HMI مخفف عبارت Human Machine Interface بوده و به معنای واسط انسان و ماشین است. تجهیزات HMI به عنوان واسط کاربری برای کنترل و نظارت بر تجهیزات و ماشین آلات صنعتی و تولیدی به کارگرفته می‌شوند. این تجهیزات به نام پنل اپراتور نیز شناخته می‌شوند. اگرچه اچ ام آی رایج ترین اصطلاح برای این فناوری است، اما گاهی اوقات این فناوری با عناوینی مثل رابط انسان و ماشین (MMI)، ترمینال رابط اپراتور (OIT)، رابط محلی اپراتور (LOI) یا ترمینال اپراتور (OT) خوانده می‌شود. HMI و رابط کاربری گرافیکی (GUI) مشابه هستند اما مترادف نیستند: رابط‌های گرافیکی برای استفاده از قابلیت تجسم اغلب در HMI ها استفاده می‌شود.
HMIها با کنترلرهای لاجیک قابل برنامه‌ریزی (PLC) و سنسورهای ورودی یا خروجی برای دریافت و نمایش اطلاعات برای مشاهده کاربران در ارتباط هستند. صفحات HMI می‌توانند برای یک عملکرد واحد، مانند نظارت و ردیابی، یا برای انجام کارهای پیچیده‌تر، مانند خاموش کردن ماشین‌ها یا افزایش سرعت تولید، بسته به نحوه اجرای آن‌ها، استفاده شوند.
بهینه‌سازی HMI
HMI برای بهینه‌سازی فرآیند صنعتی با دیجیتالی کردن و متمرکز کردن داده‌ها برای یک بیننده استفاده می‌شود. با استفاده از اچ ام آی، اپراتورها می‌توانند اطلاعات مهمی را که در گراف‌ها، نمودارها یا داشبوردهای دیجیتال نمایش داده می‌شوند، آلارم‌ها را مشاهده و مدیریت کنند و با سیستم‌های SCADA و MES از طریق یک کنسول ارتباط برقرار کنند.
پیش از این، اپراتورها برای بررسی پیشرفت مکانیکی و ضبط آن روی یک قطعه کاغذ یا تخته سفید، باید مرتباً از یک نقطه به نقطه دیگر می‌رفتند. با اجازه دادن به PLCها برای برقراری ارتباط زمان واقعی با صفحه نمایش HMI، فناوری اچ ام آی دیگر نیازی به این عمل منسوخ را برطرف کرده و در نتیجه بسیاری از مشکلات پرهزینه ناشی از کمبود اطلاعات یا خطای انسانی را کاهش می‌دهد.
وظایف اصلی HMI
- نمایش گرافیکی داده‌ها
- ردیابی اطلاعات تولید
- نظارت بر شاخص‌های کلیدی (KPI) عملکرد ماشین آلات
- نظارت بر ورودی‌ها و خروجی‌های ماشین
HMI قابلیت اتصال به انواع پورت‌های ارتباطی را داراست HMIها شکل‌های متنوعی دارند. از نمایشگرهای از پیش نصب شده روی ماشین آلات تا صفحه نمایشگر کامپیوترها، انواع تبلت و موبایل هم می‌توانند به عنوان HMI به کار گرفته شوند.
کاربردها
HMI قابلیت برقراری ارتباط با پی ال سی را دارد و به عنوان واسط کاربری فرایندی که تحت کنترل پی ال سی است عمل می‌کند. بدین ترتیب امکان کنترل و نظارت بر تمامی ورودی و خروجی‌ها و همچنین پارامترهای فرایند و همچنین تشخیص و ردیابی خطاها و آلارم‌ها و رفع آن‌ها فراهم می‌گردد. از جمله اصلی‌ترین قابلیت‌های HMI می‌توان به موارد زیر اشاره نمود.
- نظارت متمرکز بر داده‌های فرایند
- امکان بهینه‌سازی فرایند و بالا بردن بهره‌وری تولید
- مشاهده داده‌های فرایند به صورت انواع نمودارهای گرافیکی
- قابلیت مدیریت آلارم‌ها
- قابلیت اتصال به سیستم‌های اسکادا و MES
در گذشته و پیش از اختراع HMI، اپراتورها برای نظارت بر داده‌های فرایند مجبور بودند مستقیماً به محل فرایند رفته و با مشاهده و به صورت دستی، داده‌ها را ثبت کنند و زمان زیادی را برای مدیریت داده‌ها و تشخیص و عیب‌یابی آلارم‌ها صرف کنند.
تفاوت HMI و اسکادا
از آنجائیکه سیستم‌های اسکادا و HMI هر دو زیر مجموعه سیستم‌های کنترل صنعتی هستند، دارای شباهت‌ها و البته تفاوت‌های اساسی در عملکرد و قابلیت‌ها می‌باشند. تمرکز کار HMI روی نمایش بصری اطلاعات برای کمک به نظارت اپراتور بر فرایند صنعتی است در حالیکه سیستم اسکادا دارای قابلیت‌های گسترده‌تری مانند جمع‌آوری گسترده اطلاعات و کنترل فرایند می‌باشد. HMI بر خلاف اسکادا وظیفه جمع‌آوری و ذخیره‌سازی داده‌ها را ندارد.
کنترل نظارتی و اکتساب داده‌ها (SCADA) و HMI ارتباط تنگاتنگی با هم دارند و اغلب در همان زمینه به آن‌ها اشاره می‌شود، زیرا هر دو بخشی از یک سیستم کنترل صنعتی بزرگتر هستند، اما هر یک از آن‌ها عملکردها و فرصت‌های مختلفی را ارائه می‌دهند. در حالیکه HMIها بر روی انتقال بصری اطلاعات برای کمک به کاربر در نظارت بر روند صنعتی متمرکز هستند، سیستم‌های SCADA ظرفیت بیشتری برای جمع‌آوری داده‌ها و عملکرد سیستم کنترل دارند.
برخلاف سیستم‌های SCADA ، MIها اطلاعات را جمع‌آوری و ضبط نمی‌کنند یا به پایگاه داده متصل نمی‌شوند. بلکه اچ ام آی یک ابزار ارتباطی موثر را فراهم می‌کند که به عنوان بخشی از سیستم SCADA یا در کنار آن عمل می‌کند. در دهه گذشته، تغییر نیازهای عملیاتی و تجاری تحولات جالبی را در فناوری HMI برانگیخته است. اکنون، مشاهده فرم‌های تکامل یافته HMI مانند اچ ام آی با عملکرد بالا، صفحه‌های لمسی و دستگاه‌های تلفن همراه، به همراه مدل‌های سنتی‌تر، معمول تر شده است. این رابط‌های مدرن فرصت‌های بیشتری را برای تعامل و تجزیه و تحلیل تجهیزات ایجاد می‌کنند.
HMI با عملکرد بالا (High-Performance HMIs)
اپراتورها و کاربران به طور فزاینده‌ای به سمت HMI با عملکرد بالا حرکت می‌کنند، روشی برای طراحی اچ ام آی که به اطمینان از تعامل سریع و موثر کمک می‌کند. این تکنیک طراحی فقط با جلب توجه به مهم‌ترین و ضروری‌ترین نشانگرهای موجود در رابط، به بیننده کمک می‌کند تا مشکلات را با کارایی بیشتری ببیند و به آن‌ها پاسخ دهد و همچنین تصمیمات بهتر و آگاهانه‌تری بگیرد. اندیکاتورهای اچ ام آی با کارایی بالا ساده، تمیز و با هدف از هرگونه گرافیک یا کنترل اضافی پاک می‌شوند. سایر عناصر طراحی، مانند رنگ، اندازه و محل قرارگیری، با صلاحدید برای بهینه سازی تجربه کاربر استفاده می‌شوند.
صفحه‌ها و دستگاه‌های تلفن همراه لمسی
صفحه‌های لمسی و HMI موبایل دو نمونه از پیشرفت‌های فناوری هستند که با ظهور تلفن‌های هوشمند پدیدار شده‌اند. به جای دکمه‌ها و سوئیچ‌ها، HMIهای مدرن به اپراتورها اجازه می‌دهند برای دسترسی به کنترل‌ها، روی صفحه فیزیکی ضربه بزنند یا آن را لمس کنند. صفحه‌های لمسی به ویژه هنگام استفاده با اچ ام آی تلفن همراه که از طریق HMI / SCADA تحت وب یا از طریق یک برنامه مستقر می‌شود، بسیار مهم هستند. اچ ام آی موبایل مزایای مختلفی را از جمله دسترسی سریع به اطلاعات اچ ام آی و نظارت از راه دور به اپراتورها ارائه می‌دهد.
نظارت از راه دور
نظارت از راه دور برای موبایل امکان انعطاف‌پذیری و دسترسی بیشتر اپراتورها و مدیران را فراهم می‌کند. با استفاده از این ویژگی، یک مهندس سیستم کنترل خارج از سایت می‌تواند به عنوان مثال، درجه حرارت انبار را بر روی یک دستگاه قابل حمل تایید کند، و پس از ساعت کاری دیگر نیازی به نظارت در محل نیست. به زودی، بررسی روند کار در طبقه کارخانه خود در حالیکه کیلومترها دورتر از مرکز هستید، چیز غیر عادی به نظر نمی‌رسد.
Edge-of-Network و Cloud HMIs
HMIهای Edge-of-network نیز تقاضای زیادی دارند، زیرا به اپراتورها امکان دسترسی به داده‌ها و تجسم از دستگاه‌های میدانی را می‌دهند. علاوه بر این، ارسال داده‌ها از HMIهای محلی به فضای ابری رایج‌تر می‌شود، جائیکه می‌توان از راه دور دسترسی داشت و آن‌ها را تجزیه و تحلیل کرد، در حالیکه قابلیت‌های کنترل محلی است.
