Inizialmente, la maggior parte delle applicazioni HMI integrate erano dedicate alla gestione di attività specifiche in un singolo dispositivo. Un tipico HMI integrato verrà utilizzato per sostituire pulsanti, indicatori, indicatori analogici e rotelline su un semplice pannello operatore della macchina. Comunicherà con il controller della macchina (solitamente un controller logico programmabile (PLC)) tramite un collegamento di comunicazione seriale a bassa-velocità e non comunicherà con altri dispositivi, controller o computer.
La programmazione di questi HMI integrati di base viene eseguita su un PC e il programma compilato viene scaricato sull'HMI tramite comunicazioni seriali. Gli HMI integrati utilizzano sistemi operativi (OS) e hardware proprietari, che possono essere costosi. Una volta programmato, l'HMI integrato non può essere modificato o cambiato a meno che non venga riprogrammato sul PC, l'HMI non venga spento e non venga caricato un nuovo programma.
Nonostante questi limiti e costi elevati, gli HMI integrati offrono enormi miglioramenti in termini di flessibilità, prestazioni e costi rispetto alle soluzioni esistenti di interfaccia operatore-cablata.
I risparmi più significativi sono dovuti all'eliminazione degli ingressi e delle uscite PLC per tutti i dispositivi di interfaccia operatore. Con i dispositivi di interfaccia operatore montati su pannello-cablati, ogni pulsante richiede un corrispondente ingresso PLC discreto, ogni luce è pilotata da un'uscita PLC discreta, ogni contatore richiede un'uscita PLC analogica e ogni rotella e potenziometro è collegato a un ingresso PLC analogico. Non solo era molto costoso in anticipo, ma era un incubo.
Con un'interfaccia operatore cablata, la semplice aggiunta di indicatori luminosi richiede la realizzazione di fori nel pannello anteriore dell'armadio, l'installazione delle luci e le relative targhette, il collegamento delle luci alle uscite del PLC e la riprogrammazione del PLC. ciò presuppone che vi sia spazio sufficiente sul pannello frontale e uscite PLC libere. Al contrario, il compito di riprogrammare l’HMI e il PLC per aggiungere ulteriori simboli indicatori è relativamente semplice.
Per le macchine e altre applicazioni che richiedono un gran numero di pulsanti, spie, indicatori e rotelle o potenziometri-tutti con I/O PLC corrispondenti-gli HMI integrati possono garantire notevoli risparmi sui costi. Inoltre, gli HMI integrati potrebbero essere in grado di fornire funzionalità avanzate come creazione di trend e grafici, che possono sostituire i registratori su grafico.
Evoluzione dell'HMI
Per evolvere da un'interfaccia operatore di base isolata a un sistema avanzato, gli HMI integrati utilizzano gli stessi cambiamenti tecnologici che hanno guidato l'evoluzione dei sistemi SCADA (ovvero PC e sistemi operativi Windows).
All'inizio degli anni '90, i PC furono introdotti nelle fabbriche e negli impianti, spesso ospitando SCADA e software simili nelle sale di controllo. Più tardi nel secolo furono introdotti i PC industriali per consentire la migrazione delle applicazioni HMI avanzate in fabbrica.
Dopo una certa riluttanza iniziale sul mercato a causa delle scarse prestazioni in tempo reale-e dei frequenti riavvii di Windows, questi HMI avanzati basati su PC-sono diventati lo standard de facto, suonando la campana a morto per SCADA proprietari e altri sistemi HMI avanzati.
La rivoluzione successiva si è verificata nei settori correlati della larghezza di banda e del networking. Grazie all’espansione delle funzionalità Ethernet, la larghezza di banda è aumentata notevolmente, consentendo ai sistemi di essere facilmente collegati tra loro, ponendo così fine ai silos di automazione.
L'introduzione di standard di rete come TCP/IP e l'architettura SCADA sempre più aperta basata su PC-ha consentito a un numero sempre maggiore di dispositivi remoti, come laptop e PC da ufficio, di accedere alle informazioni di produzione.
Dopo l'introduzione dello SCADA basato su PC, l'introduzione della piattaforma del sistema operativo Microsoft Windows CE ha consentito agli sviluppatori di fornire molti degli strumenti e delle funzionalità dei sistemi SCADA basati su PC a un'ampia gamma di dispositivi remoti di capacità inferiore. Di conseguenza, molti fornitori hanno gareggiato per creare piattaforme a basso-costo, riducendo i prezzi dell'hardware.
Allo stesso tempo, Internet ha aperto la strada allo scambio di informazioni tra una gamma più ampia di piattaforme hardware, inclusi HMI integrati, PLC e sistemi SCADA. I pacchetti software HMI integrati e avanzati hanno iniziato a offrire l'accesso remoto, prima dai browser e poi dalle applicazioni. Si trattava di qualcosa di più di un semplice fattore di comodità, poiché offrire agli operatori e ai manager la possibilità di visualizzare le informazioni da qualsiasi luogo ha aiutato gli impianti a funzionare in modo più efficiente con meno manodopera.
Adottando Windows CE e il suo successore Windows integrato come sistema operativo standard, gli HMI integrati assomigliano e funzionano più come pacchetti software HMI avanzati basati su PC- e Windows-. Per molti utenti, gli HMI integrati sono ora più che adeguati per le loro applicazioni, consentendo loro di passare dagli HMI basati su PC-. Ciò si traduce in enormi risparmi sui costi perché tutto ciò che è associato all'HMI integrato è molto più economico, inclusi software di programmazione, licenze di runtime, tariffe annuali di manutenzione del software e piattaforme di destinazione.
L'utilizzo di un'interfaccia HMI basata su PC-in un ambiente industriale richiede un PC industriale e un monitor. Con l'HMI integrato, una piattaforma potenziata a livello industriale può svolgere lo stesso ruolo a un costo notevolmente inferiore. Il moderno software HMI integrato può risiedere su piattaforme integrate con potenza di elaborazione, memoria e altre risorse hardware limitate, ma fornisce comunque funzionalità avanzate come interfacce grafiche-intuitive, accesso remoto e report-in tempo reale e trend degli indicatori chiave di prestazione.
Accesso remoto e interfacce-facili da usare
Ingegneri e operatori si aspettano che la stessa facilità d'uso e funzionalità che ottengono dai loro dispositivi personali siano presenti nei loro ambienti di lavoro, soprattutto quando si tratta di HMI. Con gli smartphone e i tablet di oggi che stabiliscono le aspettative degli utenti in termini di connettività wireless, interfacce grafiche e mobilità superiore, non sorprende che l'elettronica di consumo stia diventando una forza importante nell'HMI industriale. In effetti, molte organizzazioni stanno tagliando i costi istituendo politiche "Bring Your Own Device" (BYOD) che consentono al personale di produzione di utilizzare i propri smartphone e tablet come HMI mobile.
Gli utenti HMI richiedono ora un'esperienza di interfaccia operatore unificata su tutti i dispositivi. Vogliono che il software HMI-sia incorporato che basato su PC-basato su PC-fornisca la stessa esperienza di dashboard su più tipi di hardware, dagli schermi HMI incorporati agli smartphone e ai tablet, indipendentemente dal sistema operativo.
In risposta, numerosi pacchetti software HMI integrati ora offrono queste funzionalità. Queste soluzioni software creano applicazioni per dispositivi HMI integrati a cui è possibile accedere da PC, altri HMI integrati, smartphone e tablet.
Fornendo il supporto HTML5, queste soluzioni HMI sono facilmente accessibili dalla schermata HMI principale, ma sono dimensionate per adattarsi a tutti i dispositivi che supportano lo standard HTML5. Lo standard HTML5 libera gli utenti dalla lentezza dei download del browser Internet o dai mesi di attesa per la creazione di applicazioni per il loro dispositivo specifico perché consente ai fornitori di software HMI incorporati di implementare rapidamente un'applicazione praticamente su qualsiasi smartphone o tablet. Man mano che le politiche BYOD diventano più diffuse, il supporto HTML5 diventerà un requisito poiché il personale utilizza più dispositivi al lavoro e richiede applicazioni che superino le prestazioni dei browser.
Non solo i dati devono essere presentati allo stesso modo su tutti i dispositivi per migliorare l’efficienza del personale, ma devono anche essere facilmente accessibili e manipolabili. Sebbene la tecnologia multi-touch possa sembrare un'altra funzionalità "anch'io", in realtà aiuta gli utenti a eseguire i comandi fino a tre volte più velocemente rispetto ai tradizionali schermi-touch singoli.
Poiché sempre più dispositivi portatili vengono utilizzati per recuperare informazioni, gli utenti hanno bisogno di un modo familiare e veloce per interagire con i dati. Il multi-touch porta le funzionalità familiari di smartphone e tablet nelle applicazioni industriali, come lo scorrimento, lo zoom, la rotazione degli oggetti e il drill-down-. Invece di perdere tempo prezioso spostandosi tra le schermate con menu a discesa-e comandi in caso di emergenza, gli utenti multi-touch sono in grado di trovare le informazioni necessarie, quindi ingrandire l'area problematica e apportare modifiche in pochi secondi.
Il futuro è tutto intorno a noi
I progressi negli HMI hanno ampliato la gamma di dispositivi di interfaccia per l'automazione industriale e, man mano che le applicazioni diventano più integrate, è possibile che un giorno venga sostituito da un nuovo termine, come visualizzazione. Questa possibilità potrebbe essere ancora maggiore quando si parla di HMI integrata.
I tempi degli HMI isolati, costosi e proprietari con funzionalità limitate e accesso riservato solo all'utente davanti alla macchina stanno rapidamente giungendo al termine. Le odierne applicazioni HMI integrate offrono molte delle funzionalità di SCADA e di altri sistemi HMI avanzati, ma a un prezzo molto più interessante, soprattutto per le applicazioni di impianto-che richiedono una piattaforma potenziata a livello industriale.
Anche se in alcuni casi gli operatori saranno ancora necessari in officina, la proliferazione di dispositivi HMI remoti che comunicano con controller e HMI locali aumenterà notevolmente la mobilità e la produttività dei lavoratori. Questo futuro non sostituirà la necessità degli esseri umani, ma aumenterà notevolmente la loro portata su più impianti e aree vegetali, consentendo loro di applicare rapidamente la propria esperienza per migliorare le operazioni secondo necessità.