Sprzedaż rozwiązań HMI/SCADA zwiększa się z roku na rok. Panele operatorskie stają się niezastąpionym elementem procesów technologicznych. Z zebranych danych wynika, że ankietowani użytkownicy w swoich firmach mają najczęściej zainstalowane panele operatorskie HMI firmy Siemens. Wśród klientów z polskiego sektora przemysłowego największym popytem cieszą się panele operatorskie z wyświetlaczami dotykowymi oraz małe panele kolorowe (o przekątnych poniżej 10").
Z zebranych od dostawców odpowiedzi wynika, że klientami wszystkich respondentów są przedstawiciele branży automatyki przemysłowej (zakłady produkcyjne). W tym 88% stanowią integratorzy systemów i producenci maszyn. Mniej niż jedna trzecia kontrahentów to firmy z energetyki/ciepłownictwa, a także z sektora wodno-kanalizacyjnego. 54% partnerów wywodzi się z branży samochodowej. 27% to zastosowania komercyjne, czyli automatyka biurowa, aplikacje Digital Signage, POI/KIOSK.
Najczęściej sprzedawane przez dostawców panele operatorskie i komputery panelowe przeznaczone są do automatyki przemysłowej (linii produkcyjnych) oraz stosowane są jako panele do maszyn i urządzeń. Podobnie twierdzą użytkownicy. Według dostawców HMI funkcjonują również w transporcie i aplikacjach komercyjnych, w zastosowaniach medycznych i wojskowych oraz w Digital Signage, POS i w automatyce budynków. Użytkownicy dodatkowo wykorzystują je w energetyce, oczyszczalniach ścieków oraz do akwizycji danych pomiarowych (wykres 1).
Producenci paneli operatorskich HMI
Ankietowani użytkownicy w swoich firmach najczęściej mają zainstalowane panele operatorskie HMI produkcji Siemens (59%). Mniej niż jedna czwarta z nich stosuje urządzenia GE Intelligent Platform. 18% respondentów ma na stanie produkty Mitsubishi Electric, Beckhoff, Pro-face, ADVANTECH, 15% ? Rockwell Automation/Allen Bradley, Schneider Electric; 12% ? Omron, ESA, a 8% ? Telemeqanic oraz B&R.
Panele operatorskie produkcji Unitronics, Bosch Roxroth, AAEON oraz WEINTEK (EasyView) stosuje tylko 6% użytkowników. Najrzadziej w zakładach zainstalowane są HMI firm Moeller Electric, Beijer Electronics, Horner AGP, a także LG Industrial Systems. Inne wykorzystywane urządzenia wyprodukowane zostały przez EXOR, Emerson Process Management i KDT Systems.
W swojej ofercie dostawcy oprócz paneli operatorskich powyższych producentów mają HMI firm: ASEM, Astraada, BrainChild, Cermate Technologies, Delta Electronics, KDT Systems, Maple Systems, National Instruments, Pepperl+Fuchs, Protech Systems, Saia-Burgess, Sütron electronic, Winsonic oraz Wonderware (wykres 2).
Decyzje zakupowe
Według ankietowanych dostawców na decyzję o zakupie panelu operatorskiego w przypadku ich klientów najczęściej wpływa cena. Inne czynniki wpływające na zakup to jakość, możliwości komunikacyjne, kompatybilność oraz uniwersalność rozwiązań. Mniej niż połowa respondentów twierdzi, że użytkownicy zwracają uwagę na obsługę rozbudowanych funkcji, elastyczność oraz na wsparcie techniczne.
30% dostawców twierdzi, że na zakup wpływa przyjazne, proste w obsłudze środowisko projektowe oraz parametry techniczne. Dla 23% respondentów istotny jest rodzaj panelu operatorskiego ? dotykowy czy z klawiaturą. Cena oprogramowania narzędziowego ważna jest dla klientów z punktu widzenia 19% dostawców. Według nich najrzadziej przy zakupie użytkownicy zwracają uwagę na dostęp do ekranów z poziomu przeglądarki internetowej ? funkcje Web, producenta oraz na zastosowanie urządzenia.
W przypadku użytkowników na decyzję o zakupie panelu wpływa jakość wykonania, wsparcie techniczne, marka i cena. Najmniej istotne są funkcje Web oraz zastosowanie urządzenia (wykres 3).
Poprosiliśmy użytkowników HMI, aby określili, dlaczego zdecydowali się na zastosowanie w zakładzie paneli operatorskich. Przede wszystkim urządzenia te są proste w obsłudze i ułatwiają pracę działom UR. Również zmiana pulpitu operatorskiego przy wprowadzaniu nowych funkcjonalności nie stanowi problemu. Panele operatorskie dają duże możliwości rozbudowy i przeprogramowania. HMI stanowią integralną część procesu technologicznego (sterowanie i nadzór). Są tańsze od komputerów przemysłowych, nie mają części mechanicznych i są odporne na uszkodzenia. Panel eliminuje sterowanie konwencjonalne, umożliwia prezentację nastaw, ułatwia diagnostykę oraz obsługę maszyn i linii.
Korzyści płynące z zainstalowania HMI:
- łatwość zarządzania produkcją,
- ułatwienie obsługi urządzeń,
- łatwość modyfikacji ekranów,
- oszczędność miejsca,
- rozszerzony lokalny nadzór,
- ciągła rejestracja/prezentacja zdarzeń/alarmów, historia,
- łatwość komunikacji z PLC tej samej firmy,
- uproszczony proces tworzenia wizualizacji,
- prosta komunikacja z użytkownikiem,
- wzrost niezawodności,
- elastyczny dobór parametrów maszyny przy zmniejszeniu stopnia skomplikowania obsługi,
- łatwa diagnostyka i obsługa maszyn/linii.
Rodzaje oferowanych HMI
Pośród klientów z polskiego sektora przemysłowego największym popytem cieszą się panele operatorskie z wyświetlaczami dotykowymi oraz małe panele kolorowe (o przekątnych poniżej 10"). Mniej niż połowa dostawców twierdzi, że ich klienci są zainteresowani komputerami panelowymi oraz dużymi panelami kolorowymi (o przekątnej powyżej 10"). Według 27% z nich klienci nabywają panele monochromatyczne. Innymi HMI cieszącymi się dużym popytem są panele z przyciskami na obudowie, panele w wykonaniu przeznaczonym dla przemysłu spożywczego, panele z frontem (kolorystyka i logo) wykonanym dla konkretnego klienta, a także komputery do zabudowy 19" (wykres 4).
W ofercie 88% dostawców znajdują się ekrany dotykowe rezystancyjne. 27% z nich ma również panele pojemnościowe powierzchniowe, a 12% ? podczerwone. Dość rzadko w asortymencie można znaleźć ekrany SAW i pojemnościowe NFI (wykres 5).
Systemy operacyjne i interfejsy komunikacyjne
Windows CE to system operacyjny najczęściej stosowany panelach operatorskich. 46% dostawców twierdzi, że stosowany jest także własny dedykowany system operacyjny, a 42% ? że Windows XP Embedded. Rzadziej używane są Windows XP Professional oraz Linux (wykres 6).
Dla 62% użytkowników paneli operatorskich bardzo ważne jest, aby HMI miało interfejsy komunikacyjne. Dla 32% jest to ważne. Najczęściej implementowane interfejsy komunikacyjne w oferowanych urządzeniach HMI to Ethernet, Serial RS-232/RS-485 i Modbus. Inny popularny interfejs to Profibus. 12% wskazało na protokoły bezprzewodowe, a po 4% na Ethernet Powerlink, DeviceNet, EtherCAT. Pozostałe to: interfejs własny x2x, MPI oraz CAN (wykres 7).
Problemy eksploatacyjne
Użytkowanie paneli operatorskich może wiązać się z różnego typu problemami. Respondenci zwracają uwagę na niską jakość wyświetlanego obrazu w zależności od kąta patrzenia i słaby kontrast. Zanikały linie na panelach, a obraz stawał się nieczytelny. Oprócz tego, że niszczyła się myszka/urządzenie wskazujące, uszkodzeniu ulegały matryce dotykowe (np. po uderzaniu). Przyciski foliowane mają niską jakość, a naprawa elementów dotykowych (folii rezystancyjnych) jest droga. Dodatkowo niektóre panele cechował problem niskiej czułości i rozkalibrowania.
Kłopot stanowią różne środowiska systemu operatorskiego i systemu sterowników obiektowych, co wiąże się z koniecznością dopasowania wielu baz danych dla różnych sterowników PLC i HMI. Zdarzały się niedoróbki w oprogramowaniu RT paneli oraz problemy ze stabilnym zasilaniem.
Pomimo powyższych problemów wszyscy ankietowani przez Control Engineering Polska użytkownicy stwierdzili, że ich panele operatorskie spełniły powierzone zadania. Oprócz tego, że ułatwiły pracę, mają nieograniczone możliwości, dzięki którym wykonują każde zadane polecenie. Są doskonałe do maszyn ? szybki start, natychmiastowa możliwość diagnostyki problemu. Są bardzo funkcjonalne, a co za tym idzie szybko można uzyskać zamierzony efekt.
A na co należy zwrócić uwagę przy instalacji HMI w zakładzie, aby uniknąć problemów z ich działaniem? Przede wszystkim należy znaleźć sprawdzonego dostawcę z pełnym wsparciem technicznym i obsługą serwisową. Istotne jestwłaściwe rozpoznanie potrzeb i oczekiwań, prawidłowe wykonanie instalacji, poprawne jej sparametryzowanie i ergonomiczny projekt interfejsu użytkownika. Równie istotne są warunki środowiskowe, umocowanie (problem wibracji) oraz kompatybilność protokołów ze wszystkimi urządzeniami. Inne czynniki, na które należy zwracać uwagę przy doborze i instalacji HMI, to:
- czytelna i prosta w obsłudze aplikacja,
- właściwa instalacja chroniąca przed uszkodzeniami mechanicznymi,
- zabezpieczenie przed wpływem czynników chemicznych w agresywnym środowisku,
- odpowiednio zabezpieczone antyprzepięciowo zasilanie i profesjonalne okablowanie,
- kompatybilność z układem sterowania,
- dobór sposobu komunikacji,
- dostępność narzędzi konfiguracyjnych i wsparcia technicznego producenta,
- przeszkolenie obsługi.
Wydatki na panele operatorskie
W 2010 roku 40% dostawców odnotowało wzrost sprzedaży paneli graficznych kolorowych do 20%. 30% z nich nie odnotowało żadnej zmiany poziomu sprzedaży, a 20% ankietowanych zwiększyło go o 21?40%.
W przypadku paneli graficznych monochromatycznych 80% respondentów nie zanotowało zwiększenia liczby dokonanych transakcji. Pozostali zwiększyli sprzedaż do 40%. Podobni w przypadku paneli tekstowych (wykres 8).
59% dostawców spodziewa się w 2011 roku zwiększenia sprzedaży HMI w związku z końcem kryzysu i wzrostem inwestycji w sektorze produkcyjnym. Oferty dostawców poszerzane są o kolejne nowe modele, które są wydajniejsze oraz mają ulepszone możliwości komunikacyjne. Również technologia jest coraz tańsza, co przyciąga nowych klientów. 9% ankietowanych nie spodziewa się zwiększenia poziomu sprzedaży paneli operatorskich ze względu na ogólny trend na ograniczanie inwestycji. Pozostali respondenci (31%) nie mają zdania na ten temat.
63% ankietowanych użytkowników potwierdziło, że w 2011 r. w ich zakładzie zaplanowano zakup paneli operatorskich, ponieważ są one niezbędnym elementem automatyki, ze względu na rozbudowę/modernizację wykorzystywanej technologii. Dodatkowo uelastyczniana i upraszczana jest obsługa maszyn.
Poziom zakupów HMI w 2011 roku w porównaniu do 2010 roku pozostanie na tym samym poziomie. U 27% użytkowników wzrośnie, a u 18% ? zmaleje. Podobnie ma być z zakupem oprogramowania interfejsów HMI (wykres 9).
Wizja rynku HMI
Poprosiliśmy dostawców paneli operatorskich na polski rynek, aby określili, jakie nowe technologie/rozwiązania wprowadzone są do HMI. Przede wszystkim w HMI stosowane są matryce o wyższych rozdzielczościach wyświetlanej grafiki i liczbie kolorów (np. 65536). Produkowane ekrany są coraz bardziej czułe i intensywniej świecą.
? Nowością są panele operatorskie w formacie 16:9 ? mówi Dariusz Plewik, inżynier sprzedaży z B&R Automatyka Przemysłowa. ? Szacuje się, że w roku 2016 liczba sprzedawanych paneli z formatem obrazu 16:9 zrówna się z liczbą sprzedawanych jednostek z formatem 4:3.
Andrzej Jamrozik, specjalista ds. sprzedaży z firmy CSI ? Computer Systems for Industry, dodaje, że wprowadzono również nowe matryce LED, które charakteryzują się lepszymi parametrami wyświetlanego obrazu oraz pracą w ujemnych temperaturach.
Często można spotkać także hybrydy HMI+PLC. W panelach zwiększana jest pamięć oraz możliwości komunikacyjne (w sieci GSM, GPRS, Bluetooth). Produkowane są coraz bardziej wydajne bezwentylatorowe konstrukcje z procesorami dwurdzeniowymi. Panele mają stopnie szczelności IP66 oraz IP67.
Nowy trend na rynku paneli operatorskich i komputerów panelowych to integrowanie ich ze sterownikami PLC. Zwiększana jest dedykacja paneli w zależności od przeznaczenia (przemysł, Digital Signage, Building Automation itp.) oraz uniwersalność ich zastosowań. Niezbędny staje się zdalny dostęp do HMI, dzięki wbudowanemu serwerowi WWW.
? Rynek wymaga otwartości systemów w postaci funkcji dostępu sieciowego ? wyjaśnia Karol Krowiak, HMI & SCADA Leader z firmy Mitsubishi Electric Europe B.V. Oddział w Polsce. ? Również coraz więcej zaczyna się używać paneli o większych przekątnych powyżej 6", a od tych poniżej wymaga się dużych rozdzielczości i kątów widzenia.
Według Dariusza Plewika wymagane jest stosowanie paneli o większych przekątnych i wyższych rozdzielczościach. Wprowadzane są panele o rozdzielczościach Full HD. Równie ważne staje się dostosowanie HMI do wymagań klienta ? kolorystyką frontu i logo.
? Współczesne HMI są wyposażone w dużą liczbę sterowników umożliwiających współpracę HMI z PLC innych firm ? uzupełnia Mirosław Lubieniecki z Automatech ? Spotyka się HMI komunikujące się bezprzewodowo. Interfejsy użytkownika są bardzo często projektowane jako wielojęzyczne.
Oferowane i wykorzystywane systemy SCADA
WinCC (41%) to najczęściej stosowany w zakładach system SCADA. Użytkownicy mają również systemy: InTouch, iFIX, Cimplicity, RSView, Asix oraz WindEx. Najmniej respondentów stosuje: TwinCat, Syndis oraz Pro 2000. (wykres 10).
Producenci SCADA
W zakładach zainstalowane są głównie systemy SCADA wyprodukowane przez: Siemens (41%), GE Intelligent Platform (32%), Wonderware (24%). Innymi producentami stosowanych systemów są: Askom, Rockwell Automation oraz Beckhoff. 3% użytkowników twierdzi, że mają SCADA następujących firm: Elkomtech, Schneider Citect, Mikronika, Wizcon Systems, Honeywell, a także MikroB. Inni producenci używanych systemów to: InduSoft, Emerson Process Management, ICONICS, WASKO, Bosch Rexroth, Adroit Technologies, Yokogawa Electric Corporation (wykres 11).
Zastosowanie SCADA
Oferowane przez 73% dostawców systemy SCADA mogą się zajmować alarmowaniem, archiwizacją danych i raportowaniem, a także monitoringiem i sterowaniem procesami. Inne zastosowania sprzedawanych SCADA to: publikacja ekranów synoptycznych w przeglądarce WWW, integracja z systemami MES/ERP, zastosowanie w inteligentnych budynkach ? systemach BMS, integracja z oprogramowaniem workflow wprowadza ułatwienia dla utrzymania ruchu (przegląd maszyn), system receptur, analiza statystyczna alarmów, nadrzędny system monitorujący w celu spełnienia wymagań gamp4 i fda 21 crf 11, serwer/klient opc/ole/.net, serwer WWW.
W zakładach system SCADA jest odpowiedzialny przede wszystkim za monitoring i sterowanie procesem (88% odpowiedzi). U 76% ankietowanych archiwizuje dane i raportuje, natomiast u 53% ? alarmuje.
Wymagania użytkowników
Z informacji zebranych wsród dostawców SCADA wynika, że klienci wymagają od nich: prostoty projektowania ekranów, szybkiej wymiany danych, współpracy z sieciami i aplikacjami IT, szerokiej gamy urządzeń komunikujących się z oprogramowaniem SCADA, atrakcyjnych bibliotek graficznych, wydajnej archiwizacji z mechanizmami graficznej prezentacji danych archiwalnych, zintegrowanego systemu raportowania, skalowalności aplikacji, możliwości zdalnego konserwowania aplikacji, otwartości systemu. Ważna jest również stabilność komunikacji, pewność działania, łatwość rozbudowy. Inne istotne elementy współpracy to niska cena wdrożenia, dostęp do pomocy technicznej, polski serwis, bezpłatne szkolenia.
Odpowiedzi użytkowników wskazują dodatkowo następujące potrzeby: niskie ceny systemów, dobre testowanie wypuszczanych wersji oprogramowania, komunikacja z warstwą procesową bez pośrednictwa dedykowanych serwerów, możliwość rozwoju, szybkiego czasu reakcji na problemy w oprogramowaniu, kompatybilność z różnymi urządzeniami.
System dedykowany czy ogólny?
Tu zdania wśród ankietowanych dostawców są podzielone. Jednak najczęściej polecane jest rozwiązanie ogólne. Przykładowo Urszula Bizoń-Żaba, zastępca dyrektora generalnego firmy Copa-Data Polska twierdzi, że zgodnie z ofertą zawsze polecany jest system ogólny SCADA. Klient w fazie projektu nigdy nie jest w stanie określić, z których funkcji będzie rzeczywiście korzystał. Nie do końca też wie, czego oczekiwać od systemu. Jeśli zakupi program ogólny, może zacząć użytkować system od najprostszych modułów i potem w miarę wzrostu świadomości oraz potrzeb dodawać kolejne moduły.
? Zwykle ogólny system SCADA pozwala na łatwiejszą rozbudowę, wsparcie na wyższym poziomie i uniezależnia klienta od konkretnego producenta-integratora ? dodaje Urszula Bizoń-Żaba. ? Są jednak funkcjonalności, w których rozwiązania dedykowane są niezastąpione (np. awiacja, technologie militarne).
Jak twierdzi Karol Krowiak z Mitsubishi Electric Europe B.V. Oddział w Polsce, systemy dedykowane mają większe możliwości, ale w pewnym określonym zakresie. Systemy SCADA są bardziej uniwersalne, lecz ich programowanie jest czasochłonne. Wszystko jak zawsze zależy od aplikacji.
? Poleciłbym system SCADA ? komentuje Wacław Bylina, menedżer produktu Asix, Askom Sp. z o.o. ? Konserwacja możliwa niekoniecznie przez autora aplikacji, łatwa rozbudowa, wsparcie techniczne firm integratorskich/producenta, uniwersalność zastosowań, możliwość rozbudowy i użycia nowych funkcji przez upgrade do nowszych wersji, często przy znikomych lub zerowych kosztach, możliwość przeniesienia licencji na inny obiekt technologiczny i zbudowanie nowej aplikacji bez zmiany licencji użytkownika (w przypadku systemu dedykowanego taka operacja to często budowa aplikacji zupełnie od podstaw).
Kierunek rozwoju SCADA
? Systemy SCADA ewoluują w kierunku systemów MES. W przyszłości klienci będą oczekiwali jednego uniwersalnego systemu, który będzie gromadził, archiwizował i analizował dane z całego zakładu produkcyjnego, a nie tylko z maszyn ? twierdzi Urszula Bizoń-Żaba z Copa-Data Polska.
Innymi wizjami rozwoju systemów SCADA są:
- konwergencja z systemami klasy MES,
- przejmowanie funkcji dotychczas zarezerwowanych dla MES, w szczególności śledzenie produktu w ciągu technologicznym,
- większa kompatybilność systemowa SCADA z systemem sterowania,
- zdalny dostęp przez serwer WWW,
- możliwość rozbudowy aplikacji w trybie online,
- średnie i duże aplikacje uniwersalne protokoły komunikacji, np. OPC,
- dążenie do integracji wszystkich urządzeń/maszyn w jeden system zarządzający,
- upraszczanie tworzenia wizualizacji.
CE
