HMI چیست ؟

HMI که مخفف Human Machine Interface است که به معنی رابط بین انسان و ماشین است.

از لحاظ ظاهری یک HMI مشابه یک مانیتور است که تمام اتفاقاتی را که داخل سیستم اتوماسیون صنعتی ما می افتد را نمایش می دهد.

مثلا ما در سیستم کنترلی مان یک جک پنوماتیکی داریم که در یکی از دو وضعیت باز یا بسته قرار میگیرد، روی صفحه HMI ما میتوانیم این جک را به شکل خوده جک یا یک چراغ به نمایش بگذاریم.

کلیت کاربرد HMI به این صورت است که ما زبان سیستم را به زبان قابل فهم خودمان ترجمه کنیم و در صفحه نمایش به نمایش بگذاریم.

در مثال قبلی اگر جک پنوماتیکی باز باشد تصویر یک جک پنوماتیکی به شکل باز در بخش مربوطه روی صفحه نمایش داده می شود و اگر جک بسته شود نیز تصویر جک بسته به نمایش در می آید و اپراتور با نگاه به صفحه HMI میتواند از وضعیت حال حاضر جک اطلاع پیدا کند.

اچ ام ای ها در گذشته دارای دکمه های فیزیکی بودند که توسط آنها تنظیمات انجام میشد ولی در حال حاضر تقریبا همه اچ ام ای ها با صفحه نمایش تاچ یا لمسی عرضه میشوند که کار را برای اپراتور بسیار آسان کرده است.

از دیگر قابلیت های اچ ام ای این است که چون با PLC و سایر تجهیزات در ارتباط است، اگر ما بخواهیم مقادیر یا پارامتری را سیستم تغییر بدهیم به راحتی و بدون نیاز به تغییر کد در PLC این کار را توسط HMI انجام دهیم.

اگر یک مثال عملی بخواهیم بزنیم این طور است که مثلا ما میخواهیم داخل مخزنی را دو تن گندم پر کنیم، ما به وسیله سنسورهای وزنی وزن مخزن را که در حال پر شدن است میتوانیم روی صفحه مشاهده کنیم و مشاهده کنیم که دو تن گندم داخل مخزن ریخته شد، اگر بخواهیم حجم بارگیری را تفییر دهیم و برای دفعه بعد به سه تن برسانیم این کار را به راحتی میتوانیم توسط HMI انجام دهیم.

HMI این امکان را دارد که بدون PLC نیز مورد استفاده قرار بگیرد.

یک HMI که میخواد توی یک سیستم باشه باید چی باشه که اون مزیتش بشه ؟ یک HMI باید قابلیت های دسترسی بالایی که اپراتور بدهد.
یعنی بتواند بر اساس خواسته اپراتور سیستم رو به درستی نظارت و کنترل کنه و پارامترها را به طور قابل قبولی بتواند کم و زیاد کند.

بودن یک HMI در سیستم موجب میشود تا فرایند کنترل و نظارت بر این کنترل اثربخشیش بالا بره و این فرایند ها بهینه بشه یعنی ما لحظه به لحظه میتوانیم سیستم را کنترل کنیم و پارامترهای این سیستم را تغییر دهیم و براساس نیازمون تنظیمش کنیم.

اجزای اصلی HMI

HMI‌ها از اجزای مختلفی تشکیل شده‌اند که هر کدام نقش مهمی در عملکرد کلی این سیستم‌ها ایفا می‌کنند. در زیر به برخی از اجزای اصلی HMI اشاره می‌شود:

• 
    صفحه‌نمایش (Display)

        
• صفحه‌نمایش اصلی‌ترین جزء یک HMI است که اطلاعات فرآیندی و کنترلی را به اپراتور نمایش می‌دهد. این صفحه‌ها می‌توانند از نوع LCD، LED، یا صفحه‌های لمسی باشند. در سیستم‌های مدرن، صفحه‌های نمایشگر لمسی به دلیل سهولت استفاده و قابلیت‌های پیشرفته، بسیار رایج هستند.    
        
• 
    واحد پردازش مرکزی (CPU)

        
• واحد پردازش مرکزی در HMI‌ها وظیفه پردازش داده‌ها و اجرای نرم‌افزارهای رابط کاربری را بر عهده دارد. این واحد اطلاعات را از سیستم‌های کنترل (مانند PLC‌ها) دریافت می‌کند و آن‌ها را به شکل گرافیکی یا عددی به کاربر نمایش می‌دهد.    
        
• 
    نرم‌افزار HMI

        
• نرم‌افزار HMI مهم‌ترین بخش از سیستم HMI است که امکان طراحی و پیاده‌سازی رابط‌های کاربری مختلف را فراهم می‌کند. این نرم‌افزارها به کاربران اجازه می‌دهند تا نمایشگرها، نمودارها، و دکمه‌های کنترلی را مطابق با نیازهای خاص خود تنظیم کنند.    
        
• 
    دکمه‌ها و ابزارهای ورودی (Input Devices)

        
• در کنار صفحه‌نمایش‌ها، HMI‌ها اغلب دارای دکمه‌ها، کیبوردها یا ابزارهای ورودی دیگری هستند که اپراتور از طریق آن‌ها می‌تواند دستورات لازم را به سیستم ارسال کند. در HMI‌های پیشرفته، این ابزارهای ورودی می‌توانند به صورت مجازی روی صفحه‌نمایش لمسی قرار گیرند.    
        
• 
    پورت‌های ارتباطی (Communication Ports)

        
• HMI‌ها به منظور ارتباط با سایر سیستم‌های کنترل و دستگاه‌ها نیاز به پورت‌های ارتباطی دارند. این پورت‌ها شامل اتصالات سریال، اترنت، USB و سایر پروتکل‌های ارتباطی صنعتی مانند Modbus، Profibus، و Ethernet/IP هستند.    

انواع HMI

HMI‌ها بسته به کاربرد و نیازهای صنعتی مختلف، در انواع مختلفی طراحی و ساخته می‌شوند. در زیر به برخی از مهم‌ترین انواع HMI اشاره می‌شود:

• 
    HMI‌های ساده (Basic HMI)

        
• این نوع HMI‌ها معمولاً شامل صفحه‌نمایش‌های ساده‌ای هستند که اطلاعات پایه‌ای را نمایش می‌دهند و برای کاربردهای ساده و ابتدایی مناسب هستند. این دستگاه‌ها اغلب در سیستم‌های کوچک و متمرکز استفاده می‌شوند.    
        
• 
    HMI‌های گرافیکی (Graphical HMI)

        
• HMI‌های گرافیکی دارای قابلیت نمایش گرافیک‌ها، نمودارها و تصاویر هستند. این دستگاه‌ها برای سیستم‌های پیچیده‌تر که نیاز به نمایش اطلاعات به صورت تصویری و گرافیکی دارند، بسیار مناسب هستند.    
        
• 
    HMI‌های لمسی (Touchscreen HMI)

        
• HMI‌های لمسی یکی از محبوب‌ترین انواع HMI‌ها هستند که از صفحه‌نمایش‌های لمسی برای ارتباط با کاربر استفاده می‌کنند. این دستگاه‌ها به دلیل سهولت استفاده و قابلیت‌های پیشرفته‌ای که ارائه می‌دهند، در بسیاری از صنایع مورد استفاده قرار می‌گیرند.    
        
• 
    HMI‌های توکار (Embedded HMI)

        
• این نوع HMI‌ها به صورت یکپارچه با سیستم‌های کنترل و اتوماسیون طراحی می‌شوند و به طور مستقیم روی دستگاه‌ها نصب می‌شوند. HMI‌های توکار معمولاً دارای امکانات سفارشی‌سازی بیشتری هستند و برای کاربردهای خاص و تخصصی طراحی می‌شوند.    
        
• 
    HMI‌های تحت وب (Web-based HMI)

        
• این نوع HMI‌ها به کاربران امکان می‌دهند تا از طریق مرورگرهای وب به سیستم‌های کنترلی دسترسی داشته باشند. HMI‌های تحت وب مناسب برای سیستم‌هایی هستند که نیاز به مانیتورینگ و کنترل از راه دور دارند.    

قابلیت های HMI

از جمله قابلیت های مهم یک HMI داشتن کتابخانه جامع است . منظور از کتابخانه اشکال و شماتیک تجهیزات خط تولید برای نمایش روی صفحه می باشد.
مثلا اگر ما قرار است که در خط تولید تعدادی مخزن مختلف داشته باشیم که داخل هر کدام مایعات مختلف قرار دارد و ما قرار است دمای مایع آن مخزن را مشاهده کنیم این مخازن احتمالا اشکال مختلفی دارند و کتابخانه اشکال مخازن HMI باید طوری کامل باشد تا همه شکل مخزنی را بتواند به نمایش در آورد ، مثل مخزن مکعبی ایستاده و خوابیده ، مخزن استوانه ای ، مخزن مخروطی و ...

یا مثلا ما نیازداریم تا شماتیک یک سنسور نوری را قرار دهیم، برخی از HMI ها 20 مدل شماتیک دارند و برخی 100 مدل، داشتن کتابخانه جامع اینجا نیاز می شود.

• یک HMI باید قابلیت تجزیه و تحلیل درست و کارامد و با سرعت بالا یک فرایند را داشته باشد ، تا اپراتور نیز بتواند تصمیم گیری درستی را در لحظه انجام دهد.    
• داشتن وضوح تصویر و کیفیت صفحه نمایش بالا نیز از قابلیت های مهم یک HMI به حساب می آید.    
• داشتن صفحه لمسی با حساسیت و کیفیت بالا، چون در محیط صنعتی احتمال اینکه اپراتور با دست کثیف، خاکی یا روغنی صفحه را لمس کند زیاد است، پس صفحه لمسی باید دارای کیفیت بالایی باشد تا در این شرایط نیز بتواند به خوبی جوابگو کار باشد.    
• با توجه به اینکه یک HMI در محیط های صنعتی با شرایط نامطلوب کار میکند داشتن محدوده ی دمایی کارکرد وسیع و همچنین استاندارد های حفاظتی بالا هم از قابلیت های مهم یک HMI میتواند باشد.    
• داشتن پورت اترنت هم از قابلیت های یک HMI به حساب می آید که بتوان از این طریق به PLC متصل شود یا اینکه از طریق شبکه و وب بتوان به HMI وصل شد و از راه دور بتوان آن را مشاهده کرد یا پارامترهای آن را تغییر داد.    
• یک HMI باید قابلیت ذخیره اتفاقات و وقایع را نیز داشته باشد و به کاربر اجازه دسترسی و به اطلاعات روزهای گذشته را در مورد مثلا یک مخزن بدهد، به این صورت که مثلا ده روز پیش ساعت 10 صبح این مخزن دارای چه حجم از مایع با چه دمایی بوده است.    
• یک HMI باید بتواند با انواع برند های مختلف PLC موجود در بازار کار کند و هماهنگ باشد.    
• قابلیت اتصال مستقیم به پرینتر نیز از دیگر قابلیهای HMI ها میباشد که در برخی از مدل های آنها پشتیبانی می شود. تا بتوان داده مورد نظر را مستقیم و بدون نیاز به لپ تاپ پرینت گرفت.
    برای مثال سری NS و NT امرن دارای این قابلیت هستند.

اهمیت وجود HMI در سیستم

میزان اهمیت وجود HMI در سیستم را اگر بخواهیم بررسی کنیم اینطور است که با حذف HMI از سیستم کنترلی ، ما کاملا کور و گیج میشویم نسبت به سیستم و با ایجاد هر خطایی باید به صورت سنتی شروع به عیب یابی کنیم ولی با بودن HMI در سیستم ما نیازی به عیب یابی نداریم و خطا و مشکل را در صفحه نمایش HMI مشاهده میکنیم برای رفع آن اقدام میکنیم.
بودن HMI در سیستم میتواند کارکرد یک دستگاه و ماشین را ارتقاع دهد و همچنین موجب ارتقاع خروجی مطلوب در یک سیستم بشود.

به وسیله HMI ما میتوانیم یک فرایند را شروع کنیم یا متوقف کنیم. چون یک HMI بالا دست یک سیستم کنترلی قرار میگیره و به سیستم دستور بالا رفتن سرعت موتور یا پایین آمدن آن یا متوقف کردن آن را میدهد.

HMI پارامترهای کنترلی فیزیکی یک سیستم مثل قطع و وصل  سنسور ، رله و... به وسیله نرم افزار خود کنترل میکند. یعنی به جای اینکه اپراتور مستقیم دور موتور را با اینورتر تغییر دهد بر اساس شرایط و برنامه مورد نظر خط تولید، این کار را با HMI انجام میدهد و HMI دستور تغییر دور موتور را به اینورتر میدهد.

پرفروش ترین HMI ها در بازار ایران 

مدل های متنوعی از HMI در اندازه و برندهای مختلف در بازار ایران استفاده میشوند که این مدل ها امتحان خود را پس داده اند و مورد توجه فعالان صنعت اتوماسیون صنعتی قرار گرفته اند.