Er HMI «de glemte gateways»?

Det er nemlig HMI-enheten (menneske-maskin-grensesnittet). Dette kan for eksempel være tilfelle i forbindelse med levering av en industriell rack- eller boks-PC for å gi intelligens på forskjellige kantpunkter i en systemarkitektur. På samme måte, innenfor geografisk spredte arkitekturer, er intelligente mobilrutere distribuert for å lette kantprosessering. Disse mobilruterne er i stand til å være vertskap for programvare for applikasjoner som protokolloversettelse eller AI-inferens. I mange av disse implementeringene vil arkitekturen også inkludere noen krav til visualisering, enten på lokalt maskinnivå, for sted/produksjonslinjeoversikt eller for å overvåke en hel systemdrift.

HMI-enheter blir ofte sett på som lokale endepunkter for data som hentes eller opprettes på andre enheter. Likevel utelukker dette en viktig mulighet til å forenkle det generelle systemdesignet ved i stedet å bruke HMI-enheten som en intelligent kant-gateway i seg selv.

HMI-programvare i automatisering

HMI-programvare, enten den leveres som en integrert del av et skjermpanel, eller som en separat programvareapplikasjon for installasjon på et panel eller industriell PC, er en grunnleggende komponent i automatiseringsarkitekturer, som gir informasjon til ingeniører og operatører, og lar dem samhandle med de underliggende prosessene og enhetene.

Selv i dagens stadig mer tilkoblede verden, er det fortsatt tilfeller der prosessanleggsoperatører enten ikke kan eller ønsker å koble til eksterne systemer og enheter. Et typisk eksempel vil være hvor en eldre eller mer basis PLS-type enhet brukes innenfor en maskin eller prosesslinje. Det er fortsatt nødvendig for operatører og ingeniører å samhandle med systemet, men de underliggende PLSene støtter ikke ekstern skytilkobling.

HMI som kontroller

I disse tilfellene kan et HMI av passende størrelse og kapasitet brukes som en frittstående kontroller, og gir et grensesnitt som spenner fra enkle mimiske paneler og virtuell trykknappkontroll av en enkelt maskin, opp til en sofistikert visualisering, historikk- og alarmpakke for en hel produksjonslinje eller distribuert prosess, som tilbyr en blanding av trykknapp- og oppskriftsbaserte kontrollalternativer. HMI blir effektivt et enkeltskjerms, selvstendig SCADA-system, og gir et kostnadseffektivt alternativ for brukere der et flerskjermsoppsett ikke er nødvendig.

Det grafiske endepunktet

I dette brukstilfellet betraktes HMI-panelet som en visualiseringspakke for en industriell PC eller lignende som gir kantintelligensen for maskinen, linjen eller prosessen.

Her gir en kant-enhet stedintelligens, og fungerer vanligvis som en gateway og gir dataanriking, -aggregering og -filtrering som fører til handlingskraftig innsikt som deretter kommuniseres oppover til bedriften. Den kan også være vert for brukerapplikasjoner, designet for å manipulere lokale data for å legge kontroll- og administrasjonsstrategier på toppen av enhetene som er koblet til den.

I slike tilfeller kan HMI ganske enkelt være en berøringsskjerm som drives av visualiseringsprogramvare som kjører på kantenheten, men vil mer typisk gi funksjonalitet svært lik den i tilfellet med en frittstående kontroller. Faktisk, i mange tilfeller, fungerer HMI uavhengig av kantenheten, og kobles direkte til den underliggende prosessen for å gjenopprette basisdataene.

HMI som gateway

Konseptet med å bruke en HMI-enhet som en systemgateway gir mye mening. Arkitektonisk er gatewayen et punkt der data konvergerer fra enheter av lavere orden, og dette er åpenbart også sant for alle HMI-distribusjonspunkter.

Ved å tilby mekanismer der brukerapplikasjoner kan distribueres på HMI-maskinvaren og grensesnitt til dataene i HMI, kan brukerne utnytte enhetsprotokollen og datagjenopprettingsfunksjonene til HMI-systemet, noe som potensielt sparer flere manneuker med utviklingsinnsats, og konsentrerer deres applikasjonsinnsats rundt deres paradigmeekspertise og industrierfaring.

Videre betyr bruk av HMI-programvare at grensesnitt oppover til bedriften ved hjelp av IT-protokoller som MQTT, SQL og ODBC eller via direkte tilkobling til skytjenester som AWS eller Azure kan oppnås. Og denne tilkoblingen innebærer enkel konfigurasjon uten kode – og kan potensielt spare betydelig utviklingsinnsats for brukerne.

Kombinere maskin- og programvare

Selvfølgelig er det en rekke leverandører som leverer HMI-maskinvare, og ytterligere et sett med leverandører som leverer SCADA-programvare, så hvorfor kjøpe begge fra én enkelt leverandør? Svaret er fordi det er en rekke fordeler med denne tilnærmingen.

Hver leverandør som selskaper kjøper fra bringer med seg en skjult kostnad. Vilkår og betingelser må avtales, kvalitet må revideres, bestillinger må fremskyndes og så videre. Å hente både maskinvare og programvare fra en enkelt leverandør eliminerer kostnadene forbundet med en ekstra leverandør.

Innkjøp av maskinvare og programvare fra én enkelt leverandør sikrer at programvaren fungerer som den skal. Dette er selvsagt viktig ved første kjøp, men er enda viktigere når utstyret er utplassert i felten. Det er en realitet i den moderne verden at programvare blir lappet på av alle slags årsaker. Feilrettinger, sikkerhetsoppdateringer eller ganske enkelt pågående utvikling øker muligheten for å introdusere en inkompatibilitet med den underliggende, distribuerte maskinvaren. Når bare en enkelt leverandør er involvert, er det mye mindre sannsynlighet for at disse inkompatibilitetene oppstår.

Skalerbarhet

Ofte har brukere en rekke HMI-applikasjoner, som varierer både i kompleksiteten til databehandlings- og visualiseringskravene, og også den underliggende panelstørrelsen og miljøegenskapene. Uavhengige programvareleverandører har vanligvis et minimumskrav til plattformen som vil utelukke implementering på de enklere, små panelene som vanligvis brukes til enkeltmaskinkontroll, mens leverandører av enkle maskinoperatørpaneler sjelden tilbyr den omfattende funksjonaliteten som kreves for SCADA-operasjoner av høyere orden. Dette betyr at ingeniører må lære å betjene og vedlikeholde flere programvarepakker, noe som igjen medfører en skjult kostnad for operatøren.

HMINavi fra Advantech

Omfattende involvering i klientprosjekter vil ofte dreie seg om bruk av kant-intelligens for å ivareta gateway, supplert med sofistikert programvare og intelligent kommunikasjonsmaskinvare. Det er tilfellet hos Advantech.

Selskapets HMINavi er en svært funksjonell SCADA-pakke som er optimalisert for distribusjon i et enkelt-skjerm HMI-miljø, som er spesielt relevant for OT-ingeniører som leter etter en måte å visualisere PLS-data og integrere dem i IT-skymiljøer og MES-systemer. Den er tilgjengelig på tvers av et bredt spekter av datapaneler, panel-PCer og industrielle PCer, og omfatter både generelle og spesialiserte applikasjonsmaskinvareplattformer.

Dette gjør det mulig for brukere å implementere et konsistent miljø på tvers av et bredt spekter av applikasjoner, noe som reduserer de skjulte kostnadene betraktelig der forskjellige skjermpakker brukes på forskjellige punkter. Det bringer med seg en stadig voksende liste over protokolldrivere/enhetskart for over 500 vanlige enheter slik som PLSer, noe som muliggjør enkel integrering i praktisk talt alle prosessautomatiseringsmiljøer, sammen med uplink-protokoller som gjør det mulig å bruke den som en protokollgateway, oversette og sende data mellom ellers inkompatible peer-systemer, eller grensesnitt mellom OT- og IT-miljøene gjennom enkel pek-og-klikk-konfigurasjon.

Grafikk

Et omfattende sett med dynamiske grafikkfunksjoner gjør det mulig å bygge og distribuere datarike og intuitive operatørgrensesnitt, mens sanntids trendvisninger også støttes for å gi visualisering av fremvoksende atferd. Utdataoperasjoner er godt ivaretatt via en rekke toveis grafiske funksjoner, sammen med reseptblokker, planlegging, skripting og makrokjøring. En fullstendig alarmpakke gir operatører proaktiv varsling om forhold utenfor grensene via en rekke valgfrie metoder, sammen med muligheten til å gå tilbake og analysere hendelsene som førte til alarmtilstanden via en datahistorikk som er i stand til å eksportere data i en rekke formater.

En god kombinasjon

Denne kombinasjonen av klassisk HMI-funksjonalitet, koblet til fleksible uplink-funksjoner og muligheten til å sameksistere og dele data med andre applikasjoner som kjører på samme fysiske HMI-maskinvare, gjør HMINavi til et interessant forslag for brukere som implementerer hvilken som helst av arkitekturene nevnt tidligere. HMINavi gjør det mulig for operatørpanelet å bli det sentrale knutepunktet for all funksjonalitet, noe som fører til lavere kompleksitet, kostnader og risiko forbundet med utplasseringen av nettstedet. Videre kan de høye funksjonalitetsnivåene som tilbys av konfigurasjonsmiljøet uten kode, spare betydelige mengder utviklingstid og kostnader når du oppretter et system.