Làm thế nào để chọn giải pháp HMI phù hợp với ứng dụng của bạn?
13/5/2565
HMI là gì?
HMI là viết tắt của “Human Machine Interface” – đây là cách gọi các thiết bị hiển thị cho phép người dùng tương tác với hệ thống và trao đổi thông tin. Chúng được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp, chẳng hạn như ô tô, giải trí, điện tử, thiết bị y tế, ngân hàng và các ngành dịch vụ.
Trong các ứng dụng công nghiệp, các chức năng chính của HMI là trao đổi thông tin thời gian thực giữa con người và thiết bị sản xuất thông qua bộ điều khiển logic khả trình (PLC), bộ truyền động tần số biến thiên (VFD) và đồng hồ đo. Màn hình HMI hiển thị dữ liệu, cung cấp phản hồi trực quan và thực hiện các lệnh vận hành thông qua thiết bị đầu vào như màn hình cảm ứng, bàn phím hoặc chuột.
Sử dụng HMI trong các ứng dụng Công nghiệp 4.0 như thế nào?
Sử dụng HMI trong các ứng dụng Công nghiệp 4.0 như thế nào?
Sự phát triển nhanh chóng của Công nghiệp 4.0 và IIoT đã mang tới rất nhiều sự thay đổi với lĩnh vực tự động hóa, dẫn đến cuộc cách mạng sản xuất thông minh toàn cầu, chuyển mô hình từ “tự động hóa” sang “tự động hóa thông minh”. Trong dây chuyền sản xuất của các nhà máy thông minh, các cảm biến khác nhau được tích hợp trong thiết bị sản xuất để tự động kiểm tra chất lượng sản phẩm và thu thập dữ liệu thiết bị. Các thiết bị HMI tổng hợp dữ liệu và xử lý thông tin một cách đơn giản để tạo ra một hệ thống năng suất và hiệu quả hơn. Ngoài ra, theo nhu cầu của các ứng dụng đám mây và sản xuất thông minh, các quyết định sản xuất và quản lý nhà máy phụ thuộc nhiều hơn vào các nền tảng điều khiển trực quan. HMI giúp đơn giản hóa và trực quan hóa dữ liệu để người sử dụng có thể hiểu ngay từ cái nhìn đầu tiên. Sự chuyển đổi về Công nghiệp 4.0 nhằm tích hợp các hệ thống IT và OT để chia sẻ và sử dụng dữ liệu quản lý trong hệ thống MES hoặc ERP và dữ liệu sản xuất trong thiết bị sản xuất để đạt được quy trình sản xuất linh hoạt và hiệu quả hơn. Các thiết bị HMI không chỉ thực hiện vai trò giám sát máy móc mà chúng còn là trung tâm xử lý và truyền dữ liệu giữa hệ thống IT và OT.
Những điều cần quan tâm khi lựa chọn một giải pháp HMI phù hợp
Những điều cần quan tâm khi lựa chọn một giải pháp HMI phù hợp
- Điều kiện môi trường hoạt động
- Nhu cầu xử lý dữ liệu
- Khả năng kết nối và bảo mật dữ liệu
- Khả năng mở rộng và tính linh hoạt
- Hệ điều hành và phần mềm
- Các nhu cầu khác của người dùng để có trải nghiệm tốt hơn
Để đáp ứng nhu cầu trực quan hóa dữ liệu từ tính toán biên, việc chọn một giải pháp HMI phù hợp có thể nâng cao khả năng tự động hóa của nhà máy và đảm bảo năng suất. Dưới đây là danh sách những điều cần quan tâm khi xem xét ứng dụng của bạn từ các quan điểm khác nhau để giúp bạn tìm ra giải pháp HMI phù hợp nhất:
Điều kiện môi trường vận hành
- Nhiệt độ hoạt động
Đối với các nhà máy được xây dựng trong môi trường khắc nghiệt, hoặc các ứng dụng tiếp xúc với sự thay đổi nhiệt độ rộng, HMI có dải nhiệt độ hoạt động rộng sẽ đảm bảo sự ổn định. Advantech cung cấp tất cả các loại màn hình và máy tính bảng công nghiệp với dải nhiệt độ rộng -20 ~ 60°C để đáp ứng các ứng dụng và môi trường đa dạng.
- Yêu cầu về bảo vệ chống nước
HMI với khả năng bảo vệ chống nước thường được yêu cầu cho các ứng dụng có tiêu chuẩn cao về vệ sinh và sạch sẽ, chẳng hạn như trong sản xuất thực phẩm và đồ uống, và các ngành y tế. Mức độ chống thấm nước của HMI được phân loại theo xếp hạng IP (Xếp hạng bảo vệ chống xâm nhập) tùy thuộc vào mức độ bảo vệ chống lại các vật thể lạ (dụng cụ, bụi bẩn, v.v.) và độ ẩm. Advantech cung cấp dòng HMI SPC chống thấm nước toàn diện, bao gồm SPC-800 IP65, HMI vỏ thép không gỉ SPC-500 IP69k và HMI cổ điển SPC-200 IP66 để phù hợp với các tiêu chuẩn xử lý đa dạng.
- Yêu cầu bảo vệ chống cháy nổ
HMI với các chứng nhận chống cháy nổ như C1D2 và ATEX cần thiết cho các lĩnh vực nguy hiểm như khoan và khai thác dầu mỏ, giám sát trạm bơm, nhà máy hóa chất, nhà máy dược phẩm, giám sát đường ống dẫn dầu, giám sát kho chứa và quản lý trạm nhiên liệu. Advantech cung cấp màn hình và máy tính panel PC được chứng nhận C1D2 để đáp ứng nhu cầu của một loạt các ứng dụng công nghiệp khắc nghiệt.
- Các yếu tố môi trường khác
Môi trường công nghiệp là nơi chúng ta phải đối mặt với các điều kiện như bụi, mảnh vỡ và rung động, vì vậy HMI với thiết kế cấp công nghiệp có thể hứa hẹn độ bền và tuổi thọ cao. Đối với một số tình huống sử dụng ngoài trời, HMI với màn hình có thể đọc được dưới ánh sáng mặt trời là điều cần thiết, vì vậy Advantech cung cấp các PC panel công nghiệp được thiết kế chắc chắn bền bỉ (TPC, SPC, PPC series) và màn hình (FPM series) để sử dụng trong các ứng dụng tự động hóa công nghiệp và hiển thị dữ liệu trong các điều kiện môi trường đa dạng. Đặc biệt, Panel PC TPC-1251T / TPC-1551T hỗ trợ màn hình có độ sáng cao và độ phản chiếu thấp khi sử dụng ngoài trời.
Nhu cầu xử lý dữ liệu
HMI có khả năng tính toán mạnh mẽ là cần thiết cho các ứng dụng xử lý dữ liệu lớn hoặc hình ảnh có độ phân giải cao, chẳng hạn như các ứng dụng kiểm tra lỗi được sử dụng trong quy trình kiểm soát chất lượng cho ngành thực phẩm và đồ uống, tính toán dữ liệu và hình ảnh được sử dụng trong sản xuất điện tử và công nghệ nhận dạng khuôn mặt cho người làm việc ở những nơi công cộng. Advantech cung cấp các giải pháp máy tính Panel PC công nghiệp cao cấp, bao gồm các sản phẩm dòng TPC-B610 và dòng sản phẩm Panel PC có thể định cấu hình PPC-600 để hiện thực hóa các ứng dụng của ngành Công nghiệp 4.0.
Mặt khác, nếu yêu cầu tính toán dữ liệu ít hơn, thì nên sử dụng hệ thống HMI là các máy tính mỏng với mức tiêu thụ điện năng thấp hơn và chi phí thấp hơn. Ngoài ra, nếu Panel PC được sử dụng như một thiết bị đầu cuối dựa trên ứng dụng web, thì dòng HMI chuyên dụng là các thiết bị đầu cuối trình duyệt web được đề xuất để sử dụng với các trình duyệt nhúng và các tính năng phát triển ứng dụng Web nhanh chóng của nó. Advantech cung cấp các giải pháp HMI công nghiệp mỏng và nhẹ, hiệu quả về chi phí và loạt thiết bị đầu cuối dựa trên trình duyệt web để phù hợp với các tình huống khác nhau.
An toàn dữ liệu và kết nối
Trong sản xuất thông minh, cần có nhiều chức năng điều khiển hơn để xử lý dữ liệu phức tạp hơn và số lượng dữ liệu lớn hơn. HMI phải có khả năng sử dụng một thế hệ giao thức truyền thông mới để đảm bảo tính ổn định và tính tức thời của việc truyền dữ liệu giữa các PLC. Hơn nữa, phân tích dữ liệu lớn là một tài sản có giá trị khi phát triển chiến lược chuyển đổi số, vì vậy việc thu thập dữ liệu là chìa khóa cho hoạt động sản xuất và nhà máy. HMI cũng được yêu cầu để cung cấp kết nối mạnh mẽ với PC hoặc cảm biến để truyền dữ liệu qua Ethernet hoặc Wi-Fi, nhưng cũng để hỗ trợ các chương trình giám sát và hệ thống thu thập dữ liệu như SCADA. Advantech cung cấp các giải pháp HMI như các máy tính điều khiển dòng WOP-200K với khả năng kết nối mạnh mẽ cho các liên kết PLC và máy tính tất cả trong một dòng TPC-300 EHL với mô-đun 5G và kết nối mạng tốc độ 2,5 GbE, để tăng tốc và tăng cường kết nối dữ liệu.
Vì tất cả các thông tin có giá trị của nhà máy cần được số hóa nên bảo mật dữ liệu là một vấn đề cần được quan tâm. Chọn một máy tính điều khiển chuẩn công nghiệp có TPM (Trusted Platform Module) là một cách để tăng cường bảo mật chống lại các cuộc tấn công về firmware và ransomware. Advantech cung cấp các giải pháp HMI cho Windows 11 bao gồm dòng PPC, dòng TPC mô-đun và dòng TPC-300, được trang bị TPM 2.0 để bảo mật dữ liệu bí mật bằng cách mã hóa ổ cứng và SSD.
Khả năng mở rộng và tính linh hoạt
Trong việc phát triển các giải pháp IoT công nghiệp, ngày càng nhiều cảm biến sẽ được triển khai và nhu cầu xử lý dữ liệu sẽ tương đối cao, do đó, điều quan trọng là phải đầu tư vào khả năng mở rộng và tính linh hoạt của các giải pháp HMI. Một số Panel PC được trang bị thêm khe cắm để cho phép nâng cấp bộ nhớ để có hiệu suất xử lý dữ liệu nâng cao trong tương lai. Một lựa chọn khác đáng xem xét là dòng sản phẩm Panel PC dạng mô-đun. Dòng sản phẩm TPC với thiết kế dạng mô-đun và dòng PPC có thể cấu hình của Advantech cung cấp giải pháp HMI công nghiệp linh hoạt, nhờ đó các mô-đun hiển thị kết hợp với các mô-đun hộp để cung cấp một loạt các nền tảng linh hoạt. Chúng cũng cung cấp khả năng tương thích trong tương lai để người vận hành có thể đơn giản tháo rời và thay thế các mô-đun hiện có bằng mô-đun mới hơn, nâng cao hơn. Nền tảng mô-đun có thể được tùy chỉnh nhanh chóng theo yêu cầu sử dụng và bảo trì dễ dàng bằng cách tháo các mô-đun để sửa chữa mà không cần tháo toàn bộ hệ thống HMI.
Phần mềm và hệ điều hành
Các chương trình trực quan hóa và thiết kế giao diện HMI rất quan trọng bằng cách tác động trực tiếp đến trải nghiệm người dùng, vì vậy cần phải xem xét các tùy chọn phần mềm lập trình. Advantech cung cấp PC panel dựa trên Arm như TPC-100 series và PPC-100 series, hỗ trợ nhiều hệ điều hành khác nhau, bao gồm Windows 10/11 có thể mở rộng và Android 10 và Linux, để tạo điều kiện phát triển các ứng dụng riêng biệt.
Các giải pháp Panel PC công nghiệp với các ứng dụng hoặc phần mềm HMI cài sẵn cũng là những lựa chọn giá trị gia tăng. Ví dụ, Advantech cung cấp một gói phần mềm cho dòng TPC / PPC được tích hợp với phần mềm HMI do Advantech phát triển. HMINavi hỗ trợ kết nối PLC và trực quan hóa dữ liệu dễ dàng, đồng thời giải pháp dựa trên web WISE-IoTSuite / AppHub hỗ trợ quản lý thiết bị từ xa.
Cũng cần lưu ý đến quan hệ đối tác với các nhà cung cấp phần mềm bên thứ ba để đánh giá các điểm mạnh và tính linh hoạt của phần mềm trước khi chọn HMI. Advantech đồng phát triển với một số nhà cung cấp phần mềm chính để cung cấp các giải pháp gói phần mềm HMI SCADA được nhượng quyền khác nhau như Inductive Automation (Ignition), AVEVA (Wonderware) và Copadata (Zenon).
Cuối cùng, các giải pháp Edge-as-a-Service (EaaS) cung cấp thông tin chi tiết theo thời gian thực và các hành động được bản địa hóa cho môi trường điện toán biên của bạn. Các giải pháp Edge Intelligence của Advantech thiết lập hệ sinh thái EaaS kết hợp phần cứng, dịch vụ biên và nền tảng đám mây để kiểm soát thiết bị, giám sát biên và quản lý phần mềm. Trong kiến trúc này, tất cả dữ liệu quy trình và ứng dụng có thể được tổng hợp và hiển thị trực quan trên trang tổng quan cho người dùng. Gateway nền tảng sử dụng công nghệ vùng chứa có thể được triển khai trên tất cả các thiết bị IT gateway của Advantech. Hơn nữa, kiến trúc phần mềm mở an toàn của gateway cho phép người dùng / nhà phát triển truy cập hệ thống thông qua trình duyệt HTML và cho phép người dùng tích hợp các phân tích và trình kết nối duy nhất.
Những yêu cầu khác của khách hàng cho trải nghiệm tốt hơn
- Kích cỡ màn hình
Kích thước màn hình HMI là một trong những yếu tố cần được quan tâm. Thông thường các HMI kích thước màn hình nhỏ được sử dụng để điều khiển máy đơn lẻ; màn hình HMI cỡ vừa để quản lý cơ sở và được kết nối với hệ thống MES; và màn hình HMI lớn hoàn hảo để quản lý từ xa trong các phòng điều khiển. Tuy nhiên, đối với các ứng dụng thông minh, cần trực quan hóa dữ liệu, vì vậy màn hình HMI lớn hơn với độ phân giải cao hơn và tỷ lệ khung hình 16:9 đang trở thành xu hướng chủ đạo. Advantech cung cấp các máy tính và màn hình bảng điều khiển công nghiệp có kích thước khác nhau để hỗ trợ tất cả các loại ứng dụng của nhà máy từ điều khiển tự động hóa đến quản lý dữ liệu hiện trường.
- Loại màn hình cảm ứng
Lựa chọn loại màn hình cảm ứng HMI tùy thuộc vào yêu cầu của người dùng. Nếu ứng dụng yêu cầu khả năng cảm ứng đa điểm chính xác và chính xác như các cử chỉ màn hình cảm ứng thu phóng, kéo, vuốt và chụm, thì loại màn hình cảm ứng điều khiển điện dung xạ ảnh (P-CAP) sẽ là lựa chọn lý tưởng. Nếu người vận hành cần đeo găng tay, thì loại màn hình cảm ứng điện trở (RTS) sẽ được ưu tiên hơn.
- Nút bấm vật lý
HMI có các nút vật lý vẫn cần thiết cho một số nhu cầu nhất định của người dùng. Vì HMI màn hình cảm ứng không cung cấp phản hồi xúc giác như HMI dựa trên nút bấm, không có phản hồi xúc giác, người dùng thiếu sự xác nhận khi nhấn phím đối với các lệnh cảm ứng. Các nút vật lý cũng hữu ích để loại bỏ các vấn đề gặp phải khi sử dụng HMI màn hình cảm ứng: cụ thể là khó phân biệt các thay đổi đồ họa trên màn hình dưới ánh sáng mặt trời, dịch chuyển và các mục tiêu không rõ ràng và nhu cầu nhìn vào màn hình khi thực hiện các tác vụ quan trọng. Sự tồn tại của các nút bấm vật lý cho phép người dùng hoàn thành các tác vụ một cách nhanh chóng và chính xác. Advantech SPC-800 series là dòng HMI công nghiệp theo xu hướng gần đây cho giao diện màn hình cảm ứng kết hợp với một vài nút vật lý. SPC-800 đáp ứng yêu cầu của người dùng đối với các nút vật lý trong khi cung cấp màn hình cảm ứng để hoạt động hiệu quả hơn, tích hợp hai loại giao diện để tối ưu hóa an toàn vận hành và đảm bảo xử lý hiệu quả.
Kết luận
Giải pháp HMI phù hợp có thể góp phần thúc đẩy năng suất sản xuất và đưa các ứng dụng số hóa lên một cấp độ cao hơn. Advantech, với tư cách là nhà cung cấp giải pháp HMI công nghiệp hàng đầu, luôn nỗ lực thúc đẩy phát triển các giải pháp Công nghiệp 4.0 và hệ sinh thái IIoT. Bạn có thể liên hệ với chúng tôi để được tư vấn về các giải pháp tự động hoá, IoT công nghiệp tiên tiến nhất để đáp ứng những nhu cầu của bạn.
/FPM-3151G_1_S20141227112348.png)
-25/TPC-1251T20210914105019.png)
-25/WOP-207K_Front-Left_P_R420210831151253.jpg)
