Nowa maszyna zazwyczaj ma własne HMI, ale jej zasoby i tak będą kontrolowane przez większy system. Jaką rolę będzie pełnić to dodatkowe HMI?
Bardzo wiele pisano już o tym, jak zaprojektować intuicyjne i funkcjonalne HMI. Czy myślałeś kiedyś o tym, jak stworzyć HMI, które jest wykorzystywane bardzo rzadko? Takie sytuacje zdarzają się coraz częściej. Opuszczone urządzenia można znaleźć w wielu zakamarkach zakładu przemysłowego, do których rzadko zaglądają operatorzy. Czy chcesz poznać najlepsze praktyki tworzenia projektów dla tych specjalnych obszarów? W artykule zamieściliśmy wskazówki, które pomogą poradzić sobie z tymi przemysłowymi sierotami.
Wychodź, wychodź, niezależnie od tego, gdzie jesteś
Jeśli szukasz rzadko wykorzystywanych paneli operatorskich HMI, najpewniej znajdziesz je w systemach dedykowanych do obsługi procesów, zintegrowanych z większymi systemami obejmującymi swoim zasięgiem cały zakład przemysłowy. Do przykładów można zaliczyć aplikacje bioreaktorów, systemów wtryskiwania chemikaliów i oczyszczania miejsc pracy, chromatografii, przygotowania mediów, neutralizacji odpadów, pasteryzacji, wtryskiwania witamin/minerałów i wiele innych.
Wykorzystywana na co dzień funkcja tego wyposażenia jest kontrolowana przez zdalny system, będący częścią systemu DCS lub HMI/SCADA. Po co więc w ogóle umieszczać HMI w takich miejscach? Istnieje wiele powodów, począwszy od etapu konstrukcji i sprawdzania tych podsystemów do późniejszej konserwacji, a nawet obsługi w sytuacjach awaryjnych. Przyjrzyjmy się dokładniej tym przypadkom, aby móc określić kryteria oceny projektu.
Kochaj albo rzuć
Systemy realizujące odseparowane działania są często kompletowane i sprawdzane niezależnie od dużych systemów. Początkowa walidacja i testy są przeprowadzane przez dostawcę w jego laboratorium. Podobne testy wykonuje się po zainstalowaniu systemu u klienta. Zależnie od gałęzi przemysłu i rodzaju procesu walidacja może być dość kosztowna.
Lokalne HMI może ułatwić walidację i testy na wiele sposobów. Podczas testów u producenta umożliwia podgląd osprzętu procesowego (również aparatury pomiarowej i innych urządzeń), który może być trudny bez systemu nadrzędnego. Pierwszy test ma zwykle za zadanie potwierdzić sprawność pod względem mechanicznym i elektrycznym. Lokalne HMI może wymusić (zachowując odpowiedni poziom bezpieczeństwa) stan ON lub OFF urządzeń, aby sprawdzić poprawnośćich działania. Po instalacji u klienta te same funkcje mogą udostępnić zdolność lokalnego monitorowania i sterowania urządzeniami przez personel działu UR.
Lokalne HMI ułatwia również testowanie sekwencji sterowania i poszczególnych faz pracy. Lokalne monitorowanie może przekazywać aktualne informacje o stanie czujników, mechanizmów wykonawczych i trybie pracy systemu. Dane diagnostyczne są więc dostępne bez konieczności podłączania systemu nadrzędnego, zyskuje się też możliwość sterowania podsystemem w sytuacjach awaryjnych.
Jaka platforma sprzętowa?
Teraz, gdy wiemy, gdzie znaleźć te opuszczone HMI i jak są wykorzystywane, kluczowy staje się wybór platformy w zakresie sprzętu i oprogramowania, na której będą one bazować. Można spróbować poszukać czegoś zgodnego z systemem nadrzędnym lub czegoś prostszego. Każde podejście ma swoje zalety.
Jeśli zdecydowano się na wybór platformy zgodnej z systemem nadrzędnym, lokalne HMI może być obsługiwane za pomocą tego samego lub bardzo zbliżonego oprogramowania, co znacznie ułatwia archiwizację, kontrolę wersji i wszelkie procedury utrzymania oraz konserwacji. To również ograniczenie kosztów, liczby szkoleń i serwisów związanych z wykorzystywaniem wielu platform. Standaryzacja w zakresie sprzętu dodatkowo redukuje koszty części zapasowych. Komunikacja z lokalnym HMI przebiega w ten sam sposób jak z innymi stacjami roboczymi systemu nadrzędnego. Jeśli zaistnieje taka potrzeba, nie ma zwykle problemu, aby na lokalnym ekranie wyświetlić zmienne lub ekrany systemu nadrzędnego. Jeśli podsystem jest zaprojektowany raczej do lokalnej obsługi i działań w sytuacjach awaryjnych, należy spodziewać się większego nacisku na bezpieczeństwo.
Mniej złożone platformy HMI mają również swoje zalety. Ich stosowanie oznacza zwykle mniejsze koszty sprzętu i oprogramowania. Opracowanie algorytmu sterowania będzie prostsze i tańsze. Sam system sterowania będzie zajmował mniej miejsca. Mniejsze też będą koszty jego okablowania.
Wszystko razem
Podsumowując, lokalne HMI mogą być wykorzystane do testów lub mogą odgrywać istotną rolę w codziennym utrzymaniu i awaryjnej obsłudze urządzeń. Mogą reprezentować tę samą platformę urządzeń, co system nadrzędny, mogą też być znacznie mniej skomplikowane.
Jeśli odpowiesz ?tak? na większość zamieszczonych w artykule pytań, prawdopodobnie możesz ograniczyć się do mniej zaawansowanej i kosztownej opcji:
- Czy dedykowany do realizacji określonego zadania system znajduje się w pobliżu stacji roboczej systemu nadrzędnego?
- Czy lokalne HMI jest wykorzystywane wyłącznie do testów?
- Czy wielkość zajmowanej przez system sterowania przestrzeni jest istotna?
- Czy budżet jest mocno ograniczony?
Z drugiej strony, jeśli standaryzacja jest ważnym celem, możesz uzyskać:
- wspólną platformę programową dla całego procesu,
- podobny układ graficzny i wrażenie ?znajomości sprzętu?,
- pełną kompatybilność stosowanych urządzeń,
- ustandaryzowane połączenia kablowe (w tym sieciowe),
- brak obaw o kwestie bezpieczeństwa.
Jeśli te czynniki są istotne, warto w urządzeniu dedykowanym do obsługi procesu zastosować system sterowania zgodny z platformą systemu nadrzędnego.
Decydując się na mniej zaawansowaną opcję, należy rozważyć przygotowanie wizualizacji dla lokalnych HMI z wykorzystaniem podstawowych obiektów: komunikatów tekstowych, liczb przedstawiających kluczowe zmienne procesowe i informacji o stanie komponentów systemu. Jeśli konieczna jest ingerencja w system sterowania z poziomu lokalnego (np. gdy system nadrzędny jest oddalony), najlepiej zabezpieczyć tę możliwość w najlepszy przewidziany przez producenta sposób, a sam program napisać w sposób jak najprostszy. Ta sama uwaga dotyczy przygotowania procedur obsługi awaryjnej.
Jeśli lokalne HMI dzieli platformę z systemem nadrzędnym, dobrze jest rozważyć prezentację statusu i innych informacji w spójny sposób w obu systemach. Można po prostu na lokalnym urządzeniu wyświetlić ekrany lub kontrolki z systemu nadrzędnego. Jeśli, na potrzeby sterowania awaryjnego, potrzebne są informacje z innych obszarów, lepiej pomyśleć, jak wyświetlić je lokalnie. Należy upewnić się, że wszystkie manualne i awaryjne operacje są odpowiednio zabezpieczone.
Chociaż z lokalnych HMI nie korzysta się regularnie, ich obecność jest w pełni uzasadniona. Przedstawione wskazówki mogą pomóc w opracowaniu odpowiedniej aplikacji.
Opracował Łukasz Urbański, Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie
CE
