HMI

GIỚI THIỆU

MI là từ viết tắt của Human-Machine-Interface, nghĩa là thiết bị giao tiếp giữa người điều hành và máy móc thiết bị. Nói một cách chính xác, bất cứ cách nào mà con người “giao tiếp” với một máy móc qua 1 màn hình giao diện thì đó là một HMI.

Màn hình HMI hiện nay đã quá quen thuộc với con người, đặc biệt trong công nghiệp, nó đóng vai trò vô cùng quan trọng trong phần giao tiếp giữa người và máy. Vậy ứng dụng của HMI ra sao?? Mình sẽ trình bày cơ bản và cụ thể về HMI cho các bạn mới tìm hiểu nắm được khái niệm, từ đó áp dụng tốt vào công việc. ( ghi chú: bài viết có sự tổng hợp và tham khảo nhiều nguồn )

HMI là gì ?

Cảm ứng trên lò viba của bạn là một HMI, hệ thống số điều khiển trên máy giặt, bảng hướng dẫn lựa chọn phần mềm hoạt động từ xa trên TV đều là HMI, có thể nói điện thoại cảm ứng hiện nay cũng là thiết bị HMI theo nghĩa rộng. Ta có thể viết ứng dụng trực tiếp trên điện thoại, hoặc Ipad, máy tính bảng để điều khiển thiết bị công nghiệp

Bộ truyền và cảm biến trước kia đều không có HMI, nhiều thiết bị trong số đó thậm chí không có cả một HMI đơn giản như một hiển thị đơn thuần. Rất nhiều trong số đó không có hiển thị, chỉ với một tín hiệu đầu ra. Một số có một HMI thô sơ: một hiển thị ASCII đơn hoặc hai dòng ASCII với một tập hợp các arrow cho lập trình, hoặc 10 phím nhỏ. Có rất ít các thiết bị hiện trường, cảm biến và bộ phân tích từng có bảng HMI thực sự có khả năng cung cấp hình ảnh đồ họa tốt, có cách thức nhập dữ liệu và lệnh đơn giản, dễ hiểu, đồng thời cung cấp một cửa sổ có độ phân giải cao cho quá trình.

HMI sử dụng toàn bộ máy tính và màn hình hiển thị thì hạn chế đối với các phòng điều khiển bởi vì mạch máy tính, màn hình và ổ đĩa dễ hỏng. Vỏ bọc được phát triển để giúp cho HMI sử dụng máy tính có thể định vị bên ngoài sàn nhà máy, nhưng rất rộng, kềnh càng và dễ hỏng do sức nóng, độ ẩm, sự rửa trôi và các sự cố khác ở sàn nhà máy.

HMI máy tính trước đây cũng tiêu thụ rất nhiều điện năng. Một máy tính “desktop” thông thường trong những năm 80 của thế kỷ 20 có công suất 200 W.

II. Các thiết bị HMI truyền thống:

1.HMI truyền thống bao gồm:

• Thiết bị nhập thông tin: công tắc chuyển mạch, nút bấm…
• Thiết bị xuất thông tin: đèn báo, còi, đồng hồ đo, các bộ tự ghi dùng giấy.

2. Nhược điểm của HMI truyền thống:
• Thông tin không đầy đủ.
• Thông tin không chính xác.
• Khả năng lưu trữ thông tin hạn chế.
• Độ tin cậy và ổn định thấp.
• Đối với hệ thống rộng và phức tạp: độ phức tạp rất cao và rất khó mở rộng.

III. Các thiết bị HMI hiện đại:

Do phát sự phát triển của Công nghệ thông tin và Công nghệ Vi điện tử, HMI ngày nay sử dụng các thiết bị tính toán mạnh mẽ.

1. HMI hiện đại chia làm 2 loại chính:
• HMI trên nền PC và Windows/MAC: SCADA,Citect…
• HMI trên nền nhúng: HMI chuyên dụng, hệ điều hành là Windows CE 6.0
• Ngoài a còn có một số loại HMI biến thể khác MobileHMI dùng Palm, PoketPC.

2. 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.

3.Vị trí của HMI trong hệ thống tự động hoá hiện đại:

HMI luôn có trong các hệ SCADA hiện đại, vị trí của HMI ở cấp điều khiển, giám sát: HMI Scada System

4. Các thành phần của HMI:

+ Phần cứng:
• Màn hình:
• Các phím bấm
• Chíps: CPU,

• Bộ nhớ chương trình: ROM,RAM, EPROM/Flash, …
+ Phần mềm:
• Các đối tượng (Object)
• Các hàm và lệnh
• Phần mềm phát triển:
• Các công cụ xây dựng HMI.
• Các công cụ kết nối, nạp chương trình và gỡ rối.
• Các công cụ mô phỏng
+ Truyền thông:
• Các cổng truyền thông: RS232, RS485, Ethernet, USB
• Các giao thức truyền thông: Mobus, CANbus, PPI, MPI, Profielbus..

5. Các thông số đặc trưng của HMI:

• Kích thước màn hình: quyết định thông tin cần hiển thị cùng lúc của HMI.
• Dung lượng bộ nhớ chương trình, bộ nhớ dữ liệu, Flash dữ liệu: quyết định số lượng tối đa biến số, số lượng Screen và dung lượng lưu trữ thông tin như: history data, Recipe, hình ảnh, backup…
• Số lượng các phím và các phím cảm ứng trên màn hình: khả năng mở rộng thao tác vận hành.
• Chuẩn truyền thông, các giao thức hỗ trợ.
• Số lượng các đối tượng, hàm lệnh mà HMI hỗ trợ.
• Các cổng mở rộng: Printer, USB, CF card, SD card…

6. Quy trình xây dựng hệ thống HMI:

a. Lựa chọn phần cứng:
• Lựa chọn kích thước 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.

b. Xây dựng giao diện:
• Cấu hình phần cứng: chọn phần cứng ( Model), thiết bị kết nối ( PLC ), chuẩn giao thức…
• Xây dựng các trang màn hình screen.
• Gán các biến số (tag) cho các đối tượng.
• Sử dụng các đối tượng đặc biệt.
• Viết các chương trình script (tùy chọn).
• Mô phỏng và gỡ rối chương trình.
• Nạp thiết bị xuống HMI.

CÁC HÃNG

ABB

ABB giữ vững vị trí dẫn đầu thị phần trên toàn thế giới năm 2012 trong lĩnh vực điều khiển

Ngày 7 tháng 10 năm 2013, trong nghiên cứu mới nhất về Hệ thống điều khiển phân tán trên toàn cầu, Tập đoàn tư vấn ARC (www.arcweb.com) đã khẳng định ABB vẫn tiếp tục giữ vị trí dẫn đầu trên thế giới trong thị trường tự động hóa chủ chốt tính theo tổng thu nhập. Theo nghiên cứu này, thị trường Hệ thống điều khiển phân tán toàn cầu năm 2012 tăng trưởng ở mức độ vừa phải, với khu vực phát triển nổi trội nằm ở Bắc Mỹ và khu vực châu Mỹ La tinh. Xét trên toàn cầu, thị trường này tăng 3%, trong khi riêng khu vực Bắc Mỹ đạt mức tăng trưởng gần 18%.

Báo cáo của ARC cho biết có nhiều yếu tố góp phần vào sự tăng trưởng của khu vực châu Mỹ trong năm 2012. Sự hồi phục toàn diện của nền kinh tế Bắc Mỹ cao hơn các khu vực khác trên thế giới đã góp phần vào thành công này, trong đó có sự tăng cường áp dụng công nghệ mới trong lĩnh vực sản xuất dầu khí và các dự án mở rộng trong lĩnh vực hóa dầu trong khu vực.

Xét trên toàn cầu, giá dầu khí và một số sản phẩm khác vẫn được duy trì ở mức có thể cân nhắc cho việc đầu tư mới vào sản xuất. Các dự án phát điện tái khởi động, đặc biệt là những dự án khí đốt chu trình hỗn hợp, cũng đã làm cho nhu cầu về Hệ thống điều khiển phân tán tăng lên.

Ông Harry Forbes, Chuyên viên phân tích tại ARC và là tác giả của báo cáo, cho biết: “Sự chú trọng của ABB vào nhu cầu về năng lượng và những ngành tiêu thụ nhiều năng lượng như dầu khí, dân dụng và khai thác mỏ đã thúc đẩy ABB phát triển công nghệ để tích hợp cơ sở hạ tầng hệ thống điện và các hệ thống tự động hóa. Chính điều này đã giúp ABB củng cố vị trí của họ trên thị phần của họ trên toàn cầu”. Ông còn cho biết thêm: “Đối với khách hàng công nghiệp, lợi ích thu được là một tầm nhìn lớn hơn trong việc sử dụng năng lượng hiệu quả ,tốt hơn trong tích hợp hệ thống và ứng dụng tự động hóa trong vận hành.

Cũng theo báo cáo, đánh giá trên doanh thu, ABB nằm trong nhóm dẫn dầu về thị phần trong khu vực Mỹ La tinh, và Châu Âu/Trung Đông/Châu Phi (EMEA), duy trì vị trí dẫn đầu thị trường toàn cầu cho cả hai lĩnh vực dịch vụ và kỹ thuật phần mềm và là công ty đứng đầu thế giới trong các ngành dọc quan trọng bao gồm dầu khí, khai thác mỏ và kim loại, giấy và bột giấy.

Bản báo cáo cũng lưu ý rằng DCS đã, đang và sẽ tiếp tục là lĩnh vực kinh doanh dịch vụ kỹ thuật chủ yếu, với các dự án phối hợp kỹ thuật và vận hành sẽ đóng góp quá nửa tổng doanh thu của dự án. Tình trạng thiếu kỹ sư có trình độ sẽ góp phần vào nhu cầu ngày càng tăng về các dịch vụ này. Việc sử dụng công nghệ thông tin mới, chẳng hạn như ảo hóa và các cổng thông tin hợp tác, giúp cho các nhà hầu EPC và các công ty sử dụng sản phẩm có khả năng tiếp cận các nhóm kỹ sư tài năng trên toàn thế giới cho các dự án mang tính toàn cầu.

“Với kiến thức chuyên sâu về tự động hóa công nghiệp, đội ngũ kỹ sư rộng khắp toàn cầu, chúng tôi đã giúp khách hàng vận hành và quản lý thành công các dự án DCS, cho dù dự án đó ở khu vực nào và mức độ phức tạp tới đâu. Nhóm các chuyên gia của chúng tôi giúp khách hàng mở rộng phạm vi vận hành hoặc nâng cấp hệ thống hiện tại của họ để đạt kết quả tối đa với gián đoạn tối thiểu” ông Sandy Taylor, Giám đốc marketing và bán hàng của ban Tự động hóa công nghiệp của ABB cho biết. “Chúng tôi cung cấp các giải pháp tự động DCS đa dạng để nâng cao hiệu quả và an toàn cho bất kỳ nhà máy với quy mô nào, với khả năng tích hợp quy trình, điện hóa, an toàn và hệ thống của của bên thứ ba trên cùng một nền tảng.”

Tổ hợp các giải pháp DCS của ABB bao gồm hệ thống 800xA Extended tiêu biểu, hệ thống điều khiển Symphony Plus, hệ thống điều khiển Freelance cho các ứng dụng từ cỡ nhỏ tới cỡ trung, cũng như các hệ thống điều khiển trước đây. Tất cả các hệ thống điều khiển ABB đều cho phép nâng cấp tới hệ thống cao hơn với công nghệ tiên tiến hơn và đảm bảo tính hiệu quả trong đầu tư hệ thống. ABB cũng cung cấp danh sách ứng dụng và dịch vụ công nghiệp phong phú để bổ sung cho những hệ thống điều khiển cốt lõi này.