Panel operatorski. HMI ang. Human Machine Interface. Pulpit sterowniczy.

Transkrypt

1 Panel operatorski HMI ang. Human Machine Interface 2016/2017, WIEiK 1 Pulpit sterowniczy pulpit sterowniczy - część urządzenia do zdalnego sterowania, zawierająca niektóre elementy układu sterującego oraz aparaturę kontrolną i pomiarową 2016/2017, WIEiK 2 1

2 Przykłady pulpitów/paneli sterowniczych Panel sterowniczy może być zbudowany: z pojedynczych elementów (kontrolki, przyciski, klawiatury, wyświetlacze, ) z gotowego panelu operatorskiego, np. z kolorowym wyświetlaczem graficznym wraz panelem dotykowym, z gotowego panelu operatorskiego, wraz dodatkowymi elementami w postaci kontrolek, przycisków, manipulatorów /2017, WIEiK 3 Pulpit sterowniczy - przykłady /2017, WIEiK 4 2

3 Pulpit sterowniczy, panel sterowniczy, panel operatorski, panel operatorski, panel sterowniczy (HMI ang. Human Machine Interface), to urządzenie elektryczne umożliwiające kontrolę innych urządzeń elektrycznych, realizujących pewne procesy, np. technologiczne lub produkcyjne. Panel operatorski (zwany też sterującym lub sterowniczym) to urządzenie elektryczne, będące narzędziem komunikacji między operatorem, a urządzeniem. Umożliwia realizację procesów technologicznych, sterując maszyną lub zespołem maszyn, rejestrując dane, przesyłając i odbierając informacje, monitorując i wizualizując kluczowe etapy procesów lub alarmując o potencjalnych błędach. 2016/2017, WIEiK 5 Panel operatorski, panel sterowniczy Panele HMI znalazły zastosowanie szczególnie w przemyśle oraz procesach technologicznych w których niezbędna jest wizualizacja parametrów sterowania i parametrów procesu. Stanowią popularne elementy różnych maszyn oraz urządzeń. Po odpowiednim zaprogramowaniu funkcji sprawdzają się również przy sterowaniu procesami w inteligentnych budynkach. Panele operatorskie HMI zapewniają możliwość monitorowania pracy oraz rejestrację danych z procesów technologicznych, wprowadzania danych, umożliwiają wizualizację procesów. Wykorzystywane są do integracji urządzeń pracujących z różnymi protokołami komunikacyjnymi, tworzenia receptur oraz skomplikowanych obliczeń w MACRO. Aktualnie na rynku istnieją panele o różnych rozmiarach. Zaczynając od małych kilku calowych aż po kilkunasto-calowe z bardzo wysoką rozdzielczością. Dostępne są również serwery danych pracujące w chmurze. Wyposażone są we wszystkie funkcje paneli operatorskich, z tą różnicą, że nie posiadają ekranu. Można je podpiąć do dowolnego ekranu, pod warunkiem że posiada odpowiednie porty. W ofercie istnieją panele operatorskie wyposażone w standardowe przyciski funkcyjne, klawiatury numeryczne oraz panele dotykowe. Większość paneli wyposażona jest w porty szeregowe. Obecnie panele HMI jak i panele operatorskie wyposażone zostały również w port Ethernet, CAN, Profibus a nawet komunikację bezprzewodową WiFi. Panele HMI, panele operatorskie czy komputery przemysłowe ceny mają zróżnicowane. Kryteriami są między innymi: przekątna ekranu, pamięć, interfejsy komunikacyjne, żywotność oraz przeznaczenie /2017, WIEiK 6 3

4 Elementy składowe panelu operatorskiego Elementy wyjściowe (sygnalizacja i wizualizacja dla użytkownika) Elementy sygnalizacyjne świetlne, punktowe, wyświetlacze symboli, znaków, tekstu, grafiki, wyświetlacze graficzne (mono, kolor) Elementy sygnalizacyjne dźwiękowe, sygnalizatory dźwiękowe, głośniki Elementy wejściowe (wprowadzanie danych przez użytkownika) Elementy stykowe mechaniczne, przyciski, zespoły przycisków, proste klawiatury, pełne klawiatury, Panel dotykowy Manipulatory (typu myszka, kulka, joystick) Porty szeregowe do komunikacji z urządzeniem zewnętrznym (sterownik PLC, PAC, komputer przemysłowy), Port szeregowy do programowania panelu operatorskiego Elementy do rejestracji sygnałów i stanów wejściowych i wyjściowych (karty pamięci SD, CF, port USB na pendrive) Zasilanie awaryjne do podtrzymania pracy zegara RTC i pamięci wewnętrznej Zasilanie panelu, najczęściej +24Vdc 2016/2017, WIEiK 7 Elementy składowe - elementy wyjściowe (sygnalizacja i wizualizacja dla użytkownika) kontrolki (diody LED), jednokolorowe, dwukolorowe, zespoły wyświetlaczy LED, oparte na wyświetlaczu siedmiosegmentowym LED, matryce wielopunktowe LED, wyświetlacze LCD tekstowe lub punktowe niestandardowe, robione na zamówienie, uniwersalne wyświetlacze LCD alfanumeryczne (matryca 5x7 punktów), np. 2x16, 4x20 uniwersalne wyświetlacze OLED alfanumeryczne (matryca 5x7 punktów), np. 2x16 uniwersalne wyświetlacze graficzne LCD monograficzne, np. 128x64 punktów, uniwersalne wyświetlacze graficzne LCD TFT kolorowe, np. 800x600 punktów, uniwersalne wyświetlacze graficzne OLED kolorowe Wyświetlacz graficzny LCD mono Wyświetlacz alfanumeryczny LCD Wyświetlacz niestandardowy LCD mono 2016/2017, WIEiK 8 4

5 Wyświetlacz LED uniwersalny 7-segmentowy Wyświetlacze LED Wyświetlacz LED uniwersalny 14-segmentowy Wyświetlacz LED niestandardowy Wyświetlacz LED uniwersalny matrycowy 5x7 2016/2017, WIEiK 9 Wyświetlacze LCD, OLED Wyświetlacz graficzny mono LCD Wyświetlacz alfanumeryczny OLED Wyświetlacz graficzny mono OLED /2017, WIEiK 10 5

6 Wyświetlacze graficzne TFT LCD /2017, WIEiK 11 Elementy składowe - elementy wejściowe (wprowadzanie danych przez użytkownika) Do wprowadzania przez użytkownika np. danych, zmian w działaniu programu, zmian funkcji urządzenia w panelach operatorskich stosuje się następujące elementy: pojedyncze przyciski, zespoły przycisków, proste klawiatury, klawiatury niestandardowe proste klawiatury matrycowe np. 4x3, 4x4 pełne klawiatury, np. typu qwerty wraz przyciskami funkcyjnymi manipulator mechaniczny, myszka kulkowa, potencjometr analogowy (rezystor) enkoder zadający (potencjometr cyfrowy) Elementy do wprowadzania danych mogą być wykonane w postaci mechanicznej (styk elektromechaniczny) lub w postaci panelu dotykowego 2016/2017, WIEiK 12 6

7 Panel dotykowy 2016/2017, WIEiK 13 Przyciski przemysłowe Przycisk > napęd + zespół styków + sygnalizacja 2016/2017, WIEiK 14 7

8 Elementy składowe interfejs szeregowe do programowania panelu Każdy uniwersalny panel operatorski wymaga zaprogramowania. Za pomocą aplikacji dostarczonej przez producenta, użytkownik programuje poszczególne stany elementów sygnalizacyjnych (tekst i grafikę która będzie widoczna na ekranie) i funkcje poszczególnych przycisków. Do zaprogramowania panelu operatorskiego wykorzystuje się standardowe interfejsy szeregowe RS232, RS422, RS485, Ethernet oraz port USB. 2016/2017, WIEiK 15 Elementy składowe interfejsy szeregowe do komunikacji z urządzeniem zewnętrznym Do komunikacji (wymiany danych) panelu operatorskiego z urządzeniem lub kilkoma urządzeniami zewnętrznymi wykorzystuje się standardowe interfejsy szeregowe: RS232, RS422, RS485, Ethernet Aby komunikacja pomiędzy panelem a urządzeniem działała poprawnie, wymagane jest zastosowanie takiego samego protokołu komunikacyjnego, do wymiany danych np.: Modbus ASCII, Modbus RTU, Profibus, Ethernet TCP/IP Każdy producent panelu operatorskiego w dokumentacji technicznej podaje jakie interfejsy i jaki rodzaj protokołu komunikacyjnego można zastosować. 2016/2017, WIEiK 16 8

9 Główni producenci paneli operatorskich /2017, WIEiK 17 Przykłady paneli HMI /2017, WIEiK 18 9

10 Przykład - Astrada HMI Panel Panele operatorskie Astraada HMI Panel to urządzenia o bardzo bogatych możliwościach komunikacyjnych oraz funkcjonalnych. Oferta produktów tej serii obejmuje modele o ekranach operatorskich od 3.5 do 10 z ekranami monochromatycznymi i kolorowymi. Przeznaczone są do zastosowań w dowolnych aplikacjach wymagających podniesienia intuicyjności obsługi oraz możliwości instalacji. Cechy charakterystyczne Astraada HMI Panel: graficzny ekran operatorski, ekran monochromatyczny lub kolorowy, matryca TFT o przekątnej od 3.5 do 10.4, 32 bitowe procesory 200 MHz, pamięć RAM o pojemności od 1MB do 64MB, pamięć Flash do 128 MB, bateryjne podtrzymania pamięci danych, własny system operacyjny czasu rzeczywistego, 2 lub 3 porty RS232/422/485, port Ethernet,USB, MicroSD, bezpłatne oprogramowanie narzędziowe Astraada HMI CFG. Seria Astraada HMI panel programowana jest przy pomocy darmowego narzędzie Astraada HMI CFG. Programowania charakteryzuje się bardzo intuicyjną obsługą, rozbudowanymi możliwościami programistycznymi oraz systemem pomocy /2017, WIEiK 19 Przykład - GE Inteligent Platforms HMI Panel Model: IC754VGF08CTD Przekątna 8 cali Rozdzielczość 800 x 600 pikseli Ilość kolorów: Typ ekranu: rezystancyjny Zasilanie 24VDC Dopuszczalny zakres napięcia zasilania VDC Pobór mocy 24 W przy 24 VDC Wyposażony w porty RS232/RS485, RS232, 2 porty Ethernet, 2 porty USB, Port kart komunikacyjnych Trendy czasu rzeczywistego Pamięć Flash 64MB Pamięć RAM 64 MB (rozszerzalna do 128 MB) Pamięć SRAM 512 kb Gniazdo na karty CF Skrypty View, Visual Basic Komunikacja w standardzie OPC Praca jako klient terminalowy Możliwość uruchomienia aplikacji wizualizacyjnej, obsługującej do 8000 zmiennych. Rozmiar x x 76.9 mm Temperatura pracy 0-50 C 2016/2017, WIEiK 20 10

11 Przykład - Simens Panel HMI TD400 6AV6640-0AA00-0AX1 Czteroliniowy wyświetlacz tekstowy do sterowników S Idealnie nadaje się do prostych zadań operatorskich. Wyświetlacz: 3,7", STN czarno-biały Rozdzielczość: 192 x 64 pikseli Napięcie zasilania: 24V DC Liczba znaków na linię: 24 (ASCII, cyrillic), 16 (Chinese, 2 linie) Liczba przycisków funkcyjnych: 15 Ekran dotykowy: NIE Interfejsy: 1 x RS485 (187,5 kbit/s) Pamięć użytkownika: 128 kb Stopnie ochrony: IP65 Oprogramowanie: STEP 7 MicroWin Wymiary: - montażowe: 138 x 68 x 28,5 mm - całkowite: 154 x 84 x 28,5 mm Waga: 330g 2016/2017, WIEiK 21 Przykład - Simens Panel HMI MP277 6AV6643-0CB01-1AX1 Ergonomiczne i poręczne urządzenie przeznaczone do pracy w środowisku przemysłowym PROFIBUS lub PROFINET. Urządzenia MP277 przeznaczone są do zadań o większej złożoności. Wyświetlacz: 7,5'', kolorowy TFT, kolorów Napięcie zasilania: 24V DC Liczba klawiszy funkcyjnych: 0 Rozdzielczość ekranu: 640 x 480 pikseli Ekran dotykowy: TAK Pamięć użytkownika: 6144 kb Interfejsy: 1 x RS485 (max. 12 Mbit/s), 1 x RS422, 2 x USB, 1 x RJ45 (Ethernet), 1 x slot kart MMC SD Stopnie ochrony: IP65, NEMA 4 (z przodu), IP20 (z tyłu) Oprogramowanie: kompatybilny WinCC Wymiary: wymiary montażowe: 226 x 166 x 60 mm wymiary całkowite: 240 x 180 x 60 mm Waga: 1610g 2016/2017, WIEiK 22 11

12 Przykład - Simens, Mobilny Panel HMI 177DP Ergonomiczne i poręczne urządzenie przeznaczone do pracy w środowisku przemysłowym PROFIBUS. Posiada awaryjny przycisk bezpieczeństwa STOP do zatrzymania pracy maszyny w krytycznej sytuacji. Wyświetlacz: 5,7'', (121 x 92 mm); kolorowy STN, 256 kolorów Napięcie zasilania: 24V DC Liczba klawiszy funkcyjnych: 14 Rozdzielczość ekranu: 320 x 240 pikseli Ekran dotykowy: TAK Pamięć użytkownika: 2048 kb Interfejsy: 1 x RS485 (max. 12 Mbit/s), 1 x RS422 Stopnie ochrony: IP65 Oprogramowanie: STEP 7 Basic oraz Professional (WinCC wszystkie poza BASIC) Wymiary: 245 mm (średnica obudowy) x 58 mm (głebokość) Waga: 1300g 2016/2017, WIEiK 23 Panel przycisków - Simens 2016/2017, WIEiK 24 12

13 Przykłady ekranów na panelu HMI /2017, WIEiK 25 Oprogramowanie dla paneli Astraada HMI CFG Astraada HMI CFG to bezpłatne narzędzie przeznaczone do konfiguracji i programowania paneli operatorskich serii Astraada HMI Panel. Charakteryzuje się wysoką stabilnością działania, intuicyjnością oraz bogatą funkcjonalnością pozwalającą na tworzenie zaawansowanych aplikacji wizualizacyjnych. Oprogramowanie wyposażone jest w symulator i pozwala na konfigurację obsługi alarmów, receptur, raportów, logowania danych historycznych, obsługę makr programowych oraz zabezpieczeń /2017, WIEiK 26 13