Entwicklung von Automatisierungs-, HMI- und OIT-Schnittstellen

HMIs und andere Bedienerschnittstellengeräte sind für den Einsatz in rauen Umgebungen konzipiert und kombinieren die besten Elemente traditioneller Schnittstellen mit modernen, im Handel erhältlichen Technologien.

Industrielle Maschinen- und Prozessautomatisierungssysteme müssen Bedingungen überwachen, Befehle an Geräte erteilen und die Steuerung koordinieren. Entwickler implementieren diese Funktionen, indem sie eine breite Palette industrieller Automatisierungstechnologien kombinieren, wie zum Beispiel Sensoren und Instrumente, Eingabe-/Ausgabemodule (I/O) und digitale Steuerungen. Da jedoch selbst die fortschrittlichsten Maschinen nicht eigenständig arbeiten, muss das Automatisierungssystem mit einer Bedienerschnittstelle ausgestattet werden.

Zusammenfassend werden die elektronischen Geräte bezeichnet, die es Bedienern ermöglichen, mit automatisierten Systemen zu kommunizieren Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI)… Manchmal können speziellere Geräte aufgerufen werden, die in eine andere Computerplattform als einen PC integriert sind Bedienerschnittstellenterminal (OIT).

Die Integration von HMIs und OIT-Terminals in Automatisierungssysteme ist aus vielen Gründen von entscheidender Bedeutung. Sie bieten viel mehr Schnittstellenoptionen als einfache Panel-Geräte, und wenn Änderungen vorgenommen werden müssen, kann das HMI oder OIT in der Regel zu geringeren Kosten neu konfiguriert oder neu programmiert werden.

Allerdings hat diese erweiterte Funktionalität der Bedienerschnittstelle immer noch einige Nachteile und erhöht die Kosten des HMI und erschwert dessen Wartung. Um diese Mängel zu überwinden, basieren die neuesten HMIs auf bewährten traditionellen Lösungen und nutzen die neuesten kommerziell verfügbaren Technologien.

Schwächen herkömmlicher HMI- und OIT-Terminals

Die erste Generation von HMI und OIT wurde entwickelt, um Benutzern das Starten und Stoppen von Geräten, das Verständnis des Systembetriebs und das Vornehmen von Änderungen zu ermöglichen.

Im Laufe der Jahre wurden Funktionen wie Alarm- und Ereignisprotokollierung, Speicherung historischer Daten und Trendfunktionen hinzugefügt. HMI- und OIT-Terminalkonfigurationen können kopiert und gespeichert werden, und neue Geräte können relativ schnell bereitgestellt werden, wenn das Originalgerät beschädigt oder außer Betrieb ist.

Dank verbesserter Netzwerkfunktionen, insbesondere Ethernet und Wi-Fi, müssen HMIs nicht mehr in unmittelbarer Nähe von Ressourcen installiert werden. Mehrere HMIs können an einem geeigneten Ort installiert werden, z. B. im Kontrollraum, im Auto oder in Büros.

Diese HMIs hatten zusammen mit den OIT-Terminals viele Vorteile gegenüber verkabelten Panels, hatten aber auch einige Nachteile.

Beispiele hierfür sind:

• Einschränkungen durch spezielle Hard- und Software,
• hohe Anschaffungskosten,
• laufende Wartungs- und Instandhaltungskosten,
• Komplexität und Kosten des Lizenzmanagements,
• teure Ausbildung von Technikern und Bedienern,
• die Komplexität der Integration mehrerer Plattformen,
• rückständige Technologien.

Bedienerschnittstellenterminals, typischerweise Ad-hoc- und geschlossene Systeme, werden schnell durch offenere Alternativen ersetzt. Alle Bilder mit freundlicher Genehmigung von Opto 22

Spezialisierte OIT-Terminals werden wahrscheinlich spezielle Hardware und Software verwenden. Hersteller bieten diese Geräte an, um eine angemessene Steuerung der Managementsystemschnittstelle in einem relativ eigenständigen Design zu ermöglichen.

Da die Geräte speziell für den industriellen Markt konzipiert sind, können sie nicht in dem Maße von den kommerziellen Vorteilen profitieren, wie sie typischerweise für die Unterhaltungselektronik verwendet werden, und sind daher im Hinblick auf das Preis-Leistungs-Verhältnis teurer. Sie sind jedoch traditionell für industrielle Umgebungen konzipiert und bieten eine praktische und zuverlässige Lösung.

Aufgrund der Verfügbarkeit fortschrittlicherer PC-basierter HMIs wird dieses Gerät im Vergleich zu früheren Lösungen als preiswert wahrgenommen und bietet dem Benutzer Flexibilität und Konnektivität. Einer der Nachteile war jedoch der erhöhte Bedarf an laufender Wartung und Instandhaltung.

Benutzer erwarten jetzt perfekte Grafiken, häufige kostenlose Updates und Verbesserungen des Betriebssystems und der Geräteanwendungen.

Fortschrittliche Unterhaltungselektronik hat Endbenutzer dazu veranlasst, sich auf Multimedia und intuitive HMI auf allen Arten von Geräten mit bequemem mobilen Zugriff zu verlassen. Das für Ethernet- und USB-Konnektivität konzipierte Groov Edge-Plug-in ermöglicht Entwicklern die Erstellung von Konnektivitäts- und datengesteuerten Anwendungen für automatisierte Geräte und das Internet der Dinge (IoT).

Allerdings verlief die Innovation auf dem Industriemarkt etwas langsamer, da er im Vergleich zum viel größeren Verbrauchermarkt relativ klein ist – ganz zu schweigen davon, dass er viel konservativer ist als der Markt für hochwertige persönliche Elektronik.

Neue HMI-Technologien

Die neueste HMI-Generation behebt jeden dieser Mängel, indem sie kommerzielle Technologien anpasst und die besten Funktionen früherer Generationen von HMI- und OIT-Terminals integriert und darauf aufbaut.

Mögliche Vorteile:

Open-Source-Technologie: Im Idealfall kombiniert ein modernes HMI die Zuverlässigkeit und Benutzerfreundlichkeit eines herkömmlichen OIT-Terminals mit der Leistung und den Kosten eines PC-basierten HMI.

Diese Kombination ist möglich, wenn die Hardwareplattform auf einem Open-Source-Echtzeitbetriebssystem wie Linux basiert, für das keine Anschaffungskosten oder Lizenzgebühren anfallen.

Dank des geringen Platzbedarfs und der im laufenden Betrieb austauschbaren Komponenten ist diese Plattform einfach zu bedienen. Die durchdachte Hardware ermöglicht den Einsatz auch in rauen Industrieumgebungen und bietet gleichzeitig eine Leistung der PC-Klasse.

Verfügbare Konfiguration: Eine kundenspezifische Anpassung ist möglich, aber nicht erforderlich, da moderne HMI-Geräte über integrierte Standardfunktionen verfügen, die den meisten Anforderungen gerecht werden.

PC-Software zur HMI-Konfiguration ist erschwinglich und erfordert keine Einschränkungen bei den Lizenzgebühren. Der Endbenutzer kann sich darauf konzentrieren, das HMI dort zu verwenden, wo es am besten geeignet ist, ohne sich Gedanken über Markup oder Laufzeitbeschränkungen machen zu müssen.

Benutzerfreundlichkeit: Eine Reihe von Entwicklungsoptionen macht die erweiterte HMI für neue Entwickler zum Erstellen grundlegender Anwendungen leicht zugänglich, kann jedoch für erfahrene Programmierer vollständig erweitert werden, um ihre eigenen Anwendungen mit zusätzlichem sicheren Zugriff auf die Shell zu entwickeln.

OEMs benötigen diese Flexibilität oft, um maschinenorientierte Algorithmen und sogar benutzerdefinierte Algorithmen in C/C++, Python und anderen Sprachen zu programmieren.

Integriertes Display und flexible Anschlüsse: Das bei einigen Geräten verfügbare integrierte Display kann für viele Anwendungen mehr als ausreichend sein, obwohl der HDMI-Anschluss bei Bedarf die Verwendung eines größeren lokalen Bildschirms ermöglicht. Darüber hinaus ermöglichen mehrere Ethernet- und USB-Anschlüsse sowie I/O-Module den einfachen Anschluss an jedes Bediengerät oder System.

Netzwerk- und Cloud-Konnektivität: Moderne HMIs können noch mehr Leistung bieten, wenn Benutzer Netzwerk- und Cloud-Konnektivität nutzen. Daten können sicher zwischen Datenbanken und Systemen ausgetauscht werden, und die HMI-Visualisierung kann auf jeden autorisierten Computer oder jedes mobile Gerät erweitert werden, das einen Webbrowser hosten kann .

Mobile Geräte: Mobilität ist ein weiteres Schlüsselelement moderner HMIs. Sobald die Basiseinheit installiert und konfiguriert ist, kann jedes mobile Gerät sicher angeschlossen werden und zu einer weiteren Mensch-Maschine-Schnittstelle werden, was Technikern und Bedienern mehr Flexibilität bietet. Entwickler können sich mehr auf die Wartung und Verwaltung der HMI konzentrieren und gleichzeitig die Kosten und Komplexität der zugrunde liegenden Plattformen eliminieren.

Die neueste HMI-Generation kombiniert die besten Funktionen traditioneller Produkte mit moderner Open-Source-Hardware, Software und Netzwerktechnologien, um diese Herausforderungen zu meistern.

Da diese neuen HMIs einfach und nahtlos vernetzt und auf jedem typischen Mobilgerät bereitgestellt werden können, stellen Endbenutzer fest, dass fortschrittliche Technologie ihre Anforderungen zu einem erschwinglichen Preis erfüllt.

Benson Hoagland, Vizepräsident für Marketing, Opto 22 (ein Produktionsunternehmen, das sich auf Hardware- und Softwareprodukte für die industrielle Automatisierung, Fernüberwachung und Datenerfassung spezialisiert hat).