مقدمه ای بر فناوری HMI زیمنس

راه حل های رابط انسان و ماشین (HMI) زیمنس، تحت نام تجاری SIMATIC، اجزای حیاتی در سیستم های اتوماسیون صنعتی هستند که تعامل یکپارچه بین اپراتورها و ماشین آلات را امکان پذیر می کنند. این رابط ها داده های پیچیده ماشین را به تجسم های بصری شهودی ترجمه می کنند و نظارت، کنترل و تصمیم گیری در زمان واقعی را در محیط های صنعتی تسهیل می کنند. محصولات HMI زیمنس از پنل های لمسی ساده تا سیستم های پیشرفته مبتنی بر رایانه شخصی متغیر است که همگی برای مقاومت در برابر شرایط سخت صنعتی و در عین حال اطمینان از قابلیت اطمینان عملیاتی طراحی شده اند. ادغام HMI های زیمنس با کنترل کننده های منطقی قابل برنامه ریزی (PLC) و سیستم های نظارت و جمع آوری داده ها (SCADA) یک محیط اتوماسیون یکپارچه ایجاد می کند که برای پیاده سازی استراتژی های صنعت 4.0 اساسی است. با قابلیت هایی که از کنترل دستگاه ساده تا تجزیه و تحلیل داده ها در سطح سازمانی را در بر می گیرد، فناوری HMI زیمنس به عنوان سنگ بنای تحول دیجیتال در عملیات صنعتی مدرن عمل می کند.

خانواده محصولات اصلی و مشخصات فنی

زیمنس یک سبد HMI متنوع را ارائه می دهد که بر اساس عملکرد و الزامات کاربردی طبقه بندی شده است. پنل های پایه​ (به عنوان مثال، KTP400) راه حل های مقرون به صرفه ای را برای برنامه های ساده با اندازه صفحه نمایش از 3 تا 15 اینچ ارائه می دهند که از عملیات لمسی ضروری و رابط های PROFINET/PROFIBUS یکپارچه پشتیبانی می کنند. پنل های Comfort​ (به عنوان مثال، TP1200، KP700) عملکرد بالاتری را با گرافیک پیشرفته، پشتیبانی از چند لمسی و قابلیت های اسکریپت نویسی برای کارهای تجسم پیچیده ارائه می دهند. پنل های موبایل​ امکان عملکرد قابل حمل را در محیط های تولید و لجستیک فراهم می کنند، در حالی که پنل های یکپارچه​ از معماری های مبتنی بر رایانه شخصی برای برنامه های SCADA پیشرفته استفاده می کنند.

از نظر فنی، این سیستم ها دارای طرح های سخت افزاری قوی با صفحه نمایش های لمسی درجه صنعتی (مقاومتی یا خازنی)، محدوده دمای عملیاتی وسیع (-20 درجه سانتیگراد تا 60 درجه سانتیگراد) و درجه حفاظت تا IP65/IP66 برای دوام در شرایط چالش برانگیز هستند. HMI های مدرن زیمنس شامل پردازنده های قدرتمند (به عنوان مثال، ARM Cortex-A8)، حافظه کافی (تا 4 گیگابایت فلش) و گزینه های ارتباطی همه کاره از جمله PROFINET، Ethernet/IP و OPC UA برای ادغام یکپارچه با شبکه های اتوماسیون هستند. به عنوان مثال، مدل 6AV7894-1AG32-1AE0 یک صفحه نمایش 19 اینچی با وضوح بالا با 1280 × 1024 پیکسل، پوشش منطبق برای محیط های سخت و پشتیبانی از چندین پروتکل صنعتی ارائه می دهد.

اکوسیستم نرم افزاری و ابزارهای مهندسی

زیمنس ابزارهای نرم افزاری جامعی را برای پیکربندی و عملکرد HMI ارائه می دهد. TIA (اتوماسیون کاملاً یکپارچه) Portal​ به عنوان چارچوب مهندسی اصلی عمل می کند و توسعه یکپارچه را برای HMI، PLC و سیستم های درایو ارائه می دهد. در این محیط، WinCC​ پلتفرم های نرم افزاری (WinCC Basic، Comfort، Advanced و Professional) راه حل های مقیاس پذیری را برای پیچیدگی های مختلف برنامه ارائه می دهند. این ابزارها از توسعه کارآمد پروژه از طریق کتابخانه ها، الگوها و قابلیت های شبیه سازی پشتیبانی می کنند و زمان راه اندازی را به میزان قابل توجهی کاهش می دهند.

برای سیستم های قدیمی، WinCC Flexible​ مسیرهای مهاجرت به پلتفرم های جدیدتر را ارائه می دهد و از سازگاری طولانی مدت اطمینان می دهد. ویژگی های پیشرفته شامل مدیریت دستورالعمل برای فرآیندهای دسته ای، ثبت داده ها برای تجزیه و تحلیل و قابلیت های سرور وب برای دسترسی از راه دور است. ادغام HTML5، جاوا اسکریپت و گرافیک برداری مقیاس پذیر (SVG) در محیط های WinCC Unified، تجربیات تجسم مدرن را با انعطاف پذیری بهبود یافته امکان پذیر می کند. این هم افزایی نرم افزار و سخت افزار امکان پیاده سازی کارآمد همه چیز را از رابط های ماشین ساده تا سیستم های تجسم پیچیده در سراسر کارخانه فراهم می کند.

سناریوهای کاربردی کلیدی

راه حل های HMI زیمنس در بخش های مختلف صنعتی کاربرد دارد. در تولید و خودروسازی, آنها نظارت بر تولید در زمان واقعی، کنترل سلول رباتیک و سیستم های تضمین کیفیت را فعال می کنند، با قابلیت هایی برای کاهش زمان چرخه به میزان 15-20٪ از طریق بهبود دید عملیاتی. بخش انرژی​ از این رابط ها برای نظارت بر شبکه، کنترل توربین و مدیریت توزیع برق استفاده می کند، با طرح های مقاوم که برای محیط های شدید مناسب هستند.

صنایع فرآیندی​ از جمله مواد شیمیایی، دارویی و مواد غذایی و آشامیدنی از HMI های زیمنس برای کنترل فرآیند دسته ای، مدیریت دستورالعمل و ردیابی انطباق استفاده می کنند، با طرح های بهداشتی که مقررات خاص صنعت را برآورده می کنند. در لجستیک و جابجایی مواد, این رابط ها مدیریت انبار، کنترل وسایل نقلیه هدایت شونده خودکار (AGV) و ردیابی موجودی را تسهیل می کنند. صنعت تصفیه آب و فاضلاب از HMI های زیمنس برای کنترل پمپ، دوز مواد شیمیایی و نظارت بر سیستم توزیع استفاده می کند، با قابلیت هایی برای کاهش زمان مهندسی تا 75٪ و در عین حال بهبود بهره وری انرژی. در سراسر این برنامه ها، فناوری HMI زیمنس پیوند حیاتی بین فناوری عملیاتی و سیستم های سازمانی را فراهم می کند و تصمیم گیری مبتنی بر داده را امکان پذیر می کند.

بهترین شیوه های پیاده سازی و استراتژی های ادغام

پیاده سازی موفقیت آمیز HMI زیمنس نیازمند برنامه ریزی و اجرای دقیق است. انتخاب سخت افزار باید عواملی مانند اندازه صفحه نمایش، شرایط محیطی و الزامات ارتباطی را در نظر بگیرد و از سازگاری با زیرساخت های اتوماسیون موجود اطمینان حاصل کند. پیکربندی نرم افزار باید ناوبری بصری، الگوهای طراحی ثابت و مدیریت هشدار متنی را در اولویت قرار دهد تا کارایی اپراتور را افزایش دهد.

ادغام با PLC های زیمنس (به ویژه سری S7-1200/1500) از طریق PROFINET ارتباط قطعی در زمان واقعی را تضمین می کند، در حالی که پشتیبانی از OPC UA اتصال با سیستم های سطح بالاتر را برای تجزیه و تحلیل داده ها امکان پذیر می کند. برای پروژه های brownfield، ابزارهای مهاجرت انتقال از سیستم های HMI قدیمی به پلتفرم های مدرن را تسهیل می کنند و سرمایه گذاری های موجود را حفظ می کنند و در عین حال قابلیت های جدید را باز می کنند. اقدامات امنیت سایبری، از جمله تقسیم بندی شبکه، احراز هویت کاربر و به روز رسانی های منظم، برای محافظت از زیرساخت های حیاتی ضروری است. علاوه بر این، آموزش و مستندات جامع اپراتور، استفاده بهینه از سیستم و راندمان عیب یابی را تضمین می کند.

روندهای آینده و جهت های توسعه

زیمنس به تکامل فناوری HMI خود در راستای روندهای صنعت 4.0 ادامه می دهد. ادغام اینترنت اشیا صنعتی (IIoT)​ قابلیت ها، نگهداری پیش بینی کننده و اتصال به ابر را امکان پذیر می کند، در حالی که محاسبات لبه ای​ قابلیت ها، تجزیه و تحلیل را به نقطه عملیات نزدیک می کند. واقعیت افزوده​ رابط ها به عنوان پیشرفت های تجسم ظاهر می شوند و داده های عملیاتی را روی تجهیزات فیزیکی برای بهبود آگاهی موقعیتی قرار می دهند.

همگرایی فناوری اطلاعات (IT) و فناوری عملیاتی (OT)​ فرصت های جدیدی را برای ادغام داده ها در سطوح سازمانی ایجاد می کند. دوقلوی دیجیتال​ فناوری امکان شبیه سازی و بهینه سازی برنامه های HMI را قبل از پیاده سازی فیزیکی فراهم می کند، زمان راه اندازی را کاهش می دهد و قابلیت اطمینان سیستم را بهبود می بخشد. با تکامل اتوماسیون صنعتی، راه حل های HMI زیمنس برای گنجاندن تجزیه و تحلیل های فزاینده پیشرفته، هوش مصنوعی برای تشخیص الگو و ویژگی های همکاری پیشرفته برای تیم های توزیع شده قرار دارند. این تحولات، نقش فناوری HMI را به عنوان یک جزء اصلی در اکوسیستم های تولید هوشمند بیشتر تثبیت خواهد کرد.

-Endress+Hauser

-ALLEN BRADLEY 

-YOKOGAWA 

-MTL

-P+F

-محصولات بیشتر