Содержание
- Hmi-панель в составе нку
- Аппаратное обеспечение
- Панели оператора для применения с контроллерами
- Разработка hmi на базе панелей оператора
- Состав
Hmi-панель в составе нку
Панели оператора активно применяют для создания удобного HMI в различных низковольтных комплектных устройствах (НКУ), таких как щиты автоматизации, диспетчеризации, управления, мониторинга и т. д. Это позволяет свести к минимуму физические элементы: светосигнальную арматуру, кнопки, переключатели, стрелочные приборы и т. д.
Как правило, HMI-панель устанавливают на лицевой панели щита, шкафа или пульта управления. На рис. 19 приведен пример применения панели оператора в составе щита автоматизации. На рис. 2 HMI-панель включена в пульт управления.
Рассмотрим порядок установки панели оператора ONI серии ETG. Процесс достаточно прост и состоит из трех основных шагов (рис. 19):
- В том месте корпуса, где планируется разместить HMI-панель, необходимо отметить место выреза будущего монтажного отверстия (его размеры указаны в паспорте и системном руководстве).
- Произвести вырез отверстия по указанным меткам.
- Установить HMI-панель в вырез и закрепить специальными металлическими фиксаторами, входящими в комплект поставки.
Рис. 19. Порядок установки HMI-панели в оболочку НКУ
Все панели оператора ONI оснащены специальным силиконовым уплотнением, которое обеспечивает плотное прилегание панели оператора к корпусу, тем самым позволяя сохранить степень IP-защиты корпуса (рис. 20).
Степень защиты самой HMI-панели определяется через степень защиты фронтальной стороны, которая имеет уровень IP65, и тыльной стороны — IP20.
НКУ, в состав которых входят HMI-панели, эксплуатируются в различных климатических условиях и могут быть подвержены при эксплуатации механическим и химическим воздействиям. Поэтому панели оператора ONI выполнены из материалов, обладающих высокой стойкостью к воздействию агрессивных сред и повышенной защитой от механических повреждений. Температура их эксплуатации составляет –20… 70 °C.
Рис. 20. Монтажный комплект для крепления HMI-панели
Аппаратное обеспечение
Аппаратная архитектура панели устроена по подобию обычных персональных компьютеров, только вместо жесткого диска используется Flash-память. Типовая панель состоит из следующих аппаратных компонентов: 32-разрядный RISC-процессор; оперативная память SDRAM небольшого объема; встроенная Flash-EEPROM память для хранения ОС и накопления пользовательских данных; различные слоты расширения и интерфейсы для подключения программатора и/или сети передачи данных.
По степени возрастания сложности, панели можно условно расположить в следующем виде:
- Кнопочная панель — управление осуществляется при помощи физических кнопок, а отображение информации в виде индикаторов, либо ЖК дисплея.
- Текстовый дисплей — операторская панель с отображением информации в виде текста или мнемосхем. В зависимости от типа и сложности устройства, программа может храниться и выполняться как в самой панели оператора, так и в промышленном контроллере.
- Графическая панель — операторская панель с графическим дисплеем.
- Сенсорная панель — операторская панель с сенсорным (чувствительным к нажатию) дисплеем. Обычно не имеет кнопок. Может быть как текстовой, так и графической.
- Панельный промышленный компьютер (Панельный ПК, англ. Panel PC) — по своему внутреннему устройству и производительности максимально приближен к современным персональным компьютерам, но часто обладает специальными интерфейсами для подключения промышленных сетей, а также высокую степень защиты от неблагоприятных условий (влажности, ударов, вибрации и т.д.).
ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ: Самые дорогие игроки в футболе за 2020 год – Топ 10 в мире
Панели оператора для применения с контроллерами
Для обеспечения возможности удобного взаимодействия человека с системой автоматизации служит панель оператора, представляющая собой устройство ввода-вывода информации, и тем самым являющаяся главным средством человеко-машинного взаимодействия. Зачастую панель оператора бывает связана с одним или несколькими контроллерами, что в различных отраслях промышленности отнюдь не редкость.
Панель оператора программируется специально под управляемое оборудование так, чтобы оператор мог легко выбрать режим работы системы, ввести параметры для управления оборудованием, контролировать рабочий процесс, и получать информацию как о текущем состоянии системы, так и о предшествующих состояниях (возможно сохранение данных).
Кроме того, панель оператора позволяет вовремя выявить аварию или неполадку. Связанный с панелью контроллер осуществляет автоматическое управление, будучи соединен с панелью через современный интерфейс.
Так, панели оператора находят самое обширное применение в промышленности, в медицинской сфере, в системах автоматизированного управления зданиями и т.д.
Благодаря панелям операторов отпадает необходимость в установке большого количества управляющей и сигнальной аппаратуры, как это традиционно бывает в обычных системах автоматизации.
Панель и контроллеры автоматических систем управления технологическими процессами (АСУ ТП) соединяются посредством интерфейсных кабелей, а дисплей отображает в виртуальном виде сигнализирующие и управляющие элементы, мнемосхемы, — в общем все то, что входит в функционал конкретного устройства (панели).
Панель оператора исключает необходимость установки большого количества кнопок, индикаторов, переключателей, табло, и занимает при этом очень мало места, получается своего рода многофункциональный операторский пульт.
Операторская панель легко размещается на удобном месте, будь то пульт управления, дверь шкафа, где установлено управляемое оборудование, или уже существующая панель автоматизированной системы управления технологическим процессом. Панель при этом обладает достаточным классом защиты оболочки IP.
Вот главные составные части типичной панели оператора:
-
Дисплей, который может быть графическим, текстовым или текстово-графическим;
-
Устройство ввода, которым может быть клавиатура, сенсорный экран или джойстик;
-
Память, ОЗУ и Flash, например в виде карты памяти;
-
В некоторых моделях имеется встроенный программируемый логический контроллер;
-
Интерфейсы для связи с внешними контроллерами и для программирования;
-
В комплект входит специализированное ПО.
Сегодня на рынке операторских панелей имеется большой выбор устройств различного исполнения, однако разделить их можно на следующие виды:
-
Панели оператора графические;
-
Панели оператора сенсорные;
-
Панели оператора текстово-графические с клавиатурой;
-
Панели оператора сенсорные логические.
У графических и текстово-графических панелей, оснащенных клавиатурой, имеется набор кнопок, для каждой из которых устанавливается функциональное назначение и создается группа соответствующих экранов. Здесь возможно отображение диаграмм и графиков. Для целей промышленной автоматизации графические и текстово-графические операторские панели — то, что нужно.
Примером может служить текстово-графическая панель оператора модели TP04P от Delta Electronics. Она оснащена пленочной клавиатурой, имеет монохромный LCD-дисплей, и работает под управлением интегрированного ПЛК. Поддерживается до 32 входов и выходов.
Меню многоязычное, есть часы реального времени, и, конечно, коммуникационные порты. Разные конфигурации выходов и входов панели делают доступными несколько различных ее модификаций:
-
TP04P-16TP1R: 8 дискретных входов, 8 дискретных выходов;
-
TP04P-32TP1R: 16 дискретных входов, 16 дискретных выходов;
-
TP04P-22XA1R: 8 дискретных входов, 8 дискретных выходов, 4 аналоговых входа, 2 аналоговых выхода;
-
TP04P-21EX1R: 8 дискретных входов, 8 дискретных выходов, 2 аналоговых входа, 1 аналоговый выход, 2 входа для сигналов с датчиков температуры.
ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ: 13 красивейших биатлонисток в истории – Истинная красота спорта – Блоги –
Поскольку встроенный в панель ПЛК имеет ядро SS2, есть возможность подключать выходы и входы различного назначения. Есть индикаторы состояний выходов и входов. Клавиатура программируется под потребности конкретного производства. Программное обеспечение загружается в панель и через USB-порт. Есть пара портов RS485.
Эти панели активно используют сегодня в коммунальном хозяйстве, промышленности, и в других областях, где требуется автоматизация и управление. Сочетание панели с ПЛК делает данную панель не только экономически доступной, но и достаточно прагматичным решением, она занимает мало места, легко монтируется, и неприхотлива в процессе эксплуатации. ПО доступно на официальном сайте производителя. При помощи специальной карты памяти TP-PCC01 можно скопировать ПО с одной панели на другую.
Большую возможность для реализации творчества в проектировании АСУ ТП предоставляют сенсорные панели оператора. Здесь, в отличие от текстово-графических и графических панелей, доступны уникальные графические элементы и экраны с наборами всевозможных элементов. Пользователь может сам загружать свою графику, а управление осуществляется посредством сенсорной матрицы самого экрана, реагирующей на прикосновение.
Примером сенсорных панелей оператора могут служить панели серии GP-S070 от Autonics. Это поистине современные средства реализации человеко-машинного интерфейса с поддержкой не только USB, но и RS422, RS232, и Ethernet для обмена данными и их сбора с внешних сканеров штрих-кодов, ПЛК, принтеров, с последующим выводом на ЖК экран с TFT-матрицей.
В серию входят две модификации: GP-S070-T9D6 и GP-S070-T9D7. В первой портов RS422 и RS232 по одному, а во второй — пара RS232. Безукоризненно комфортный для глаз дисплей, с возможностью легкого сенсорного управления. Поддерживается множество шрифтов и библиотек изображений.
Для загрузки файлов и для управления ими служат порты USB Host и USB Device. Для взаимодействия с внешними устройствами — RS422, RS232, и Ethernet. Возможность регистрации данных также присутствует. Свежее ПО всегда доступно на официальном сайте разработчика. Для управления подключенными ПЛК и для мониторинга их параметров, предназначен порт ПЛК. Возможны любые языковые настройки отображения. Пользователь может самостоятельно разрабатывать ПО при помощи GP Editor.
Сегодня панели серии GP-S070 можно встретить в различных отраслях промышленности, где они применяются для управления и диспетчеризации, а также в других сферах, в частности в ЖКХ. Данные терминалы упрощают сложные автоматизированные системы управления технологическими процессами, и облегчают их внедрение.
Сенсорные логические панели операторов обладают встроенным ПЛК, что позволяет еще более расширить возможности для проектирования АСУ ТП, ведь здесь можно и создать и визуализировать программу, и все это в одном устройстве.
В качестве примера сенсорной логической панели можно привести TP70P от Delta Electronics. Эта панель имеет встроенный логический контроллер, и предназначена для работы в современных автоматизированных системах управления. Благодаря сочетанию цветного сенсорного дисплея с интегрированным программируемым логическим контроллером, возможна реализация широкого набора функций, гораздо большего, чем у стандартных операторских панелей.
Возможность подключения множества внешних устройств позволяет спроектировать на базе TP70P системы управления сервоприводами, температурными датчиками и реализовать многие другие проекты практически в любых сферах промышленности и хозяйства.
ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ: Самые страшные мультфильмы СССР • Список • Топ 10
Серия TP70P включает четыре модификации с различием по количеству и типу выходов и входов, а также дополнительную пятую модификацию RM0 с расширением в виде интерфейса RS-485. Конкретная модель подбирается под требования пользователя, исходя из набора внешне подключаемого оборудования.
Полноцветный сенсорный TFT-дисплей разрешением 800 на 400 может отображать свыше 60000 оттенков для максимально четкой визуализации информации, это могут быть графики, диаграммы, счетчики дистанции и индикаторы.
Через порт USB в панель загружается ПО. Датчики температуры подключаются напрямую к панели. Все входы высокоскоростные. Встроенный ПЛК поддерживает программы до 8000 шагов длительностью, и может запомнить до 5000 слов. ПЛК оснащен индивидуальным портом для связи.
Фактически, в руках разработчика оказывается полноценный инструмент для управления не только простыми станками, но и сложными автоматическими системами и контрольно-измерительным оборудованием. Панель подходит не только для предприятий, но и для реализации систем «умный дом».
Разработка hmi на базе панелей оператора
Современная HMI-панель — это специализированное микропроцессорное устройство с дисплеем, предназначенное для создания HMI. Она поставляется с предустановленными операционной системой и средой исполнения проектов пользовательского HMI. Этим панель оператора отличается от ПК и панельных промышленных компьютеров, на которые необходимо дополнительно устанавливать программные пакеты и другие приложения — как правило, платные.
Рассмотрим ключевые параметры HMI-панелей и особенности их практического применения на примере панелей оператора ТМ ONI.
Сегодня в ассортимент ТМ ONI входит шесть таких устройств: одна текстовая панель TD-MP-043 и пять сенсорных графических панелей серии ETG (рис. 5).
Рис. 5. Панели оператора ТМ ONI
Модели серии ETG оснащены микропроцессором ARM Cortex A8 с тактовой частотой 600 МГц и работают под управлением операционной системы на базе ядра Linux. Разработка проекта HMI осуществляется в программном обеспечении (ПО) ONI Visual Studio (рис. 6).
Рис. 6. Программное обеспечение ONI Visual Studio
Для текстовой панели оператора ONI TD-MP-043 предусмотрено отдельное ПО ONI TD (рис. 7).
Состав
Зачастую в системах автоматизации операторские панели не производят управление процессами, а выполняют функции пульта управления. Для получения данных о процессе, они осуществляют обмен информации с промышленными контроллерами и другим оборудованием (например, SCADA системой), который осуществляется посредством промышленной сети.
Операторская панель служит для запуска и останова оборудования, выбора режимов работы, введения новых рецептур, наблюдения за ходом процесса, отображения сообщений о неполадках и авариях, архивации и протоколирования данных технологического процесса.
В паре «контроллер — панель» контроллер должен обеспечивать автоматическое управление технологическим оборудованием без вмешательства оператора и операторской панели.
Операторские панели могут быть интегрированы в системы управления более высокого уровня (АСУ ТП или АСУП), предоставляя им необходимые данные и получая от них данные для управления технологическим процессом. Часто эта связь производится через интерфейс Industrial Ethernet и локальную сеть предприятия.
- Пример отображения мнемосхемы на операторской панели
Мнемосхема производственного участка, отображаемая на экране панели.
Мнемосхема отдельного оборудования (лифтового подъёмника).
Список команд для работы отдельного оборудования или механизма.
Похожие статьи:
