HMI سرواژه عبارت Human Machine Interface؛ به معنای رابط کاربری انسان-ماشین است. این اصطلاح را می‌توان برای هر صفحه‌ای به کار برد که به کاربر امکان این را می‌دهد که با یک دستگاه تعامل داشته باشد، اما HMI بیشتر در فرآیندهای صنعتی به کار برده می‌شود. در صنعت از HMI برای کنترل و نظارت بر ماشین‌ها استفاده می‌شود. یک مثال خیلی معمولی و متداول از کاربرد HMI، دستگاه‌های خودپرداز یا همان ATM هستند.
در محیط‌های صنعتی، از HMI می‌توان برای کارهای زیر استفاده کرد:
- نشان دادن گرافیکی داده‌ها
- ردگیری زمان، روند، و برچسب‌های تولید
- نظارت بر KPIها
- نظارت بر ورودی و خروجی ماشین‌ها
و موارد دیگر.
اگر شما برای تهویه هوا از کولر گازی و اسپیلت استفاده می‌کنید، می‌دانید که می‌توانید دمای اتاق را با استفاده از کنترل آن تنظیم کنید. به همین ترتیب، یک اپراتور در کارخانه می‌تواند از یک HMI استفاده کند تا دمای یک مخزن آب را بررسی و کنترل کند، یا این که ببیند آیا یک پمپ خاص در کارخانه دارد کار می‌کند یا نه.
HMIها انواع گوناگونی دارند؛ از صفحاتی که روی ماشین‌ها نصب هستند، تا نمایشگرهای کامپیوتری، تا تبلت‌ها. اما آن‌ها هر قالبی که داشته باشند، هدفشان این است که نشان دهند اوضاع دستگاه‌ها چطور است.
در کدام صنایع از HMI استفاده می‌کنند؟
فناوری HMI در تقریبا تمامی سازمان‌های صنعتی و همین‌طور در گستره‌ای از شرکت‌ها استفاده می‌شود. هدف آن‌ها این است که کاربران با ماشین‌ها تعامل داشته باشند و فرآیندهای صنعتی را بهینه سازند. صنایعی مانند انرژی، نفت و گاز، حمل و نقل، مواد غذایی، برق، آب و فاضلاب برخی از این صنایع هستند.
افرادی که بیشترین سروکار را با HMIها دارند اپراتورها، یکپارچه‌کنندگان سیستم، و مهندسان هستند؛ به‌ویژه مهندسان سیستم کنترل.
HMIها منابعی حیاتی برای این افراد هستند، و آن‌ها از HMIها برای بازبینی و نظارت بر فرآیندها، تشخیص مشکلات و رسم نمودار از داده‌ها بهره می‌برند.
استفاده‌های رایج از HMI
HMIها با PLCها (کنترل‌گرهای منطقی برنامه‌پذیر) و حسگرهای ورودی/خروجی ارتباط برقرار می‌کنند تا اطلاعات را از آن‌ها دریافت کرده و به کاربران نشان دهند.
صفحات HMI بسته به نوع پیاده‌سازی، ممکن است برای یک عملکرد واحد باشند مانند نظارت و ردگیری یا برای کارهای پیچیده‌تر، مانند خاموش کردن ماشین‌ها یا افزایش سرعت تولید.
HMIها برای بهینه‌سازی یک فرآیند صنعتی به کار می‌روند؛ آن‌ها داده‌ها را عددی و متمرکز کرده و به کاربر نشان می‌دهند. اپراتورها با HMI از طریق یک کنسول، می‌توانند اطلاعات مهمی که در نمودارها، چارت‌ها، یا داشبوردهای دیجیتال نشان داده می‌شود را ببینند، آلارم‌ها را مدیریت کنند و با سیستم‌های اسکادا و MES ارتباط برقرار کنند.
پیش‌تر، اپراتورها نیاز به این داشتند که در طول کارخانه راه بروند تا پیشرفت کارهای مکانیکی را از نزدیک ببینند و آن را روی کاغذ یا تخته وایت‌برد بنویسند. اما امروزه PLCها اطلاعات درلحظه را به نمایشگر HMI ارسال می‌کنند و فناوری HMI آن‌ها را از راه دور برای اپراتورها نمایش می‌دهند. با کمک HMIها می‌توان از بسیاری از مشکلات پرهزینه که به دلیل نبود اطلاعات یا اشتباه انسان پیش می‌آیند، جلوگیری کرد.
تفاوت HMI و SCADA چیست؟
SCADA و HMI ارتباط تنگاتنگی با هم دارند، و اغلب نامشان کنار هم می‌آید، چرا که هر دو، بخشی از یک سیستم کنترل صنعتی بزرگ‌تر هستند، اما آن‌ها کارکردهای متفاوتی دارند. HMIها روی این تمرکز دارند که اطلاعات را به صورت دیداری به کاربر ارائه دهند تا او بتواند روی یک فرآیند صنعتی نظارت داشته باشد. اما سیستم‌های اسکادا ظرفیت بیشتری دارند و داده‌ها را گردآوری کرده و عملیات سیستم کنترل را انجام می‌دهند.
HMIها، برخلاف سیستم‌های اسکادا، اطلاعات را گردآوری و ثبت نمی‌کنند و به پایگاه‌های داده هم متصل نیستند. یک HMI ابزار ارتباطی قدرتمندی است که می‌تواند بخشی از اسکادا باشد، یا در کنار آن به کار گرفته شود.
روندهای موجود در فناوری HMI
در یک دهه گذشته، نیازهای عملیاتی و تجاری تغییر کرده است و به همین دلیل فناوری HMI با توسعه گسترده‌ای روبرو شده است. حالا، می‌توان اشکال تکامل‌یافته HMIها را دید، مانند HMIهای با عملکرد بالا، صفحات لمسی و دستگاه‌های موبایل. این رابط‌های مدرن، فرصت‌های بیشتری برای تعامل و تحلیل دستگاه‌ها می‌سازند.
HMIهای با عملکرد بالا
اپراتورها و کاربرها بیش از پیش به سراغ HMIهای با عملکرد بالا می‌روند. این HMIها تعامل سریع و موثری با کاربر برقرار می‌سازند. همچنین توجه کاربر را به سمت ضروری‌ترین و حیاتی‌ترین شاخص‌ها جلب می‌کنند و به بیننده کمک می‌کنند که مشکلات را سریع‌تر ببیند و به آن‌ها واکنش نشان دهد، و با اطلاعات بیشتری تصمیمات بگیرد. شاخص‌های روی این HMIها ساده، تمیز و بدون گرافیک یا کنترل‌های اضافه هستند. برای بهینه‌سازی تجربه کاربری، از عناصر گرافیکی مانند رنگ، اندازه، و محل قراردهی استفاده مناسبی شده است.
صفحات لمسی و دستگاه‌های موبایل
HMIهای لمسی و موبایل دو مثال از پیشرفت‌های فناوری هستند که گوشی‌های هوشمند امکانش را فراهم کرده است. HMIهای مدرن، به جای استفاده از دکمه و سوییچ، به اپراتور اجازه می‌دهند که با لمس صفحه لمسی، کار کنترل را انجام دهد. صفحات لمسی در HMIهای موبایل مهم هستند؛ اطلاعات پشت آن‌ها یا از طریق HMI/SCADA تحت وب یا از طریق یک برنامه اجرایی در دسترس کاربر قرار می‌گیرد. HMIهای موبایل مزیت‌های بسیاری دارند، از جمله دسترسی بلافاصله به اطلاعات HMI و نظارت از راه دور.
نظارت از راه دور
نظارت از راه دور امکان آن را می‌دهد که اپراتورها و مدیران انعطاف‌پذیری بالاتری داشته باشند و دسترسی‌شان بهتر باشد. به این ترتیب یک مهندس سیستم کنترل که از کارخانه دور است، می‌تواند دمای انبار را روی یک دستگاه قابل حمل ببیند و به این ترتیب نیازی نیست که پس از ساعت کاری، در محل کارخانه بماند.
فناوری لبه و HMIهای ابری
HMIهایی که در لبه قرار می‌گیرند هم مورد توجه قرار گرفته‌اند، چرا که به اپراتورها این امکان را می‌دهند که از دوردست نظارت داشته باشند. همچنین بیش از پیش می‌بینیم که داده‌ها از HMIهای محلی به ابر فرستاده می‌شود، تا آن‌جا به صورت از راه دور تحلیل شوند. البته کنترل بر روی دستگاه‌ها به ابر منتقل نمی‌شود.
آینده HMI
مهندسان حتی به فکر این هستند که واقعیت افزوده (AR) و واقعیت مجازی (VR) را پیاده‌سازی کنند تا بتوان تولید را به شکل بهتری زیر نظارت قرار داد. داده‌ها هم نقش مهمی در تولید ایفا می‌کنند و آینده HMI بسیار درخشان به نظر می‌رسد. این فناوری راهی طولانی را پیموده، اما پتانسیل بالایی برای پیشرفت در آینده دارد.
