Polski rynek paneli operatorskich HMI

Nie bez przyczyny panele operatorskie HMI stanowią przyszłość zakładów przemysłowych. Ich zalety powodują, że zainteresowanie tego typu urządzeniami rośnie z roku na rok. HMI są doskonałym połączeniem między człowiekiem a maszyną. Pozwalają na wizualizację stanu i obsługę urządzeń nawet w bardzo trudnych warunkach pracy. HMI znajdują zastosowanie także w życiu codziennym. Można je spotkać w rozwiązaniach komercyjnych, takich jak bankomaty lub kioski informacyjne. 

Dostawcy HMI prognozują, że w najbliższych latach zostanie zwiększone wykorzystanie kolorowych, dotykowych paneli operatorskichprzy zmniejszającym się zainteresowaniu tekstowymi, monochromatycznymi. Już dziś w związku z tym zauważalna jest tendencja do stosowania matrycy dotykowej zamiast przycisków membranowych oraz coraz większych przekątnych ekranów z matrycą kolorową TFT. 

Grzegorz Kowalczyk z CSI twierdzi, że HMI coraz częściej wchodzą do aplikacji mobilnych i zastosowań typu digital signage. Coraz bardziej multimedialne i powszechne stają się również aplikacje bulding automation i e-home. Pociąga to za sobą rosnące zapotrzebowanie na wyżej wymienione rozwiązania w tych branżach. Na tym polu inni dostawcy przewidują także poszerzenie funkcjonalności HMI. Panele staną się rozwiązaniami bardziej elastycznymi i multimedialnymi. Zwiększona zostanie przekątna ekranu i ich rozdzielczość, co umożliwi coraz doskonalsze odwzorowanie procesu produkcyjnego na panelu.  

? Dla użytkownika końcowego bardzo istotną kwestią jest sposób prezentacji danych, który pozwala na ich błyskawiczną interpretację ? mówi Wojciech Znojek z Sabura. ? W związku z tym coraz powszechniejsza staje się graficzna prezentacja informacji (wykresy, przyciski itp.), która sprawia, że obsługa staje się coraz bardziej intuicyjna. Z tego powodu coraz większym zainteresowaniem cieszą się kolorowe terminale graficzne z większą przekątną ekranu. Coraz częściej graficzne terminale operatorskie znajdują zastosowanie w automatyce budynkowej.

Rosnącym zainteresowaniem mają także cieszyć się panele z systemami embedded. W kolejnych latach powinniśmy obserwować wysyp opcjonalnych interfejsów komunikacyjnych oraz protokołów sieciowych dostępnych w urządzeniach realizujących HMI. Widoczny będzie dalszy rozwój technologii Web Server. Stale rozwijana ma być także lista sterowników PLC współpracujących z określonymi panelami. Umieszczanie szybszych procesorów i większych pamięci operacyjnych umożliwi stosowanie systemów Windows nawet w najmniejszych panelach.  

Standaryzacja pożądana   

Prawie wszyscy użytkownicy paneli operatorskich ankietowani przez Control Engineering Polska stwierdzili, że pożądanym kierunkiem rozwoju tego segmentu rynku jest standaryzacja. Takie rozwiązanie ułatwia pracę zarówno integratorom, jak użytkownikom końcowym. Zwolennicy standaryzacji uważają, że jest to proces nieunikniony, a także potrzebny i powinien być wprowadzony skutecznie oraz szybko.  

Z punktu widzenia użytkownika standaryzacja jest procesem bardzo opłacalnym. Pozwala na skorzystanie z szerszej oferty urządzeń wielu producentów. W wyniku tego możliwy jest wybór rozwiązania w pełni odpowiadającego potrzebom klienta. Oznacza to, że nie jest on związany z ofertą tylko jednego lub kilku producentów. Standaryzacja wpływa również na łatwe i szybkie włączanie nowych urządzeń HMI do istniejących instalacji oraz stosowanie zamienników innych producentów. Taka sytuacja gwarantuje wzrost konkurencyjności na rynku paneli operatorskich. A to oznacza niższe ceny. 

Standaryzacja, dzięki swoim zaletom, przyczynia się także do obniżenia kosztów związanych z obsługą oraz ze szkoleniem pracowników. Respondenci sugerują także, że pozwala uzyskiwać znaczące oszczędności czasu, dzięki szybszemu i łatwiejszemu uruchamianiu nowych oraz modernizowanych aplikacji przemysłowych. Padły sugestie, że za tym trendem powinny iść wszystkie firmy produkujące panele operatorskie. 

Proces standaryzacji rozpatrywany jest w różnych kategoriach. Według Wojciecha Znojka, dyrektora generalnego firmy Sabur może być rozumiany jako ujednolicenie nawigacji (poruszania się po aplikacji). W ten sposób ułatwi obsługę paneli operatorskich. Dzięki temu nastąpi skrócenie czasu obsługi i ograniczone zostaną koszty związane ze szkoleniem personelu. Dodatkowo zwiększy się czytelność aplikacji. Wszystko to będzie możliwe między innymi w wyniku zastosowaniu graficznych terminali dotykowych.  

Plusem standaryzacji jest także to, że ułatwia dobór sterowników PLC do współpracy z HMI. Dzięki niej możliwe staje się stosowanie pożądanych, dowolnych zestawień. Wpływa to również na zmniejszenie kosztów modernizacji i rozbudowy istniejących instalacji. 

Piotr Huryń, Regional Manager firmy B&R Automatyka Przemysłowa uważa, że przy klasycznym rozwiązaniu: sterownik PLC plus panel operatorski od różnych firm, potrzebne są standardowe protokoły. Coraz częściej na rynku można spotkać rozwiązania zintegrowane (sterownik połączony z panelem), gdzie problem komunikacji jest rozwiązywany na poziomie systemu operacyjnego (nie trzeba jej oprogramowywać ani konfigurować). 

Według Łukasza Urbańskiego, doktoranta z Zachodniopomorskiego Uniwersytetu Technologicznego w Szczecinie standaryzacja HMI jest wskazana, ale nie powinno skazywać się użytkownika na wyłącznie jedno rozwiązanie.

? Interfejsy HMI tworzy się bowiem dla różnych, często specyficznych maszyn ? wyjaśnia Łukasz Urbański. ? Nie wolno również zapominać o tym, że operatorzy chcieliby mieć możliwość tworzenia lub choćby modyfikowania interfejsu zgodnie ze swoimi preferencjami. Takie opcje zapewniają tylko systemy otwarte, które stanowią wąską grupę urządzeń. 

Wśród użytkowników i dostawców pojawiły się jednak także opinie, że standaryzacja paneli operatorskich nie jest potrzebna. Nasi rozmówcy podkreślali, że jest trudna do przeprowadzenia ze względu na mnogość protokołów własnych producentów oraz standardów obecnych na rynku. Dodatkowo jeden z przedstawicieli firm korzystających z HMI stwierdził, że do standaryzacji nigdy nie dojdzie, ponieważ każdy producent promuje głównie swoje rozwiązania.  

Potrzebne ciągłe zmiany  

Coraz większe wymagania ze strony odbiorców zmuszają dostawców do wprowadzania nowych technologii i rozwiązań do paneli operatorskich. Z informacji zebranych przez Control Engineering Polska wynika, że cały czas ulepszana i poprawiana jest jakość wyświetlania obrazu. Producenci zwiększają rozdzielczość wyświetlaczy oraz wzbogacają ich właściwości multimedialne. Stosują również podświetlanie białymi diodami LED, gwarantujące lepszy efekt wizualny oraz równomierność podświetlania. Warto wspomnieć, że w ostatnich miesiącach kolejni dostawcy uzupełnili swoje oferty o panele panoramiczne. Na dzień dzisiejszy upowszechniły się także kolorowe matryce TFT (wyświetlanie 65 tys. kolorów). 

W panelach operatorskich coraz częściej stosowane są moduły komunikacji bezprzewodowej. Cały czas zwiększana jest liczba i różnorodność zintegrowanych interfejsów komunikacyjnych. Dla użytkowników ważna jest szybkość działania HMI. W związku tym powszechne jest montowanie wydajnych i energooszczędnych procesorów, na przykład Core2Duo. Klienci chcą mieć także możliwość modyfikacji i tworzenia własnych stron w Web Server. Wśród nowych technologii i rozwiązań znalazł się również zapis informacji na kartach pamięci. Dzięki temu łatwiejsze stało się przenoszenie i rejestracja dużych ilości danych.  

? W ramach wprowadzania nowych technologii i rozwiązań do paneli operatorskich następuje ich integracja z narzędziami oraz aplikacjami do sterowników przemysłowych ? mówi Grzegorz Rewaj, automatyk z RAControls. ? Ma to na celu przyspieszenie tworzenia nowych aplikacji. Możliwe staje się także korzystanie bezpośrednio ze zmiennych sterownika. Dodatkowo stworzono tzw. ?faceplate?, czyli gotowe elementy HMI do obsługi urządzeń firmy Rockwell, które pomagają w standaryzacji interfejsów paneli operatorskich oraz redukują czas tworzenia aplikacji. 

Z ankiet przeprowadzonych przez Control Engineering Polska wśród dostawców paneli operatorskich wynika, że ich kluczowymi klientami są integratorzy systemów, producenci maszyn oraz odbiorcy ze segmentu automatyki przemysłowej. Ponad połowę z nich stanowią przedstawiciele branży wodno-kanalizacyjnej, energetyki i ciepłownictwa, a także ?samochodówki?. Najmniejsze zainteresowanie tego typu urządzeniami obserwowane jest jak na razie w branży transportowej, sektorze wojskowym oraz zastosowaniach komercyjnych (automatyka biurowa, aplikacje Digital Signage, POI/Kiosk) (wykres 1.). 

Dostawcy informują, że największym popytem wśród klientów cieszą się panele operatorskie z wyświetlaczami dotykowymi oraz małe panele kolorowe (o przekątnej poniżej 10"). Praktycznie zaraz za nimi znalazły się komputery panelowe oraz duże panele kolorowe (o przekątnej powyżej 10"). Z najmniejszym popytem mamy do czynienia w przypadku paneli monochromatycznych. Z naszych danych wynika poza tym, że większość użytkowników dysponuje panelami z wyświetlaczami dotykowymi. Prawie dwie trzecie z nich korzysta z dużych i małych paneli kolorowych, natomiast około 50% ankietowanych z paneli monochromatycznych oraz komputerów panelowych (wykres 2.).  

Komunikacja wymagana  

Według dostawców najczęściej wykorzystywanym w panelach operatorskich systemem operacyjnym jest Windows CE. Ponad połowa respondentów informuje, że ich HMI współpracują z Windows XP Embedded oraz własnymi dedykowanymi systemami operacyjnymi. Jedynie 16% wskazało na Linuxa. Co ciekawe w zeszłorocznym Focusie 14,5% ankietowanych użytkowników zakomunikowało, że w panelach operatorskich wykorzystują Windows NT. W tym roku natomiast nikt z dostawców nie zaznaczył już tego systemu (wykres 3.).  

Dla dwóch trzecich użytkowników HMI bardzo ważne jest, aby panel operatorski miał interfejsy komunikacji z innymi urządzeniami. Tylko dla 8% respondentów Control Engineering Polska nie ma to znaczenia (wykres 6.). Dodatkowo dostawcy zawiadamiają, że w ich ofercie dominującymi interfejsami komunikacyjnymi na potrzeby funkcji związanych z panelami operatorskimi są Ethernet i Serial RS-232/RS-485. Zaraz po nich uplasował się Modbus i Profibus. Jeden na pięciu ankietowanych twierdzi natomiast, że w ich przypadku będzie to DeviceNet, a 11% ? że protokoły bezprzewodowe (wykres 10.). 

Inżynierowie informują, że w przypadku komunikacji pomiędzy panelami a siecią procesową i ?biurową? możliwość połączenia bezprzewodowego jest przez 74% ankietowanych rzadko stosowana. Jedynie 12% z nich korzysta z tej funkcji, a dla tego samego odsetka pytanych jest ona ważna z punktu widzenia aplikacji. Praca w połączeniu szeregowym jest istotna tylko dla 18% respondentów. Z przeprowadzonej przez Control Engineering Polska ankiety wynika również, że 43% użytkowników stosuje sieci / protokoły otwarte, a 35% sieci konkretnych producentów. Dodatkowo efektywną wymianą danych poprzez serwery OPC posługuje się 27% użytkowników (wykres 4.).  

Sprzedawaj i kupuj  

Poprosiliśmy dostawców, aby napisali, jaki poziom sprzedaży paneli operatorskich odnotowali w 2008 roku. Z ankiety wynika, że w zeszłym roku 58% respondentów sprzedało więcej niż 100 paneli graficznych kolorowych, natomiast tylko 5% z nich znalazło nabywców na mniej niż 10 sztuk. W przypadku paneli graficznych monochromatycznych 37% dostawców zbyło między 10 a 50 urządzeń oraz więcej niż 100. Najwięcej paneli tekstowych sprzedało 26% ankietowanych, a najmniej 37% (wykres 5.). Zapytaliśmy też, czy w 2009 roku nastąpi wzrost sprzedaży paneli operatorskich?Okazuje się, że większość dostawców (62%) deklaruje, że w tym okresie poziom zakupów pozostanie u nich na tym samym poziomie, co w roku ubiegłym (wykres 7.). 

Z informacji zebranych przez Control Engineering Polska wynika, że dostawcy posiadają w swojej ofercie najczęściej ekrany dotykowe firm Rockwell Automation i Beijer Electronics. Oprócz nich popularne są następujące marki: Aaeon, Advantech, Allen-Bradley oraz GE Fanuc. Użytkownicy natomiast najchętniej korzystają z paneli operatorskich wyprodukowanych przez firmę Siemens. Inne chętnie wykorzystywane marki to: Pro-Face, Schneider Electric oraz GE Fanuc. Wielu respondentów posiada również w zakładach urządzenia: Mitsubishi Electric, Weintek, B&R, ESA, Omron i Allen-Bradley. Zainteresowaniem cieszą się także: Beijer Electronics, Moeller Electronic, Telemecanique, ABB, Advantech, Beckhoff, Lauer, Magelis oraz Saia. 

Według dostawców od kilku lat zauważalne jest, że przy wyborze panelu operatorskiego w największym stopniu decyduje jego cena. Z kolei 68% uważa, że przy wyborze urządzenia użytkownicy zwracają uwagę na jego parametry techniczne. Według 63% dostawców dla ich klientów ważna jest również: jakość HMI, możliwości komunikacyjne, kompatybilność i uniwersalność. Niemałe znaczenie ma mieć wsparcie techniczne ze strony dostawców oraz funkcjonalność paneli, czyli obsługa rozbudowanych funkcji oraz elastyczność. Mniej niż 40% respondentów twierdzi, że istotne jest, czy urządzenie ma panel dotykowy czy klawiaturę (wykres 8.).  

Użytkownicy HMI w przypadku właściwości wyświetlaczy paneli zwracają największą uwagę na integrację ze sterownikiem. Duże znaczenie ma także fakt, czy ekran jest dotykowy i jakie ma możliwości graficzne. Ponad jedna trzecia ankietowanych stwierdziła, że istotna jest dla nich jasność podświetlenia oraz ochrona IP od frontu panelu. Około 30% respondentów wskazało również jako niebagatelne następujące właściwości: czytelność informacji z dużej odległości, zakres temperatur pracy, szybkość odświeżania ekranu oraz funkcjonalność komputera PC. Dla 20% użytkowników bardzo ważne jest oddalenie panelu w sieci i oddzielenie jego od sterownika (wykres 9.). 

Zapytaliśmy użytkowników, czego oczekują od dostawców paneli operatorskich. Jak zwykle na pierwszym miejscu znalazła się kwestia zbyt wysokiej ceny i jej obniżki. Respondenci życzyliby sobie konkurencyjnych i zarazem niskich cen, które powinny iść w parze ze spadkiem kosztów produkcji paneli. Przy zakupie liczą również na upusty. Dodatkowo ważny jest dla nich spadek kosztów serwisu. 

Kolejną kwestią istotną dla użytkowników jest niezawodność paneli HMI i jakość wykonania (trwałość i funkcjonalność). Oczywiście zagadnienie to dotyczy w szczególności urządzeń, które pracują w trudnych warunkach przemysłowych. Pod tym kątem najmniej niezawodne mają być układy podświetlania oraz układy odpowiedzialne za ekrany dotykowe. 

Użytkownicy liczą również na profesjonalizm krajowego serwisu gwarancyjnego i pogwarancyjnego. Chcą, aby obsługa techniczna była elastyczna i pomagała w doborze optymalnego rozwiązania dla danej aplikacji. Respondenci bardzo narzekają na szybkość i terminowość dostaw. Uważają, że dostawcy powinni mieć praktycznie od ręki dostępną podstawową ofertę i części zamienne. Ankietowani wyrażają także pewne wątpliwości co do wiedzy dostawców na temat produktów, które oferują. Optują za rzetelnością w opisie cech i niezawodności urządzeń oraz za lepszą jakością dokumentacji z przykładowymi aplikacjami.

W odpowiedziach na pytanie kilkarazy poruszony został temat oprogramowania do paneli operatorskich. Sebastian Kurdziel, inżynier utrzymania ruchu z firmy Gates Polska stwierdził, że należałoby je dopracować, ponieważ nadal brakuje w nich podstawowych funkcji programów graficznych, jak na przykład grupowania elementów. Tymczasem wizualizacje często przybierają postać zaawansowanych grafik.  

Kilkakrotnie ze strony użytkowników padła także sugestia, że oprogramowanie do HMI w ogóle powinno być darmowe. Inżynierowie, których zapytaliśmy o zdanie, twierdzą, że panelom HMI przydałaby się większa integralność z różnymi sterownikami PLC. To samo dotyczy ich kompatybilności z platformami CNC. Respondenci chcą standaryzacji interfejsów komunikacyjnych oraz protokołów. 

Terminale Webowe firmy Saia-Burgess

Nowe terminale Webowe Saia-Burgess dostępne są z matrycą TFT o przekątnej 5,7? lub 10,4? z rozdzielczością VGA (480 x 640 pikseli). Zastosowana technologia umożliwia wyświetlanie i obsługę raz stworzonych stron internetowych zarówno na panelach, jak i monitorach komputerów PC, bez konieczności wykonywania modyfikacji w projekcie. Matryce o wyższej rozdzielczości pozwalają wyświetlać większe, złożone grafiki na małych i ekonomicznych terminalach. 

W skład platformy sprzętowej nowych terminali wchodzą: procesor Coldfire, duże zasoby pamięci oraz nowy, potężny kontroler grafiki. Taki zestaw umożliwia obsługę wyświetlacza VGA/TFT, pozostawiając jednocześnie wystarczającą ilość zasobów, by w przyszłości obsługiwać jeszcze większe wyświetlacze z wysoką rozdzielczością. Rezerwa zasobów sprzętowych jest wystarczająca także do implementacji dodatkowych funkcji sterownika PLC czy protokołów komunikacyjnych (MPI, Modbus itp.) Oznacza to również, że w przyszłości panele webowe firmy Saia-Burgess będą mogły pełnić rolę łącznika pomiędzy urządzeniami innych producentów a technologią webową i IT.

Panele webowe Saia-Burgess znajdują zastosowanie w różnych systemach, zarówno w automatyce związanej z infrastrukturą, jak również w aplikacjach sterujących pracą maszyn. Dzięki eleganckiemu wzornictwu i zestawom do montażu efektownie prezentują się zabudowane w szafie sterującej czy biurze lub apartamencie. Panele produkowane są także w wersjach przygotowywanych na specjalne zamówienia klientów.

Wyłączny dystrybutor produktów firmy Saia-Burgess w Polsce: Sabur.

www.sabur.com.pl

Większa wydajność prac inżynierskich w ControlMaestro dzięki obiektowej strukturze aplikacji

ControlMaestro to system SCADA nowej generacji stworzony do pracy z systemami Windows Vista oraz Windows XP. Z powodzeniem realizuje wiele zadań m.in.: zbieranie i przetwarzanie informacji, komunikację z urządzeniami wykonawczymi, zdalne sterowanie systemami automatyki, zabezpieczenie procesów oraz obsługę przez mobilnych użytkowników.

ControlMaestro ułatwia projektantom aplikacji SCADA sprawną realizację najistotniejszych zadań: efektywne projektowanie, przenośność i powielanie aplikacji,  utrzymanie i rozbudowę aplikacji.

Zastosowanie zorientowanego obiektowo podejścia do tworzenia aplikacji zwiększa wydajność prac inżynierskich. Wykorzystując rzeczywiste interakcje pomiędzy obiektami, urządzeniami i procesami, projektant unika pracochłonnych i podatnych na błędy czynności. Dzięki obiektowej strukturze tworzy aplikację w bardziej intuicyjny, prosty i szybki sposób, a użytkownik końcowy zyskuje aplikację, którą wygodniej obsługiwać. Obiektowo zorientowana struktura pozwala tworzyć całe biblioteki w pełni edytowalnych obiektów i wykorzystywać je w innych projektach. Zdefiniowane obiekty można eksportować w postaci plików XML. Aplikacja to nie tylko zbiór punktów pomiarowych i alarmów, ale zorganizowana hierarchicznie struktura obiektowa. Na przykład aplikację budynkową można rozumieć jako obiekt typu ?budynek?, który składa się z obiektów ?piętra?, te z kolei z ?pomieszczeń? zdefiniowanych jako zbiór temperatur, wilgotności, czujników i opisu.

Obiektowa struktura zastosowana w ControlMaestro znacząco redukuje czas niezbędny do zbudowania, uruchomienia i rozwijania aplikacji. Wyłączny dystrybutor w Polsce: Sabur.

www.sabur.com.pl

Kompaktowy pulpit HMI Mitsubishi Electric 

W ofercie Mitsubishi Electric znalazły się dwa nowe panele dotykowe z serii GOT 1000. Nowe jednostki o rozmiarach 5,7 cala, to obecnie największe panele w serii GT10,  która została zaprojektowana dla standardowych zadań w przemyśle, jak i dla tworzenia rozwiązań automatyzujących bardziej skomplikowane procesy. Kompaktowe jednostki sterujące dostarczają wszechstronne funkcje wizualizacyjne dla licznych dziedzin przemysłu a dodatkowo charakteryzują się niską ceną. Użytkownicy którzy wymagają większej kontroli i bardziej szczegółowej wizualizacji mogą  wybrać  pulpity z serii GT11 i GT15, które to dostępne są z wyświetlaczami o rozmiarze do 15 cali. 

Dwa nowe pulpity operatorskie GT1050 oraz GT1055 są dostępne z wyświetlaczami monochromatycznymi lub kolorowymi o przekątnej 5,7 cala. Ten rozmiar został przyjęty jako standardowa wielkość dla pulpitów HMI w małych i średnich jednostkach sterujących. Matryce o rozdzielczości 320 x 240 pikseli wyposażone są w 16 biało/niebieskich odcieni lub 256 kolorów i zapewniają przejrzystą oraz  czytelną wizualizację pracy maszyny czy operacji systemowych. Trzy megabajty pamięci zapewniają wystarczającą pojemność nawet dla dużych projektów. Dodatkowo panele Mitsubishi Electric posiadają port USB (programujący), oraz dwa porty komunikacyjne (RS232 i RS422). 

 www.mitsubishi-automation.pl

Rezystancyjne panele operatorskie są bardzo ekonomiczne i praktyczne. Ich cena jest stosunkowo niska. Gwarantują małe zużycie energii. Zaletą HMI jest poza tym możliwość łatwej integracji w systemach wbudowanych. Wśród tych urządzeń wyróżnia się następujące rozwiązania: 4-przewodowe (4-wire), 5-przewodowe, 6-przewodowe, 7-przewodowe i 8-przewodowe. Panele rezystancyjne zbudowane są z dwóch warstw (podłoża i górnej), oddzielonych od siebie przez separatory punktowe. Podłoże wykonane jest ze szkła pokrytego przezroczystą warstwą oporową ITO, w skład której wchodzi związek indu, cyny i tlenu. Warstwa górna to poliestrowa, elastyczna membrana. Z zewnątrz jest utwardzana, ponieważ stanowi powierzchnię kontaktu z otoczeniem. Podobnie jak szkło pokrywa ją od wewnątrz przewodząca powłoka ITO.

Gdy nie ma nacisku, podłoże i membrana nie stykają się. Naciśnięcie na ekran palcem bądź specjalnym piórem powoduje ugięcie elastycznej warstwy poliestrowej w kierunku podłoża szklanego. W ten sposób następuje zamknięcie obwodu. W miejscu kontaktu zauważalny jest spadek napięcia, którego wartość jest proporcjonalna do współrzędnych na powierzchni ekranu. Powstałe w ten sposób napięcie analogowe przetwarzane jest przez kontroler na sygnał cyfrowy, a następnie przesyłane do komputera sterującego.

W przypadku paneli 4-przewodowych w trakcie ugięcia elastycznej warstwy poliestrowej na powłoce ITO tworzą się zadrapania. Powstałe rysy powodują niedokładności przy określeniu jednej ze współrzędnych punktu styku. Również zmienne parametry otoczenia, w którym działa to urządzenie, przyczyniają się do rozciągania i kurczenia poliestrowej powłoki ekranów. Wszystkie te czynniki wpływają na powstanie niedokładności przy lokalizacji miejsca dotyku. Takie zjawisko nosi nazwę dryftu charakterystyki napięciowej panelu. 

Panele pojemnościowe    

Kolejną rodziną paneli operatorskich są panele pojemnościowe. W jej skład wchodzą ekrany powierzchniowe oraz NFI (Near Field Imaging). Panele powierzchniowe, w porównaniu do rezystancyjnych, nie mają elastycznej warstwy poliestrowej, lecz sztywną, nieprzewodzącą warstwę ochronną. Powłoką ITO pokryte jest tylko szklane podłoże. W rogach ekranu znajdują się elektrody, za pomocą których w podłożu wytwarzane jest zmienne pole elektryczne. W tym przypadku zamknięcie obwodu powoduje dotknięcie ekranu ?gołym? palcem lub przewodzącym rysikiem. Zaburzenie pola na ITO przyczynia się do wytworzenia prądu przez każdą z elektrod. Wartość powstałego prądu mierzona jest przez sterownik, który oblicza współrzędne punktu styku, a następnie przesyła je do komputera. W przypadku paneli powierzchniowych największym minusem jest konieczność stosowania elementów przewodzących do wskazania punktu. Może to skutecznie uprzykrzyć obsługę ekranów.  

Innym typem paneli pojemnościowych są panele NFI. Panele NFI mogą pracować w trudnych warunkach. W związku z tym często instalowane są w zakładach przemysłowych. Można je montować za grubą warstwą ochronną, na przykład w postaci szkła. W porównaniu do powierzchniowych mogą być również obsługiwane w rękawiczkach ? nie powoduje to problemów w użytkowaniu. 

Kolejnym rodzajem paneli operatorskich są panele wykorzystujące promieniowanie podczerwone wytworzone za pomocą diod LED. Diody rozmieszczone są na dwóch prostopadłych krawędziach. Emitowane nad powierzchnią LCD promienie podczerwone tworzą siatkę. Wykrywane są przez światłoczułe fototranzystory. Dotknięcie ekranu palcem lub dowolnym wskaźnikiem powoduje przerwanie siatki w miejscu kontaktu. Pozwala to na bezproblemowe określenie współrzędnych styku. 

Panele podczerwone mają niemal same plusy. Najważniejszym z nich jest możliwość działania niezależnie od aktualnego stanu powierzchni ekranu. Oznacza to, że praca systemu odporna jest na jej pęknięcia i zarysowania. Na funkcjonowanie nie mają również wpływu warunki środowiska, w jakim pracuje sprzęt. Jedną z wad paneli podczerwonych jest to, że nie działają w ?pełnym słońcu?. Aby temu zapobiec, należy je instalować w zaciemnionych pomieszczeniach lub budować budki osłaniające HMI.  

W technologii paneli ultradźwiękowych wykorzystywane jest rozchodzenie się dźwięków. Do rodziny tych urządzeń należą panele operatorskie: SAW (Surface Acoustic Wave), GAW (Guided Acoustic Wave) oraz APR (Acoustic Pulse Recognition). W przypadku SAW rozchodzenie ultradźwięków odbywa się na powierzchni ekranu, a w przypadku GAW ? przez sam ekran (jest to związane z właściwościami szkła). 

Zasadza działania SAW polega na tym, że elementy piezoelektryczne zamontowane w rogach ekranu wytwarzają ultradźwięki. Dźwięki rozchodzą się na powierzchni szklanego ekranu, a następnie odbijają od zwierciadełek (reflektorów) w postaci płytek. Po odbiciu powracają do przetworników piezoelektrycznych. W chwili dotknięcia powierzchni płytki następuje zaburzenie rozchodzenia się fali oraz częściowa absorpcja energii. W tym wypadku punkt styku określany jest przez pomiar czasu powrotu sygnału. 

APR rozpoznaje i mierzy impuls dźwiękowy powstały w chwili dotknięcia ekranu z czystego szkła. Na brzegach, w wewnętrznej części ekranu rozmieszczone są przetworniki piezoelektryczne zwane także mikrofonami. Dotknięcie ekranu prowadzi do powstania fali akustycznej o różnym natężeniu. Fala wychwytywana jest przez przetworniki. Odebrany ultradźwięk zamieniany jest nasygnał cyfrowy i przesyłany do kontrolera ekranu. Tam następuje jego porównanie z matrycą dźwięków dla całego ekranu. W wyniku tego działania powstaje informacja o miejscu dotknięcia ekranu, która przekazywana jest do komputera. W związku z tym, że przetworniki zatopione są w ekranie, nie są narażone na szkodliwe działanie czynników zewnętrznych. 

Zastosowanie szkła we wszystkich ekranach akustycznych minimalizuje zniekształcenia obrazu i powoduje, że przejrzystość jest o wiele lepsza, niż w przypadku innych paneli. Dodatkowo GAW można instalować w nieprzepuszczalnych obudowach.

Wojciech Znojek, dyrektor generalny, Sabur

Wciąż polepszająca się jakość wyświetlanego obrazu pod względem jasności, większej liczby kolorów, wyższej rozdzielczości i przekątnej ekranu umożliwia tworzenie bardzo efektownych wizualizacji. Ma to szczególne znaczenie na przykład w automatyce budynkowej, gdzie zdjęcia apartamentów mogą być użyte jako tło aplikacji. Coraz więcej firm przywiązuje wagę nie tylko do funkcjonalności i niezawodności, ale także do estetyki oferowanych urządzeń. Dlatego na rynku pojawiły się wyświetlacze w eleganckich obudowach, z możliwością dopasowania ramki do wystroju wnętrz czy zabudowy w ścianach. 

Bardzo korzystnym rozwiązaniem jest również możliwość programowania tym samym narzędziem zarówno sterowników, terminali operatorskich, jak również terminali webowych. Raz wykonana aplikacja wizualizacyjna może być wykorzystywana na panelach oraz w przeglądarkach internetowych (odtwarzana na laptopie czy PDA). 

Zaletą takiego rozwiązania, oprócz większej funkcjonalności, są także zmniejszone koszty oraz skrócony czas realizacji projektu.  

Nie bez znaczenia jest obsługa wielu standardów komunikacyjnych, która umożliwia podłączanie różnych urządzeń, na przykład falowników, liczników czy wideodomofonów. Podłączanie strumienia wideo i multimediów (różnego rodzaju kamery) możliwe jest dzięki rosnącym mocom obliczeniowym procesorów stosowanych w HMI.

Karol Krowiak, lider sekcji HMI, MPL Technology

Z szerokiej gamy paneli operatorskich Mitsubishi Electric najczęściej stosowane są małe panele serii GT1020/GT1030 o przekątnej 3,7? oraz 4,5?. 

Są one głównie wykorzystywane przez producentów maszyn. Najczęściej działają w nieskomplikowanych aplikacjach charakteryzujących się prostą obsługą. Główną zaletą małych paneli Mitsubishi jest rozwiązanie techniczne w postaci zmiany koloru podświetlania wyświetlacza. To umożliwia wizualne rozpoznanie alarmu (czerwone podświetlenie). 

Drugie miejsce w rankingu najchętniej stosowanych zajmują panele o przekątnej 5,7?. Ta grupa paneli to standardowe rozwiązanie dla enduserów i producentów maszyn, która ma funkcje skryptów. Umożliwiają one bardziej zaawansowane sterowanie. Dodatkowo terminal ma slot na kartę CF do archiwizacji danych oraz port USB z przodu pulpitu umożliwiający programowanie. 

Trzecią najczęściej wybieraną grupą są duże panele o przekątnych 8?, 10?, 12? oraz 15? ? stosowane w większych aplikacjach i bardziej wymagających maszynach. Mają 65 tysięcy kolorów i analogowy wyświetlacz. Pozwalają na dowolne położenie aktywnych obiektów. Dodatkowo duże panele charakteryzują się szerokimi kątami widzenia.

Wojciech Pawełczyk, specjalista ds. oprogramowania Wonderware, ASTOR

Klasa produktów HMI/SCADA będzie ewoluowała w stronę systemów zarządzania informacją. Prowadzi to do tworzenia coraz bardziej złożonych aplikacji. Powstają również aplikacje skalowalne. Przyszłość to produkty, które pozwolą na łatwe i szybkie rozbudowanie działających już aplikacji bez przerywania bieżącej produkcji. Podstawowym wymogiem dobrego wykorzystania informacji pochodzących z systemów HMI/SCADA jest ich otwartość. Tworzenie raportów i analiz będzie możliwe, jeśli wizualizacja będzie współdziałała z systemem bazodanowym. Z kolei systemy zarządzania produkcją czy też przedsiębiorstwem także będą lepiej wykorzystywane, jeśli zostaną zasilone aktualnymi danymi.

Antoni Warszawik, dyrektor sprzedaży, Elmark

Najnowszym trendem na rynku HMI są miniaturowe panele operatorskie. Małe wymiary oraz duża skala integracji sprawiają, że kompaktowe HMI są stosunkowo tanie w produkcji. Wysoka niezawodność, przy małym zużyciu energii, zapewnia również niskie koszty eksploatacji i obsługi. Nowoczesny kompaktowy HMI może być kupiony za tę samą kwotę co zestaw przełączników i kontrolek, a będzie bardziej funkcjonalny. Małe zużycie energii plus kompaktowa budowa umożliwiła konstruowanie przenośnych urządzeń HMI, które są pochodnymi laptopów i tabletów klasy przemysłowej. Dzięki temu operator zyskał na mobilności przy jednoczesnym dostępie do aktualnej informacji z przebiegu procesu produkcji i lokalnej bazy danych. Miniaturowe HMI mogą być i są stosowane w różnorodnych aplikacjach, nie tylko przemysłowych. Spotykamy się z takimi panelami w: układach sterowania klimatyzacją HVAC, systemach kontroli dostępu, panelach operatorskich wielu maszyn, a nawet urządzeń AGD. Praktycznie stały się nieodzownym elementem codziennego życia. W efekcie pytanie o to, czy opłaca się je sprzedawać, zdaje się pytaniem retorycznym.