HMI là gì? Ứng dụng của HMI trong công nghiệp

Bạn có thể không nhận ra điều đó, nhưng bạn đang sử dụng màn hình HMI ngay bây giờ. Ngày nay, các hệ thống điều khiển công nghiệp tiếp tục phát triển, các nhiệm vụ mà người vận hành cần hoàn thành có thể thay đổi thường xuyên. Để xử lý sự phức tạp này, bạn cần sự linh hoạt và khả năng sử dụng trong các trình điều khiển của mình. Đó là lợi ích của HMI. Với HMI, bạn có thể dễ dàng giao tiếp với máy móc và lấy dữ liệu hoạt động từ khắp các thiết bị và cơ sở của mình.

Màn hình cảm ứng HMI là gì?

HMI hay Màn hình cảm ứng HMI viết tắt của Human Machine Interface là thiết bị giao tiếp giữa người dùng với hệ thống, thiết bị, máy móc. Nói một cách chính xác, bất cứ cách nào mà con người “ tương tác – giao tiếp ” với một máy móc qua 1 màn hình giao diện đều được gọi là HMI.

Về mặt kỹ thuật, bạn có thể áp dụng thuật ngữ HMI cho bất kỳ màn hình nào mà ai đó sử dụng để tương tác với thiết bị, máy móc. Nhưng HMI thường được sử dụng để mô tả những màn hình như vậy được sử dụng trong các cơ sở công nghiệp. HMI hiển thị dữ liệu thời gian thực và cho phép người dùng điều khiển máy móc bằng giao diện người dùng đồ họa.

Một HMI rất phổ biến mà tất cả các bạn thường xuyên gặp phải sẽ là cây ATM. Màn hình và nút bấm cho phép bạn vận hành máy để rút một số tiền nhất định hoặc gửi tiền.

Màn hình cảm ứng HMI hiện nay đã quá quen thuộc với con người. Đặc biệt trong ngành công nghiệp. Nó đóng vai trò vô cùng quan trọng trong phần giao tiếp giữa người và máy. Thật khó để có một quy trình tự động tốt trong công nghiệp mà không có HMI.

Phân loại màn hình cảm ứng HMI

  • Theo kiểu màn hình: màn hình cảm ứng HMI và màn hình HMI không cảm ứng (TFT, LCD, Touch,..)
  • Theo kích thước: 3.5 inch, 4 inch, 7 inch, 10 inch, 12 inch, 15 inch,..
  • Theo dung lượng bộ nhớ: 288KB, 1M, 2M, 10M,..
  • Theo cổng truyền thông: USB, RS232/422/485, Ethernet, CANbus,..
  • Theo giao thức truyền thông: MODBUS, MQTT, EtherNet/IP, CANopen, SNMP, FTP, BACnet, M-Bus, VNC, GSM (SMS, GPRS), KNX,..
  • Theo tính năng nâng cao: SCADA, Cloud, Web Server, SQL, Email & SMS, Remote, 3G/4G/Wifi,..

HMI truyền thống

HMI truyền thống bao gồm các thiết bị nhập thông tin (công tắc chuyển mạch, nút bấm…) và các thiết bị xuất thông tin (đèn báo, còi, đồng hồ đo, các bộ tự ghi dùng giấy,..). Nhược điểm của HMI truyền thống là: thông tin không đầy đủ và không chính xác, khả năng lưu trữ thông tin hạn chế, độ tin cậy và ổn định thấp, đối với hệ thống lớn để phát triển thì rất phức tạp rất và rất khó mở rộng.

HMI hiện đại

HMI hiện đại chia làm 2 loại chính: HMI trên nền PC và Windows/MAC: SCADA,Citect… và HMI trên nền nhúng: HMI chuyên dụng, hệ điều hành là Windows CE 6.0. Ngoài ra còn có một số loại HMI biến thể khác: Màn hình tích hợp PLC hay Màn hình lai (Hybrid Xpanel), đó là sự kết hợp của 2 thiết bị HMI và PLC được kết hợp thành một sản phẩm với thiết kế thân thiện với người dùng, là giải pháp lý tưởng để có được lợi ích tối đa từ hai sản phẩm đáng tin cậy và mạnh mẽ.

Các ưu điểm của HMI hiện đại:

  • Tính đầy đủ kịp thời và chính xác của thông tin.
  • Tính mềm dẻo, dễ thay đổi bổ xung thông tin cần thiết.
  • Tính đơn giản của hệ thống, dễ mở rộng, dễ vận hành và sửa chữa.
  • Tính “Mở”: có khả năng kết nối mạnh, kết nối nhiều loại thiết bị và nhiều loại giao thức.
  • Khả năng lưu trữ cao.

Cấu tạo HMI

Dựa theo các cách phân loại HMI phía trên, tựa chung chúng ta có thể thấy được HMI bao gồm 3 phần chính:

  • Phần cứng: màn hình, chíp, nút nhấn, thẻ nhớ và các cổng kết nối.
  • Phần mềm: viết chương trình, cấu hình phần cứng, thiết lập truyền thông và thiết kế giao diện HMI.
  • Truyền thông: bao gồm các cổng kết nối, giao thức truyền thông như: USB, RS232/422/485, Ethernet, CANbus, MODBUS, MQTT, EtherNet/IP, CANopen, SNMP,.. và các tính năng nâng cao, mở rộng.

Ứng dụng của màn hình cảm ứng HMI trong công nghiệp

Cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 đang diễn ra mạnh mẽ ở tất cả các lĩnh vực và tất các khu vực trên thế giới. HMI là một thiết bị không thể thiếu góp phần đẩy nhanh quá trình tự động hóa các công đoạn cũng như các quy trình sản xuất phức tạp và khó đòi hỏi độ chính xác cao. Chính vì vậy, HMI được sử dụng bởi hầu hết các tổ chức công nghiệp, cũng như một loạt các công ty khác, để tương tác với máy móc của họ và tối ưu hóa các quy trình công nghiệp của họ. Ví dụ như dầu khí, năng lượng, chế tạo, ngành nước, vận tải,… và hơn nữa.

Các vai trò phổ biến nhất tương tác với HMI là các nhà khai thác, nhà tích hợp hệ thống và kỹ sư, đặc biệt là các kỹ sư hệ thống điều khiển. HMI là tài nguyên cần thiết cho các chuyên gia này, những người sử dụng chúng để xem xét và giám sát các quy trình, chẩn đoán các vấn đề và trực quan hóa dữ liệu.

Màn hình cảm ứng HMI giao tiếp với bộ lập trình PLC để nhận và hiển thị thông tin cho người dùng xem. Màn hình HMI có thể được sử dụng cho một chức năng duy nhất, như theo dõi, giám sát, hiển thị hoặc là thực hiện các hoạt động phức tạp hơn, như điều khiển thiết bị máy móc: tắt máy hoặc tăng tốc độ sản xuất…vv, tùy thuộc vào mục đích sử dụng.

HMI giúp tối ưu hóa quy trình công nghiệp bằng cách số hóa và tập trung hóa dữ liệu cho người xem. Bằng cách tận dụng HMI, các nhà khai thác có thể thấy thông tin quan trọng được hiển thị trong biểu đồ hoặc bảng điều khiển kỹ thuật số, quản lý cảnh báo và kết nối với các hệ thống SCADA và MES, tất cả thông qua một bảng điều khiển.

Màn hình cảm ứng HMI hiển thị trực quan các quy trình công nghệ, các thông số hoạt động….

Trước đây, các nhà khai thác phải trực tiếp xuống kiểm tra tiến độ sản xuất… và phải ghi lại nó trên giấy hoặc bảng. Bằng cách cho phép Bộ lập trình PLC truyền thông tin thời gian thực trực tiếp đến màn hình HMI, công nghệ HMI loại bỏ nhu cầu thực hành lỗi thời này và do đó giảm được nhiều vấn đề tốn kém do thiếu thông tin hoặc lỗi của con người.

Xu hướng phát triển của HMI

Trong thập kỷ qua, việc thay đổi nhu cầu hoạt động và kinh doanh đã thúc đẩy sự phát triển thú vị trong công nghệ HMI. Công nghệ ngày càng phát triển, thúc đẩy công nghệ HMI cũng phát triển theo đi kèm với các công nghệ tiên tiến. Các nhà khai thác có thể giám sát từ xa qua thiết bị di động hay gửi dữ liệu từ màn hình cảm ứng HMI cục bộ lên các Cloud, nơi nó có thể được truy cập và phân tích từ xa, trong khi vẫn giữ khả năng kiểm soát cục bộ.

Các bước xây dựng hệ thống HMI

Lựa chọn phần cứng

  • Lựa chọn kích cỡ màn hình: trên cơ sở số lượng thông số/ thông tin cảm biến hiển thị đồng thời. nhu cầu về đồ thị, đồ họa (lưu trình công nghệ…).
  • Lựa chọn số phím cứng, số phím cảm ứng tối đa cùng sử dụng cùng lúc.
  • Lựa chọn các cổng mở rộng nếu có nhu cầu in ấn, đọc mã vạch, kết nối các thiết bị ngoại vi khác.
  • Lựa chọn dung lượng bộ nhớ: theo số lượng thông số cần thu thập số liệu, lưu trữ dữ liệu, số lượng trang màn hình cần hiển thị.

Xây dựng giao diện

  • Cấu hình phần cứng: chọn phần cứng, chuẩn giao thức…
  • Xây dựng các trang màn hình.
  • Gán các biến (tag) cho các đối tượng.
  • Sử dụng các đối tượng đặc biệt.
  • Viết các chương trình script (tùy chọn).
  • Mô phỏng và kiểm tra chương trình.
  • Nạp thiết bị xuống HMI.

Các hãng sản xuất màn hình cảm ứng HMI

HMI (Màn hình HMI) hiện đang là một sản phẩm khá phổ biến trên thị trường cả trong nước và ngoài nước, đặc biệt nó được ứng dụng rất phổ biến trong các ngành công nghiệp đòi hỏi kỹ thuật hiện đại và tân tiến. Kèm theo đó, các nhà sản xuất thiết bị công nghiệp trên thế giới cũng lần lượt đầu tư và sản xuất hàng loạt các loại HMI để cung ứng ra thị trường. Tại thị trường Việt Nam thì có thể kể đến những hãng sản xuất HMI như:

  1. Đức: Siemens, Beckhoff, Festo, Phoenix, Inovance
  2. Mỹ: Honeywell, Allen-Bradley (Rockwell), Automation Direct, Eaton
  3. Israel: Unitronics
  4. Thụy sĩ: ABB
  5. Pháp: Schneider
  6. Nhật bản: Omron, Mitsubishi, Keyence, Panasonic, IDEC, Hitachi, Fuji, Koyo, Yaskawa
  7. Hàn quốc: LS
  8. Đài loan: Delta, Weintek, Fatek, Shihlin
  9. Trung quốc: Samkoon, Kinco, Wecon, INVT,..

Trên đây, chúng tôi đã chia sẻ cho bạn một số kiến thức cơ bản về HMI (Human Machine Interface) như: HMI là gì? Phân loại, cấu tạo, ứng dụng, quy trình ứng dụng hay các hãng sản xuất HMI được biết tới tại Việt Nam. Chúng tôi hy vọng những chia sẻ của chúng tôi sẽ giúp ích cho bạn trong quá trình nghiên cứu, tìm hiểu, học tập và làm việc. Xin cảm ơn!

Đăng nhận xét