Nowoczesna produkcja przemysłowa opiera się na zaawansowanych technologiach, które sterują procesami wytwórczymi, monitorują parametry i optymalizują pracę urządzeń. By efektywnie zarządzać tak złożonymi systemami, niezbędne są odpowiednie narzędzia komunikacji między człowiekiem a urządzeniami, czyli systemy HMI. Zrozumienie zasad ich działania, a także potencjału jest ważne dla wszystkich, którzy zajmują się automatyzacją przemysłową lub planują unowocześnienie swojego parku maszynowego. W tym artykule wyjaśnimy więc, czym dokładnie są interfejsy HMI i jak nasze klawiatury oraz panele dotykowe wspomagają ich tworzenie.

Czym jest HMI?

Human Machine Interface (HMI), czyli interfejs człowiek-maszyna, to system umożliwiający komunikację między użytkownikiem a urządzeniem lub procesem przemysłowym. Jego zadaniem jest przekształcanie działań operatora w konkretne instrukcje dla maszyny oraz prezentowanie danych z urządzenia w formie zrozumiałej dla człowieka.

Interfejsy HMI spotykamy w życiu codziennym – są obecne w windach, automatach vendingowych czy sprzęcie AGD. Jednak najbardziej zaawansowane zastosowania znajdują w przemyśle, gdzie pozwalają sterować złożonymi liniami produkcyjnymi, monitorować pracę maszyn i reagować na zdarzenia w procesie technologicznym.

Nowoczesne systemy HMI to znacznie więcej niż tylko wyświetlacze czy panele sterowania. Łączą w sobie funkcje:

  • wizualizacji procesów przemysłowych w czasie rzeczywistym;
  • sterowania maszynami i całymi liniami produkcyjnymi;
  • monitorowania parametrów pracy urządzeń;
  • alarmowania o nieprawidłowościach i awariach;
  • gromadzenia i analizy danych produkcyjnych.

Dobrze zaprojektowany interfejs HMI przekłada skomplikowane procesy technologiczne na przystępną formę graficzną. Operator widzi aktualny stan maszyn, może modyfikować parametry produkcji i otrzymuje natychmiastową informację o wszelkich odchyleniach od normy. Ma to bezpośredni wpływ na sprawność procesu wytwórczego, wykrywanie potencjalnych problemów oraz bezpieczeństwo pracy.

Co składa się na HMI?

System HMI to złożona struktura, która łączy wiele komponentów sprzętowych i programowych. Każdy element pełni określoną rolę w zapewnieniu efektywnej komunikacji między człowiekiem a maszyną.

Panel operatorski

Panel operatorski to fizyczna część interfejsu, z którą bezpośrednio pracuje użytkownik. Może przybierać różne formy – od prostych klawiatur membranowych, przez ekrany dotykowe, po zaawansowane pulpity sterownicze. O jego skuteczności decyduje ergonomia i dostosowanie do warunków pracy. Panel musi być czytelny przy różnym oświetleniu, odporny na zabrudzenia czy wibracje, a jednocześnie intuicyjny w obsłudze.

Komponenty sprzętowe

Sercem systemu HMI są elementy hardware’owe odpowiadające za przetwarzanie i przesyłanie danych. To przede wszystkim komputery przemysłowe, sterowniki oraz moduły komunikacyjne. Ich konstrukcja musi spełniać surowe normy przemysłowe – od odporności na zakłócenia elektromagnetyczne, przez stabilność termiczną, po zabezpieczenia przeciwpyłowe i przeciwwilgociowe.

Oprogramowanie sterujące

Warstwa programowa HMI odpowiada za interpretację poleceń operatora i przekształcanie ich w instrukcje dla maszyny. Nowoczesne oprogramowanie HMI integruje się z systemami SCADA, bazami danych oraz platformami analitycznymi. Pozwala to nie tylko sterować urządzeniami, ale też gromadzić informacje o procesie i generować raporty produkcyjne.

Systemy komunikacji

Sprawna wymiana danych między interfejsem a maszyną wymaga niezawodnych protokołów komunikacyjnych. Współczesne systemy HMI wykorzystują standardy przemysłowe takie jak Modbus, Profinet czy EtherCAT. Zapewniają one szybką i bezpieczną transmisję informacji, często w czasie rzeczywistym, co ma zasadnicze znaczenie dla procesów produkcyjnych.

Jakie są rodzaje interfejsów HMI?

Interfejsy HMI występują w różnych wariantach, dostosowanych do konkretnych potrzeb i warunków pracy. Ich złożoność i funkcjonalność zależy od specyfiki zastosowania – od prostych urządzeń po zaawansowane systemy sterowania.

  • Podstawowe interfejsy HMI – najprostsze interfejsy HMI składają się z przycisków, kontrolek LED i wyświetlaczy segmentowych. Sprawdzają się wszędzie tam, gdzie liczy się prostota obsługi i odporność na trudne warunki środowiskowe – w maszynach produkcyjnych czy windach przemysłowych.
  • Ekrany dotykowe HMI – obecnie standardowe rozwiązanie w automatyce przemysłowej. Ekrany dotykowe oferują intuicyjną obsługę i elastyczność w prezentowaniu informacji. Operator może wyświetlać różne ekrany funkcyjne, diagramy procesów czy trendy parametrów, co znacząco ułatwia kontrolę procesu produkcyjnego.
  • Zaawansowane systemy HMI – najbardziej zaawansowana kategoria interfejsów HMI, łącząca funkcje sterowania, monitoringu i analizy danych. Współpracują z systemami SCADA i bazami danych, umożliwiając kompleksową kontrolę procesu produkcyjnego oraz tworzenie raportów i analizę trendów.
  • HMI mobilne – rozwiązania umożliwiające dostęp do systemów sterowania przez urządzenia przenośne. Aplikacje na tablety i smartfony pozwalają monitorować proces i reagować na alarmy z dowolnego miejsca w zakładzie, co jest szczególnie istotne dla służb utrzymania ruchu.

Jakie zalety mają Human Machine Interface?

Systemy HMI zmieniły sposób zarządzania procesami produkcyjnymi, wpływając na usprawnienie pracy zarówno pojedynczych operatorów, jak i całych zespołów. Wprowadzenie tych rozwiązań przynosi takie korzyści jak:

  • Prosta obsługa złożonych procesów – graficzne interfejsy przedstawiają skomplikowane procesy technologiczne w przystępnej formie. Operator nie musi znać szczegółów technicznych, wystarczy, że rozumie prezentowane schematy i wskaźniki.
  • Szybka reakcja na zdarzenia – systemy wyświetlają alarmy, stan parametrów i komunikaty diagnostyczne, pozwalając operatorom szybko reagować na nieprawidłowości.
  • Optymalizacja produkcji – gromadzenie i analiza danych produkcyjnych pozwala identyfikować wąskie gardła procesu, monitorować zużycie materiałów i energii oraz planować konserwację urządzeń.
  • Elastyczność i skalowalność – modyfikacja interfejsu czy dodanie nowych funkcji nie wymaga ingerencji w sam proces technologiczny, co umożliwia stopniową rozbudowę systemów sterowania.

Wdrożenie systemów HMI pozwala na skrócenie czasu wdrożenia nowych pracowników, zmniejszenie liczby przestojów i awarii oraz poprawę ogólnej wydajności produkcji. Interfejsy te stają się standardem w nowoczesnych zakładach przemysłowych.

Klawiatury membranowe i panele dotykowe Qwerty jako element HMI

Interfejsy HMI w przemyśle wymagają niezawodnych komponentów, które pozwalają na precyzyjną interakcję operatora z maszyną. W Qwerty specjalizujemy się w wytwarzaniu dwóch kluczowych elementów HMI: klawiatur membranowych i paneli dotykowych, które stanowią fizyczną warstwę komunikacji między człowiekiem a systemem przemysłowym.

Nasze panele dotykowe, wyposażone w technologię bondingu optycznego, zapewniają dokładne przekazywanie poleceń do systemu HMI. Eliminacja przestrzeni między warstwami ekranu nie tylko poprawia czytelność interfejsu, ale też zwiększa precyzję sterowania tak ważną w środowisku przemysłowym. Zastosowane powłoki ochronne i systemy ekranowania EMI/ESD gwarantują stabilną pracę całego systemu sterowania.

Produkowane przez nas klawiatury membranowe to również istotny element interfejsów HMI. Ich konstrukcja, oparta na wysokogatunkowych foliach poliestrowych z powłoką UV, zapewnia operatorom pewność działania przy sterowaniu procesami przemysłowymi. Przemyślane rozmieszczenie przycisków funkcyjnych i czytelne oznaczenia graficzne ułatwiają obsługę złożonych systemów automatyki.

W projektowaniu komponentów HMI największe znaczenie ma zrozumienie całego systemu sterowania. Dlatego każde wdrożenie poprzedzamy dokładną analizą specyfiki procesu i wymagań technicznych. Pozwala to stworzyć panele i klawiatury, które efektywnie współpracują z pozostałymi elementami systemu HMI, zapewniając operatorom pełną kontrolę nad procesem produkcyjnym.