hmi چیست؟ کاربردها و مزایای آن

HMI مخفف عبارت “Human-Machine Interface” است، که به فارسی به عنوان “رابط انسان و ماشین” ترجمه می‌شود. اچ ام آی در واقع نقطه تماس و ارتباط بین انسان و دستگاه یا سیستم ماشینی را مشخص می‌کند. این رابط شامل اجزای گرافیکی، دکمه‌ها، لمس‌پذیری، نمایشگرها، نشانگرها، صفحات نمایش و دستورات کنترلی است که به انسان امکان کنترل و تعامل با دستگاه یا سیستم را می‌دهد.

HMI در بسیاری از صنایع مورد استفاده قرار می‌گیرد، از جمله خودروسازی، صنایع تولیدی، رباتیک، تجهیزات پزشکی، سیستم‌های کنترل صنعتی و بسیاری از بخش‌های دیگر. این رابط‌ها باعث سهولت کاربری و کنترل بهتر بر روی دستگاه‌ها و سیستم‌های مختلف می‌شوند و از کاربران خواسته یا اطلاعات مورد نیاز را به دستگاه منتقل می‌کنند.

در دنیای پیرامون ما، یک مثال ساده از اچ ام آی دستگاه‌های خودپرداز بانکی یا ATM‌ها هستند. در این دستگاه‌ها، شاخصه‌هایی مانند صفحه نمایش و دکمه‌ها به شما اجازه می‌دهند تا با دستگاه تعامل داشته باشید. با لمس صفحه نمایش و استفاده از دکمه‌ها، می‌توانید مقدار مورد نظر پول را برداشت کنید یا عملیات‌های مالی دیگر را انجام دهید که به بانک خود احتیاج دارید. در اینجا HMI یک واسط بین شما به عنوان انسان و دستگاه خودپرداز به عنوان ماشین عمل می‌کند و شما با استفاده از اجزای دستگاه می‌توانید با سیستم بانکی ارتباط برقرار کنید و کارهای مختلفی انجام دهید.

اچ ام آی در صنعت

در بخش‌های مختلف صنعت، نقش مهمی را HMI یا “Human-Machine Interface”، یعنی رابط انسان و ماشین ایفا می‌کند. یک نمونه ساده از این تکنولوژی در دنیای پیرامون ما، دستگاه‌های خودپرداز بانکی یا ATM ها هستند. در این دستگاه‌ها، HMI در شکل یک صفحه نمایش حضور دارد و گاهاً این صفحه نمایش لمسی نیز می‌باشد.

در محیط صنعتی، اچ ام آی برای اجرای فرآیندهای اتوماسیونی بسیار حیاتی است. این واسط به اپراتور یا فرد مسئول نگهداری و تعمیر اجازه می‌دهد تا دستگاه‌ها یا ماشین‌ها را نظارت کند و دستورات کنترلی را از طریق آن به کنترل‌کننده‌ها ارسال کند.

اطلاعاتی که از طریق HMI به اپراتور نشان داده می‌شود، شامل مقادیر مهم مانند فشار، دما، مراحل فرآیندها و موجودی مواد اولیه است. در گذشته، این اطلاعات با استفاده از عقربه‌ها یا اندیکاتورهای جداگانه نمایش داده می‌شد، اما با استفاده از اچ ام آی این اطلاعات به صورت یکپارچه و کنترلی در اختیار کارکنان و مهندسان قرار می‌گیرد.

HMI به PLC (کنترل کننده منطقی برنامه‌پذیر) متصل می‌شود تا اطلاعات به صورت زنده نمایش داده شود و اپراتورها بتوانند مشکلات را تشخیص دهند و اقدامات لازم را انجام دهند. همچنین، با استفاده از HMI، کارخانه‌ها و واحدهای صنعتی می‌توانند چندین دستگاه یا ماشین را کنترل و نظارت کنند. به عنوان مثال، در تجهیزات آب و فاضلاب، با اتصال PLC به HMI، می‌توان تجهیزات مختلف را از راه دور مدیریت کرد و عملکرد آنها را کنترل نمود.

به این ترتیب، اچ ام آی به عنوان یک پل ارتباطی میان اپراتورها و دستگاه‌های اتوماسیون صنعتی عمل می‌کند و به بهبود کارایی، کنترل دقیق‌تر و افزایش بهره‌وری کمک می‌کند.

اتصال HMI به تجهیزات

اتصال HMI به تجهیزات اتوماسیونی معمولاً از طریق اتصالات فیزیکی و پروتکل‌های ارتباطی انجام می‌شود. این اتصالات به کمک کابل‌ها یا شبکه‌های ارتباطی برقرار می‌شوند. نحوه اتصال HMI به تجهیزات به وابستگی به نوع دستگاه‌ها و فناوری‌های مورد استفاده دارد. در زیر توضیحاتی درباره نحوه اتصال اچ ام آی به تجهیزات ارائه شده است:

1. اتصال مستقیم با کابل‌ها: در برخی موارد، اچ ام آی مستقیماً به تجهیزات متصل می‌شود، مانند اتصال از طریق پورت‌های سریال (RS-232، RS-485) یا پورت‌های اترنت (Ethernet). این نوع اتصال معمولاً برای فاصله‌های کوتاه تر و مستقیم‌تر استفاده می‌شود.

2. اتصال از طریق شبکه‌های ارتباطی: اغلب در محیط‌های صنعتی، از شبکه‌های ارتباطی مانند Ethernet، Profibus، Modbus، Profinet و غیره برای اتصال اچ ام آی به تجهیزات استفاده می‌شود. این شبکه‌ها به اپراتورها و مهندسان اجازه می‌دهند که از راه دور اطلاعات را مدیریت کنند و دستگاه‌ها را کنترل کنند.

3. اتصال بی‌سیم: در بعضی موارد، از اتصالات بی‌سیم مانند Wi-Fi یا Bluetooth نیز برای اتصال اچ ام آی به تجهیزات استفاده می‌شود. این نوع اتصالات به اپراتورها امکان می‌دهد که از مکان‌های دورتر اطلاعات را مشاهده و کنترل کنند.

4. اتصال از طریق PLC : HMI معمولاً با PLC (کنترل کننده منطقی برنامه‌پذیر) به یکدیگر متصل می‌شوند. این اتصال به وسیله کابل‌ها و پروتکل‌های ارتباطی صورت می‌گیرد و اطلاعات از PLC به HMI انتقال می‌یابد تا اپراتورها بتوانند وضعیت و کنترل تجهیزات را نظارت کنند.

نحوه اتصال اچ ام آی به تجهیزات ممکن است با توجه به نوع صنعت، نوع تجهیزات، محیط کاری و نیازهای خاص تغییر کند. اطلاعات دقیق در مورد اتصالات مورد استفاده و پیکربندی معمولاً در دفترچه راهنما یا منابع مشابه برای دستگاه‌های HMI و تجهیزات اتوماسیونی در دسترس قرار دارد.

دریافت قیمت اتوماسیون صنعتی زیمنس از مجموعه نوین پارت

پروتکل‌های صنعتی مورد استفاده در HMI

شرکت‌های مختلف در دنیای صنعت از پروتکل‌های متنوعی برای ارتباط بین اچ ام آی و دستگاه‌های دیگر استفاده می‌کنند. این پروتکل‌ها برای انتقال اطلاعات و کنترل ماشین‌ها و تجهیزات اتوماسیونی بسیار حائز اهمیت هستند. پروتکل‌های صنعتی رایج عبارتند از:

Modbus: پروتکل Modbus یکی از معروف‌ترین پروتکل‌های صنعتی است که برای ارتباط بین تجهیزات اتوماسیونی مورد استفاده قرار می‌گیرد. این پروتکل برای انتقال داده‌های مختلف از جمله دما، فشار و سایر پارامترها استفاده می‌شود.

Profibus : Profibus نیز یک پروتکل صنعتی پرکاربرد است که برای اتصال تجهیزات مختلف مانند PLC، سنسورها و درایوها به یکدیگر به کار می‌رود. این پروتکل برای ارتباط در شبکه‌های صنعتی با سرعت بالا و دقت بالا طراحی شده است.

Ethernet/IP: این پروتکل نیز یک پروتکل ارتباطی است که از شبکه‌های اترنت برای انتقال داده‌ها استفاده می‌کند. Ethernet/IP برای ارتباط بین تجهیزات مختلف اتوماسیونی و اشتراک اطلاعات میان آنها به کار می‌رود.

این پروتکل‌ها به صورت مشابه با شبکه‌های کامپیوتری که ممکن است در خانه بین دستگاه‌های مختلف داشته باشید، عمل می‌کنند. پروتکل‌های صنعتی PLC‌ها، HMI‌ها و دستگاه‌های دیگر را با یکدیگر ارتباط برقرار می‌کنند. اطلاعات در این پروتکل‌ها به راحتی در منابع مرتبط با هر پروتکل و تولیدکننده مورد استفاده قرار می‌گیرند.

زمانی که اچ ام آی و PLC با یکدیگر ارتباط برقرار می‌کنند، دستورات و پارامترهایی که در HMI برنامه‌ریزی می‌شوند، می‌توانند به منظور کنترل و نظارت بر کارکردهای PLC استفاده شوند. این ارتباط اساسی برای اجرای صحیح و دقیق فرآیندهای اتوماسیونی در محیط‌های صنعتی محسوب می‌شود.

اطلاعات کامل در مورد plc : پی ال سی چیست؟

کاربردهای اچ ام آی

HMI یا رابط کاربری انسان و ماشین، یک تکنولوژی مهم در دنیای اتوماسیون و صنعت است که به ارتباط و تعامل میان انسان و دستگاه‌های ماشینی کمک می‌کند. اصطلاح‌های دیگری مانند MMI، پایانه رابط اپراتور، رابط اپراتور محلی و پایانه اپراتور نیز به عنوان مترادف‌های HMI استفاده می‌شوند.

رابط HMI و رابط کاربری گرافیکی (GUI) به وسیله نمایش دادن اطلاعات به صورت گرافیکی تعامل انسان با دستگاه‌ها را ممکن می‌کنند. با این حال، اچ ام آی به طور گسترده‌تری تعریف می‌شود و شامل نه تنها جنبه‌های گرافیکی بلکه همچنین اجزای تعاملی مانند دکمه‌ها، لمس‌پذیری و دستورات کنترلی می‌شود.

برخی از کاربردهای HMI در صنعت عبارتند از:

• نمایش داده‌ها به صورت گرافیکی: به اپراتورها امکان می‌دهد تا اطلاعات مرتبط با عملکرد تجهیزات و فرآیندها را به صورت گرافیکی مشاهده کنند. این می‌تواند شامل نمودارها، نمایش‌های وضعیت و داده‌های عملکرد باشد.
• پیگیری روند و زمان تولید محصولات: در صنایع تولیدی به کمک اپراتورها امکان می‌دهد که تولید محصولات را به صورت زمان‌بندی شده و با دقت بالا نظارت کنند.
• نظارت بر شاخص‌های عملکردی تولید (KPI): به مدیران و کارکنان ارشد کمک می‌کند تا به راحتی شاخص‌های عملکردی اصلی تولید را نظارت کرده و تحلیل کنند.
• نظارت بر ورودی‌ها و خروجی‌های ماشین: به اپراتورها امکان می‌دهد ورودی‌ها و خروجی‌های تجهیزات و دستگاه‌ها را کنترل و نظارت کنند، مانند روشن و خاموش کردن ماشین‌آلات.

همچنین، مانند سیستم‌های تهویه مطبوع در خانه که به کنترل دما و شرایط محیطی کمک می‌کنند، HMI نیز در محیط‌های صنعتی به اپراتورها امکان کنترل و نظارت بر شرایط محیطی مانند دما، فشار، وضعیت تجهیزات و دیگر پارامترهای مهم را می‌دهد.

با توجه به انواع مختلف اچ ام آی مانند نمایشگرهای تعبیه شده در دستگاه‌ها، مانیتورهای کامپیوتری و تبلت‌ها، این تکنولوژی در انواع مختلف صنایع از جمله تولید، خودروسازی، نفت و گاز، معدن، تجهیزات پزشکی و بسیاری دیگر استفاده می‌شود.

پیشرفت فناوری HMI

در دورهٔ اخیر، تغییرات چشمگیری در نیازها و توسعه صنایع و تجارت، به ظهور تحولات بزرگ در فناوری HMI منجر شده است. امروزه، انواع پیشرفته‌ی HMI، از جمله نمایشگرهای لمسی و دستگاه‌های موبایل، به‌طور همزمان با مدل‌های سنتی‌تر در عمل به‌کار می‌روند. این رابط‌های جدید توانایی‌های بیشتری برای تعامل با تجهیزات و تحلیل اطلاعات فراهم می‌کنند.

دستگاه‌های پیشرفته HMI

هر روز، اپراتورها و کاربران تمایل بیشتری به استفاده از HMI‌های پیشرفته دارند، زیرا این دستگاه‌ها به نحوی طراحی شده‌اند که تعامل سریع‌تر و مؤثرتر با تجهیزات را ممکن می‌سازند. این نوع رابط‌ها با تمرکز بر نمایش بهترین و مهم‌ترین اطلاعات HMI به کاربر، او را در درک بهتر مشکلات و پیدا کردن راه‌حل‌ها یاری می‌کنند. نمایش اندیکاتورهای پیشرفته در HMI معمولاً ساده و بی‌اشتباه است، و عوامل طراحی مانند رنگ، اندازه و موقعیت بهینه‌شده برای بهبود تجربه کاربری مورد استفاده قرار می‌گیرند.

نمایشگرهای لمسی و دستگاه‌های موبایل

ظهور گوشی‌های هوشمند به‌ویژه نمایشگرهای لمسی و HMI‌های موبایل را به جلوه‌ای جدید دامن زده است. این امکان را به اپراتورها می‌دهند تا به جای دکمه‌ها و سوئیچ‌ها، از نمایشگرهای لمسی برای تعامل استفاده کنند. نمایشگرهای لمسی، به‌ویژه در ساختارهای مبتنی بر وب و دیگر سیستم‌ها، اهمیت ویژه‌ای دارند. رابط HMI موبایل امکانات زیادی را ارائه می‌دهد، از جمله دسترسی فوری به اطلاعات HMI و کنترل از راه دور.

مانیتورینگ، نظارت و کنترل از راه دور

امکانات مانیتورینگ یا نظارت از راه دور، از طریق دستگاه‌های موبایل، انعطاف‌پذیری بیشتری به اپراتورها و مدیران ارائه می‌دهد و امکان دسترسی به اطلاعات بیشتر را فراهم می‌کند. با استفاده از این ویژگی، یک مهندس می‌تواند حتی در محل حضور نباشد، از راه دور تمام عملیات نظارتی را انجام دهد. به عنوان مثال، می‌تواند دمای انبار را بررسی کند و اطلاعات مورد نیاز را از راه دور تجزیه و تحلیل کند.

دستگاه‌های HMI مبتنی بر شبکه یا فضای ابری

استفاده از رابط‌ها یا دستگاه‌های HMI مبتنی بر شبکه یا فضای ابری نیز در حال رشد است. این نوع HMI امکان دسترسی به داده‌ها به صورت گرافیکی و از راه دور را فراهم می‌کنند. تبادل داده بین HMI‌های محلی و دستگاه‌های فضای ابری گسترده‌تر می‌شود، به طوری که علاوه بر کنترل محلی، امکان دسترسی و تحلیل داده‌ها از راه دور نیز وجود دارد. این پیشرفت‌ها به زودی کنترل و نظارت از راه دور بر فرآیندهای صنعتی را به مراتب راحت‌تر خواهند کرد.