オートメーション、HMI、OITインターフェースの開発
HMI およびその他のオペレーター インターフェイス デバイスは、過酷な環境で動作するように設計されており、従来のインターフェイスの最良の要素と最新の市販テクノロジーを組み合わせています。
産業機械およびプロセスオートメーションシステムは、状態を監視し、機器にコマンドを発行し、制御を調整する必要があります。開発者は、センサーや計測器、入出力 (I/O) モジュール、デジタル制御などの幅広い産業オートメーション技術を組み合わせてこれらの機能を実装します。ただし、最も先進的な機械であっても単独で動作するわけではないため、自動化システムには何らかの形式のオペレーター インターフェイスが提供される必要があります。
オペレーターが自動化システムと通信できるようにする電子デバイスは、まとめて呼ばれます。 ヒューマン・マシン・インターフェース (HMI)…場合によっては、PC 以外のコンピューティング プラットフォームに組み込まれたより特殊なデバイスを呼び出すことができます。 オペレーターインターフェース端末 (OIT)。
HMI と OIT ターミナルをオートメーション システムに統合することは、多くの理由から重要です。単純なパネル ユニットよりも多くのインターフェイス オプションが提供され、変更が必要な場合は、通常、HMI または OIT を低コストで再構成または再プログラムできます。
ただし、オペレータ インターフェイスのこの拡張機能には依然としていくつかの欠点があり、HMI のコストが増加し、メンテナンスが複雑になります。これらの欠点を克服するために、最新の HMI は、最新の市販テクノロジーを使用した実績のある従来のソリューションで設計されています。
従来の HMI および OIT ターミナルの弱点
第 1 世代の HMI と OIT は、ユーザーがデバイスを起動および停止し、システムの動作を理解し、変更できるように設計されました。
アラームやイベントのログ記録、履歴データの保存、傾向分析などの機能が長年にわたって追加されてきました。 HMI および OIT ターミナルの構成はコピーして保存でき、元のデバイスが損傷したり故障したりした場合でも、新しいデバイスを比較的迅速に導入できます。
ネットワーク機能、特にイーサネットと Wi-Fi が向上したことにより、HMI をリソースのすぐ近くに設置する必要がなくなりました。複数のHMIを制御室、自動車、オフィスなどの適切な場所に設置できます。
これらの HMI は、OIT ターミナルとともに、有線パネルに比べて多くの利点がありましたが、いくつかの欠点もありました。
例としては次のようなものがあります。
- 特殊なハードウェアとソフトウェアによって課される制限、
- 初期費用が高い、
- 継続的なメンテナンスと維持コスト、
- ライセンス管理の複雑さとコスト、
- 技術者とオペレーターの高価なトレーニング、
- 複数のプラットフォームの統合の複雑さ、
- 後進的な技術。
オペレータ インターフェイス端末は、通常はアドホックでクローズド システムですが、よりオープンな代替システムに急速に置き換えられています。すべての画像は Opto 22 の提供による
特殊な OIT 端末は特殊なハードウェアとソフトウェアを使用する可能性が高く、メーカーは比較的自己完結型の設計で管理システム インターフェイスを適切に制御するために、これらのデバイスを提供しています。
これらのデバイスは産業市場向けに特別に設計されているため、一般に家庭用電化製品に使用されているほど商業的なメリットを得ることができず、したがって価格/品質比の点でより高価になります。ただし、これらは伝統的に産業環境向けに設計されており、実用的で信頼性の高いソリューションを提供します。
より高度な PC ベースの HMI が利用できるため、この機器は以前のソリューションと比較してコストパフォーマンスが高く、ユーザーに柔軟性と接続性を提供します。ただし、欠点の 1 つは、継続的なサービスとメンテナンスの必要性が増大することでした。
ユーザーは現在、完璧なグラフィックス、頻繁な無料アップデート、オペレーティング システムやデバイス アプリケーションの改善を期待しています。
先進的な家庭用電化製品により、エンド ユーザーは便利なモバイル アクセスを備えたあらゆるタイプのデバイスでマルチメディアと直観的な HMI を利用するようになりました。イーサネットおよび USB 接続用に設計された Groov Edge プラグインを使用すると、開発者は自動デバイスやモノのインターネット (IoT) 用の接続およびデータ駆動型アプリケーションを作成できます。
しかし、産業市場のイノベーションは、はるかに大きな消費者市場に比べて比較的小規模であるため、ハイエンドのパーソナルエレクトロニクス市場よりもはるかに保守的であることは言うまでもなく、いくぶん遅れています。
新しい HMI テクノロジー
最新世代の HMI は、商用テクノロジを適応させ、前世代の HMI および OIT ターミナルの最良の機能を組み込んで構築することで、これらの欠点のそれぞれに対処します。
考えられる利点:
オープンソース テクノロジ: 最新の HMI は、従来の OIT ターミナルの信頼性と使いやすさと、PC ベースの HMI のパフォーマンスとコストを兼ね備えているのが理想的です。
この組み合わせは、ハードウェア プラットフォームが、取得コストやライセンス料を必要としない Linux などのオープン ソース リアルタイム オペレーティング システムに基づいている場合に可能です。
設置面積が小さく、ホットスワップ可能なコンポーネントにより、このプラットフォームは操作が簡単になります。適切に設計されたハードウェアにより、PC クラスのパフォーマンスを提供しながら、過酷な産業環境でも使用できます。
利用可能な構成: 最新の HMI 機器には、ほとんどのニーズを満たす標準機能が組み込まれているため、カスタマイズは可能ですが、必須ではありません。
HMI 構成用の PC ソフトウェアは手頃な価格であり、ライセンス料金の制限は必要ありません。エンドユーザーは、マークアップやランタイムの制限を気にすることなく、最も適切な場所で HMI を使用することに集中できます。
使いやすさ: 一連の開発オプションにより、新しい開発者が基本的なアプリケーションを構築するために高度な HMI に簡単にアクセスできるようになりますが、経験豊富なプログラマがシェルへの追加の安全なアクセスを使用して独自のアプリケーションを開発するために完全に拡張することもできます。
OEM は多くの場合、マシン指向のアルゴリズムや、C/C++、Python、その他の言語でのカスタム アルゴリズムをプログラムするために、この柔軟性を必要とします。
統合ディスプレイと柔軟なポート: 一部のデバイスで利用できる統合ディスプレイは、多くのアプリケーションにとって十分な HMI ですが、HDMI 接続により、必要に応じてより大きなローカル画面を使用できます。さらに、複数のイーサネット、USB ポート、および I/O モジュールにより、あらゆるオペレーティング デバイスやシステムに簡単に接続できます。
ネットワークとクラウドの接続: 最新の HMI は、ユーザーがネットワークとクラウドの接続を使用するときに、さらに強力な機能を提供できます。データはデータベースとシステム間で安全に共有でき、HMI の視覚化は、許可された任意のコンピュータまたはモバイル デバイスに拡張できます。Web ブラウザをホストできます。 。
モバイル デバイス: モビリティは、最新の HMI のもう 1 つの重要な要素です。ベースユニットを設置して構成すると、あらゆるモバイルデバイスが安全に接続して別のヒューマンマシンインターフェイスとなり、技術者やオペレーターに高い柔軟性をもたらします。開発者は、基盤となるプラットフォームのコストと複雑さを排除しながら、HMI の保守と管理にさらに集中できます。
最新世代の HMI は、従来の製品の最高の機能と最新のオープンソース ハードウェア、ソフトウェア、ネットワーキング テクノロジを組み合わせて、これらの課題に対処します。
これらの新しい HMI は、簡単かつシームレスにネットワークに接続し、一般的なモバイル デバイスに展開できるため、エンド ユーザーは、高度なテクノロジーが手頃な価格でニーズを満たしていることに気づき始めています。
Opto 22 (産業オートメーション、リモート監視、データ収集用のハードウェアおよびソフトウェア製品を専門とする製造会社) のマーケティング担当副社長、Benson Hoagland 氏は次のように述べています。