L'interfaccia uomo-macchina (HMI) ha molte funzioni hardware e software. L'utente deve prima impostare l'applicazione di destinazione e poi trovare una soluzione che si adatti alle esigenze dell'applicazione.
Gli utenti finali si aspettano interfacce intuitive e i progettisti di prodotto rispondono integrando queste HMI in più prodotti. Per l'automazione industriale, le interfacce uomo-macchina (HMI) sono una tecnologia matura che rappresenta un'utile aggiunta a molte applicazioni di automazione di macchine e processi, estendendo la funzionalità di interruttori, pulsanti e spie nei pannelli di controllo. Anche se questo è familiare, è comunque importante non perdere di vista il fatto che ogni caso d’uso degli HMI dovrebbe essere valutato attentamente per garantire che venga selezionato il prodotto giusto in base alle esigenze delle diverse applicazioni.
Inizia esaminando le funzionalità HMI richieste e prova a fare una prima selezione di apparecchiature e software che soddisfino le esigenze. Un approccio più affidabile consiste nell'esaminare i requisiti specifici dell'applicazione e quindi lavorare a ritroso per confermare che sono state selezionate le opzioni necessarie. È necessario valutare le condizioni ambientali dell'applicazione target, poiché l'HMI deve essere installato in un'area praticabile. La maggior parte delle opzioni sono semplici, ma alcune non lo sono.
In alcuni ambienti, se l'HMI rischia di cadere in acqua o di essere spruzzato direttamente dall'acqua, dovrà soddisfare i requisiti relativi ai gradi di protezione previsti da standard come NEMA250 o UL50 per le apparecchiature elettriche. Anche i prodotti chimici per la pulizia, i prodotti chimici di processo o altri contaminanti presenti nell'aria possono influenzare l'HMI. I livelli di contaminazione del sito o le schede tecniche sulla sicurezza dei materiali possono aiutare a definire le condizioni ambientali previste. Le specifiche dei requisiti del cliente, le normative di installazione locali o le preferenze potrebbero richiedere il rispetto di determinati valori nominali o standard di certificazione.
Un'altra questione chiave è se posizionare l'HMI all'interno o all'esterno; Le classificazioni NEMA e UL sono spesso limitate al solo "uso interno". Anche gli HMI più luminosi risentiranno comunque della luce solare diretta all'esterno e la luce solare diretta può causare problemi di calore. Gli utenti dovrebbero considerare di posizionare gli HMI esterni in aree più protette o dotarli di schermi solari.
Gli HMI spesso contengono elementi di visualizzazione sensibili e retroilluminazione che potrebbero richiedere un intervallo di temperature operative più elevato rispetto ad altri componenti di automazione. La luminosità del display e la durata media della retroilluminazione dovrebbero essere valutate attentamente. La luminosità rappresenta la visibilità del display. Una retroilluminazione costantemente brillante può indicare per quanto tempo è possibile utilizzare l'unità.
La scelta della giusta dimensione del display richiede solitamente un equilibrio. La maggior parte degli operatori desidera la massima dimensione di visualizzazione possibile, soprattutto quando devono selezionare un collegamento touch, anche se l'applicazione è solo per la visualizzazione, ad esempio quando devono visualizzare il monitor a distanza, più grande è il monitor, meglio è. I display più grandi offrono ai programmatori più spazio per sviluppare la grafica. Le varie dimensioni delle linee di prodotti hardware HMI possono aiutare gli utenti ad apprendere un sistema per diversi modelli diversi.
Ma gli HMI più grandi spesso comportano anche costi più elevati e possono occupare spazio prezioso per il montaggio del pannello di controllo. Il monitor deve essere montato a un'altezza che soddisfi le esigenze lavorative della maggior parte dei dipendenti, in genere a circa 66 pollici dal pavimento al monitor.
Oltre alle numerose dimensioni fisiche del display, la maggior parte degli HMI sono disponibili in un'ampia gamma di colori e gli utenti possono confrontare la risoluzione in pixel, che determina il livello di dettaglio nel display grafico. Per alcune applicazioni con esigenze particolari, in particolare quelle che implicano l'immissione di dati, gli utenti potrebbero voler utilizzare un-tastierino fisico integrato o una tastiera e un mouse esterni. La maggior parte dei designer seguirà la tendenza e sceglierà di utilizzare un touch screen.
È importante notare che molti dispositivi touch consumer tendono a utilizzare il multi-touch capacitivo. Questa tecnologia in genere non rileva le dita guantate e può essere influenzata dall'acqua, ma risponde a più tocchi o gesti simultanei. Gli HMI industriali, invece, utilizzano in genere la tecnologia resistiva single-touch. I touchscreen resistivi rispondono alle dita guantate, possono rispondere correttamente solo a un tocco alla volta e non sono influenzati da contaminanti esterni, il che è spesso preferito per le applicazioni industriali.
Il software HMI deve essere valutato per l'ambiente di configurazione, la funzionalità runtime e l'accesso remoto. I programmatori devono dedicare molto tempo all'ambiente di configurazione dell'HMI. Per l'utente finale è importante ottenere una licenza software o confermare che il software sia gratuito. Gli utenti tipici saranno interessati alla facilità d'uso del software e a funzionalità quali la modifica-and-drop, la creazione di oggetti con-clic singolo e se gli oggetti più comunemente utilizzati sono pre-definiti.
I programmatori vogliono sapere se il software ha un buon supporto per l'importazione/esportazione, se dispone di strumenti di database, se fornisce metodi di replica efficienti e se include un ambiente di simulazione o di test integrato-in modo che gli utenti possano eseguire prove-di-concetti dei loro progetti e verificare il programma senza la necessità di hardware vero e proprio. I programmatori utilizzano il software di configurazione per creare tag che comunicano con PLC e altri dispositivi, per sviluppare grafica che si collega a tali tag e per configurare altre-funzionalità HMI integrate.
Anche se all'HMI sono state fornite le funzionalità appropriate nella scheda tecnica, gli utenti devono essere consapevoli che l'effettiva implementazione potrebbe non sempre risultare come previsto. Per gli utenti che richiedono aspetto e funzionalità specifici, è una buona idea fare un breve confronto riepilogativo di diversi tipi di configurazioni HMI, elencare le funzionalità necessarie e ottenere il software di configurazione per testarle.
Potrebbe essere necessario analizzare i dettagli di una particolare HMI prima di selezionare un'applicazione avanzata. Potrebbe essere necessario prestare particolare attenzione a: il modo in cui l'HMI gestisce le etichette in virgola mobile e qualsiasi matematica o calcolo associato. La logica viene solitamente eseguita all'interno del PLC; le informazioni vengono visualizzate sull'HMI. Alcuni HMI forniscono-logica integrata, valutazione dei trigger, funzioni esecutive e funzioni di gestione eventi. Le funzioni di cui sopra facilitano una visualizzazione-più dettagliata e possono essere utilizzate come parte della logica della macchina. Se sono necessarie funzioni complesse, pre-testare ciascuna funzione.