ПРЕСС-ЦЕНТР

Системы промышленной автоматизации с планшетными интерфейсами

МКА:ВКС №1/2014

Пол Марсден (Paul Marsden), Kontron

Производители станочного оборудования всё чаще используют в своих изделиях графические пользовательские интерфейсы (их внешний вид и функции– «look and feel»),используемые в потребительской электронике. И если потенциал некоторых технологий ещё полностью не раскрыт, то другие, например сенсорное управление, уже реализованы в промышленных системах.

Системы промышленной автоматизации с планшетными интерфейсами

Функции перетаскивания, перелистывания, вращения и увеличения масштаба изображения на экране кончиками пальцев уже стали привычными для пользователей смартфонов и планшетных ПК. В будущем в оборудовании производственных линий, станках и терминалах SCADA-систем всё большее распространение получит управление жестами, а вместо привычных кнопок и переключателей станут использоваться команды меню. Основу всех этих изменений составляют человеко-машинные интерфейсы – HMI (Human Machine Interfaces).

Человеко-машинные интерфейсы оснащены целым рядом функций, к которым относятся визуализация, управление обработкой данных и взаимодействие со станками- автоматами, то есть те функции, которые прежде возлагались на децентрализованные платформы. В результате управление производственным процессом станет не только более удобным и безопасным, но и централизованным, при котором операторы смогут в реальном времени наблюдать и оптимизировать необходимые технологические данные. Использование новых интерфейсов сократит производственные циклы, ускорит реагирование на изменение рыночных условий и повысит эффективность производства в целом. Чтобы реализовать эти новые функции, HMI-интерфейсы должны иметь достаточно большой формат и быть простыми в использовании. Этим требованиям в полной мере отвечают большие дисплеи форматов 4:3 и 16:9. Прочные и устойчивые к царапинам стеклянные панели, которые легко очищаются, пыленепроницаемы и препятствуют проникновению жидкостей, обеспечивают надёжную работу сенсорных функций.

Использование сенсорных панелей позволяет не только сократить число компонентов (например, кнопок и клавиатур), но и минимизировать число пазов и стыков на корпусах, что упрощает форму изделий, уменьшает их стоимость и способствует меньшему загрязнению пылью и грязью. В настоящее время на рынке предлагаются различные технологии изготовления сенсорных экранов. Однако только у двух из них есть неоспоримые преимущества – у резистивной и емкостной. Чувствительные к нажатию поверхности резистивного типа не только относительно дёшевы, но и пригодны в случае работы оператора в перчатках, что характерно для производственных условий. При выборе резистивных панелей для интерфейсов производственного оборудования необходимо использовать 5-проводную технологию, поскольку она обеспечивает намного более высокую точность, чем 4-проводные устройства.

В системах промышленной автоматизации получили также распространение емкостные экраны с высокой чувствительностью, которые уже применяются в смартфонах и планшетах. Поддержка технологии множественного касания (multi-touch) позволяет использовать запрограммированную комбинацию жестов для выполнения определённых команд, начиная с управления сборочными или технологическими линиями и заканчивая контролем над всем производством в масштабе предприятия.

Среди емкостных дисплеев значительными преимуществами обладают проекционно-емкостные устройства (projected-capacitive screens, PCAP): они распознают прикосновения не только к поверхности дисплея, но и на некотором расстоянии от него. Таким образом, координаты точки прикосновения определяются с большей точностью и чувствительностью. Проекционно-емкостные панели реагируют даже на прикосновения пальцев руки в перчатке. Поскольку, в отличие от изделий потребительской электроники, интерфейсы систем промышленной автоматизации должны иметь намного более продолжительный срок службы, необходимо, чтобы сенсорные панели были прочными и надёжными в эксплуатации. При этом следует учитывать, что большинство промышленных систем работает бессменно в круглосуточном режиме в течение нескольких лет.

Быстрый технологический прогресс требует соответствующих изменений в промышленности. В последние годы значительно изменились требования к системам автоматизации, качеству, энергоэффективности, производительности, а также обострилась конкуренция на рынке. Новые сенсорные панели должны обеспечить мониторинг и управление в соответствии с изменившимися требованиями. Эти панели должны обладать гибким интерфейсом, иметь разные размеры и характеристики, а также отвечать специфическим требованиям конкретных приложений. Анализ производственных помещений и «умное» производство обеспечивают более высокий уровень прозрачности и эффективности на каждом этапе производственного процесса вплоть до использования отдельных компонентов. Высокопроизводительные интеллектуальные человеко-машинные интерфейсы представляют собой те элементы, которые позволяют достичь этой цели.

Системы с сенсорными панелями, созданными по самым современным технологиям, позволяют решить широкий ряд задач. Кроме того, они удовлетворяют потребность в привлекательном дизайне и необременительном управлении. Новые человеко-машинные интерфейсы не только более эффективны, но и повышают привлекательность рабочей обстановки и, если хотите, делают её более стильной! Именно это обстоятельство ныне определяет дальнейшее развитие сегмента сенсорных панелей. Если некоторое время назад основные усилия в области создании человеко-машинных интерфейсов были сосредоточены на их функционале и качестве, то теперь эти устройства стали чаще применяться в качестве внешних интерфейсов промышленных автоматов или систем. Их внешний вид и простота использования – те самые качества, которые обусловили использование данных устройств в потребительской электронике. Но что значат эти качества применительно к промышленным приложениям? В отличие от электромеханических средств управления, которыми сложнее управлять, возможности изменять внешний вид и конфигурацию программных графических интерфейсов пользователей – более универсальные и привлекательные. Эти характеристики регулируются с помощью графического меню в соответствии с индивидуальными потребностями системы. Что касается программного обеспечения, то здесь важно, какой интерфейс проектирования используется для настройки пользовательского экрана и насколько просто создаются анимации.

Как развитие потребительской электроники повлияло на рынок встраиваемых ПК, видно невооружённым глазом. Однако при внедрении в агрессивную промышленную среду HMI-интерфейсов, приходиться учитывать жёсткие условия их эксплуатации. Эти панельные компьютеры должны быть полностью защищены от проникновения пыли и жидкостей, а также легко очищаться. Кроме того, они должны быть устойчивыми к воздействию высоких температур, то есть надёжно функционировать там, где, например, мобильные телефоны работать не смогут. Плюс ко всему эти панели должны быть ударопрочными и виброустойчивыми, а также отвечать всем требованиям соответствующих классов защиты. Переход на новое оборудование станет безболезненным только в том случае, если все их компоненты будут функционировать слаженно. Ещё одним преимуществом использования сенсорных панелей в промышленном оборудовании является та быстрота, с которой новые работники осваивают процесс производства, что сокращает время на обучение.

В начале 2013 года холдинг Kontron представил два семейства человеко-машинных интерфейсов – Micro Client 3 с проекционно-емкостными дисплеями и OmniClient ( рис. 1), в которых учтены самые последние достижения в этом сегменте рынка.

Рис. 1. Человеко-машинные интерфейсы семейств Micro Client и OmniClient, предназначенные для систем промышленной автоматизации

Рис. 1. Человеко-машинные интерфейсы семейств Micro Client и OmniClient, предназначенные для систем промышленной автоматизации

Гибко конфигурируемый интерфейс Micro Client 3 с резистивным экраном предназначен для контроля и управления промышленными автоматами на производственных линиях. Этот интерфейс оснащён экраном на 15,6 дюймов, который используется взамен 12-дюймового экрана, и самыми последними достижениями потребительской электроники: проекционно-емкостным экраном с поддержкой множественных касаний, форматом 16:9 и прочной стеклянной поверхностью. Кроме того, выпускаются компьютеры с панелями резистивного типа, у которых диагонали экрана составляют 10–17 дюймов.

Семейство человеко-машинных интерфейсов OmniClient разработаны специально для управления системами промышленной автоматизации. Как и панельный компьютер V Panel Express, HMI-интерфейс OmniClient управляет промышленными автоматами и отдельными технологическими процессами. Его экран с диагональю 15–22 дюйм выполнен в формате 17:9. Впервые панель с диагональю экрана 21,5 дюйм оснащена проекционно-емкостным экраном. Его ширина позволяет работать в режиме разделённого экрана, когда в одной его части отображается графика и данные, а с помощью другой осуществляется управление автоматами. В портретном режиме монитор может использоваться в вертикальном положении. Антибликовая стеклянная поверхность человеко-машинного интерфейса упрощает его применение и очистку. Защитные металлические края панели не только являются элементами дизайна, но и предотвращают возможность получить травму.

Источник: boards & solutions, November 2013