αλλά εξακολουθεί να παρέχει προηγμένες λειτουργίες όπως{3}}φιλικές γραφικές διεπαφές, απομακρυσμένη πρόσβαση και-αναφορές σε πραγματικό χρόνο και τάσεις βασικών δεικτών απόδοσης.
Απομακρυσμένη πρόσβαση και{0}}Φιλικές διεπαφές χρήστη
Οι μηχανικοί και οι χειριστές αναμένουν την ίδια ευκολία χρήσης και λειτουργικότητα που έχουν από τις προσωπικές τους συσκευές να είναι παρούσα στο περιβάλλον εργασίας τους, ειδικά όταν πρόκειται για HMI. Με τα σημερινά smartphone και tablet να δημιουργούν προσδοκίες των χρηστών για ασύρματη συνδεσιμότητα, γραφικές διεπαφές και ανώτερη φορητότητα, δεν αποτελεί έκπληξη το γεγονός ότι τα ηλεκτρονικά είδη ευρείας κατανάλωσης γίνονται μια σημαντική δύναμη στο βιομηχανικό HMI. Στην πραγματικότητα, πολλοί οργανισμοί μειώνουν το κόστος θεσπίζοντας πολιτικές "Φέρτε τη δική σας συσκευή" (BYOD) που επιτρέπουν στο προσωπικό παραγωγής να χρησιμοποιεί τα δικά του smartphone και tablet ως φορητό HMI.
Οι χρήστες HMI ζητούν τώρα μια ενοποιημένη εμπειρία διεπαφής χειριστή σε όλες τις συσκευές. Θέλουν το λογισμικό HMI-είτε ενσωματωμένο είτε βασισμένο σε υπολογιστή-με βάση-να παρέχει την ίδια εμπειρία πίνακα εργαλείων σε πολλούς τύπους υλικού, από ενσωματωμένες οθόνες HMI έως smartphone και tablet, ανεξάρτητα από το λειτουργικό σύστημα.
Σε απάντηση, μια σειρά από ενσωματωμένα πακέτα λογισμικού HMI προσφέρουν τώρα αυτές τις δυνατότητες. Αυτές οι λύσεις λογισμικού δημιουργούν εφαρμογές για ενσωματωμένες συσκευές HMI που είναι προσβάσιμες από υπολογιστές, άλλα ενσωματωμένα HMI, smartphone και tablet.
Παρέχοντας υποστήριξη HTML5, αυτές οι λύσεις HMI είναι εύκολα προσβάσιμες στην κύρια οθόνη HMI, αλλά έχουν μέγεθος ώστε να ταιριάζουν σε κάθε συσκευή που υποστηρίζει το πρότυπο HTML5. Το πρότυπο HTML5 απελευθερώνει τους χρήστες από αργές λήψεις προγράμματος περιήγησης στο Διαδίκτυο ή μήνες αναμονής για τη δημιουργία εφαρμογών για τη συγκεκριμένη συσκευή τους, επειδή επιτρέπει στους προμηθευτές λογισμικού ενσωματωμένου HMI να διαθέσουν γρήγορα μια εφαρμογή σε σχεδόν οποιοδήποτε smartphone ή tablet. Καθώς οι πολιτικές BYOD γίνονται πιο διαδεδομένες, η υποστήριξη HTML5 θα γίνει απαίτηση, καθώς το προσωπικό χρησιμοποιεί πολλές συσκευές στην εργασία και απαιτεί εφαρμογές που έχουν καλύτερη απόδοση από τα προγράμματα περιήγησης.
Όχι μόνο τα δεδομένα πρέπει να παρουσιάζονται με τον ίδιο τρόπο σε όλες τις συσκευές για τη βελτίωση της αποτελεσματικότητας του προσωπικού, αλλά πρέπει επίσης να είναι εύκολη η πρόσβαση και ο χειρισμός τους. Αν και η τεχνολογία πολλαπλής αφής μπορεί να φαίνεται σαν μια άλλη λειτουργία "και εγώ", στην πραγματικότητα βοηθά τους χρήστες να εκτελούν εντολές έως και τρεις φορές πιο γρήγορα από τις παραδοσιακές απλές-οθόνες αφής.
Καθώς χρησιμοποιούνται όλο και περισσότερες συσκευές χειρός για την ανάκτηση πληροφοριών, οι χρήστες χρειάζονται έναν οικείο και γρήγορο τρόπο αλληλεπίδρασης με δεδομένα. Το multi{1}}touch φέρνει τις γνωστές δυνατότητες των smartphone και των tablet σε βιομηχανικές εφαρμογές, όπως η κύλιση, το ζουμ, η περιστροφή αντικειμένων και η διάνοιξη-κάτω. Αντί να σπαταλούν πολύτιμο χρόνο μεταβαίνοντας μεταξύ οθονών με-αναπτυσσόμενα μενού και εντολές σε περίπτωση έκτακτης ανάγκης, οι χρήστες πολλαπλών-αφήσεων μπορούν να βρουν τις απαραίτητες πληροφορίες, στη συνέχεια να κάνουν μεγέθυνση στην προβληματική περιοχή και να κάνουν αλλαγές σε δευτερόλεπτα.
Το μέλλον είναι παντού γύρω μας
Η πρόοδος στα HMI έχει επεκτείνει το φάσμα των συσκευών διεπαφής βιομηχανικού αυτοματισμού και καθώς οι εφαρμογές γίνονται πιο ολοκληρωμένες, είναι πιθανό κάποια μέρα να αντικατασταθεί από έναν νέο όρο, όπως η οπτικοποίηση. Αυτή η πιθανότητα μπορεί να είναι ακόμη μεγαλύτερη όταν συζητάμε για το ενσωματωμένο HMI.
Οι μέρες των μεμονωμένων, ακριβών και ιδιόκτητων HMI με περιορισμένη λειτουργικότητα και πρόσβαση μόνο από τον χρήστη μπροστά από το μηχάνημα πλησιάζουν γρήγορα στο τέλος τους. Οι σημερινές ενσωματωμένες εφαρμογές HMI προσφέρουν πολλές από τις δυνατότητες του SCADA και άλλων προηγμένων συστημάτων HMI, αλλά σε πολύ πιο ελκυστική τιμή, ειδικά για εφαρμογές δαπέδου εγκαταστάσεων- που απαιτούν μια βιομηχανικά βελτιωμένη πλατφόρμα.
Ενώ θα εξακολουθούν να χρειάζονται χειριστές στο κατάστημα σε ορισμένες περιπτώσεις, ο πολλαπλασιασμός των απομακρυσμένων συσκευών HMI που επικοινωνούν με τοπικούς ελεγκτές και HMI θα αυξήσει σημαντικά την κινητικότητα και την παραγωγικότητα των εργαζομένων. Αυτό το μέλλον δεν θα αντικαταστήσει την ανάγκη για ανθρώπους, αλλά θα αυξήσει σημαντικά την εμβέλειά τους σε πολλαπλά φυτά και περιοχές φυτών, επιτρέποντάς τους να εφαρμόσουν γρήγορα την τεχνογνωσία τους για να βελτιώσουν τις λειτουργίες τους όπως απαιτείται.