Desenvolvimento de interfaces de automação, IHM e OIT

IHMs e outros dispositivos de interface do operador são projetados para funcionar em ambientes hostis e combinam os melhores elementos de interfaces tradicionais com tecnologias modernas disponíveis comercialmente.

Máquinas industriais e sistemas de automação de processos devem monitorar condições, emitir comandos para equipamentos e coordenar o controle. Os desenvolvedores implementam essas funções combinando uma ampla gama de tecnologias de automação industrial, como sensores e instrumentos, módulos de entrada/saída (I/O) e controles digitais. No entanto, mesmo as máquinas mais avançadas não operam por conta própria, o que significa que alguma forma de interface do operador deve ser fornecida com o sistema de automação.

Os dispositivos eletrônicos que permitem que os operadores se comuniquem com sistemas automatizados são chamados juntos interface homem-máquina (IHM)… Às vezes, dispositivos mais especializados integrados em uma plataforma de computação diferente de um PC podem ser invocados terminal de interface do operador (OIT).

A integração de IHMs e terminais OIT em sistemas de automação é crítica por vários motivos. Eles oferecem muito mais opções de interface do que simples unidades de painel e, se forem necessárias alterações, a IHM ou a OIT geralmente podem ser reconfiguradas ou reprogramadas a um custo menor.

No entanto, essa funcionalidade estendida da interface do operador ainda apresenta algumas desvantagens e aumenta o custo da HMI e dificulta sua manutenção. Para superar essas deficiências, as IHMs mais recentes são projetadas com soluções tradicionais comprovadas usando as mais recentes tecnologias disponíveis comercialmente.

Pontos fracos dos terminais HMI e OIT tradicionais

A primeira geração de HMI e OIT foi projetada para permitir que os usuários iniciem e parem dispositivos, entendam a operação do sistema e façam alterações.

Recursos como registro de alarmes e eventos, armazenamento de dados históricos e tendências foram adicionados ao longo dos anos. As configurações de terminal HMI e OIT podem ser copiadas e salvas, e novos dispositivos podem ser implantados com relativa rapidez se o dispositivo original estiver danificado ou fora de serviço.

Com recursos de rede aprimorados, especialmente Ethernet e Wi-Fi, as IHMs não precisam mais ser instaladas próximas aos recursos. Várias IHMs podem ser instaladas em um local adequado, como sala de controle, carro e escritórios.

Essas IHMs, juntamente com os terminais OIT, tinham muitas vantagens sobre os painéis com fio, mas também tinham várias desvantagens.

Os exemplos incluem o seguinte:

• limitações impostas por hardware e software especiais,
• altos custos iniciais,
• manutenção contínua e custos de manutenção,
• complexidade e custo do gerenciamento de licenças,
• treinamento caro de técnicos e operadores,
• a complexidade de integrar múltiplas plataformas,
• tecnologias atrasadas.

Os terminais de interface do operador, normalmente sistemas ad hoc e fechados, estão sendo rapidamente substituídos por alternativas mais abertas. Todas as imagens são cortesia de Opto 22

Os terminais OIT especializados provavelmente usarão hardware e software especiais. Os fabricantes oferecem esses dispositivos para fornecer controle adequado da interface do sistema de gerenciamento em um design relativamente independente.

Como os dispositivos são projetados especificamente para o mercado industrial, eles não podem colher os benefícios comerciais na medida em que são normalmente usados ​​para eletrônicos de consumo e, portanto, são mais caros em termos de relação preço/qualidade. No entanto, eles são tradicionalmente projetados para ambientes industriais e fornecem uma solução prática e confiável.

Devido à disponibilidade de IHMs mais avançadas baseadas em PC, este equipamento é percebido como uma boa relação custo-benefício em comparação com as soluções anteriores e oferece ao usuário flexibilidade e conectividade. No entanto, uma das desvantagens era a maior necessidade de serviço e manutenção contínuos.

Os usuários agora esperam gráficos perfeitos, atualizações gratuitas frequentes e melhorias no sistema operacional e nos aplicativos do dispositivo.

A eletrônica de consumo avançada levou os usuários finais a confiar em multimídia e HMI intuitiva em todos os tipos de dispositivos com acesso móvel conveniente. Projetado para conectividade Ethernet e USB, o plug-in Groov Edge permite que os desenvolvedores criem conectividade e aplicativos orientados a dados para dispositivos automatizados e Internet das Coisas (IoT).

No entanto, a inovação no mercado industrial tem sido um pouco mais lenta, uma vez que é relativamente pequena em comparação com o mercado de consumo muito maior – para não mencionar muito mais conservadora do que o mercado de eletrônicos pessoais de última geração.

Novas tecnologias IHM

A última geração de HMI aborda cada uma dessas deficiências, adaptando tecnologias comerciais, incorporando e desenvolvendo os melhores recursos das gerações anteriores de terminais HMI e OIT.

Possíveis benefícios:

Tecnologia de código aberto: idealmente, uma IHM moderna combina a confiabilidade e a facilidade de uso de um terminal OIT tradicional com o desempenho e o custo de uma IHM baseada em PC.

Essa combinação é possível se a plataforma de hardware for baseada em um sistema operacional de código aberto em tempo real, como o Linux, que não exija nenhum custo de aquisição ou taxa de licença.

Componentes compactos e hot-swappable podem tornar esta plataforma fácil de operar. O hardware bem projetado permite que ele seja usado mesmo em ambientes industriais hostis, ao mesmo tempo em que oferece desempenho de classe de PC.

Configuração disponível: a personalização é possível, mas não obrigatória, pois os equipamentos IHM modernos incluem recursos padrão integrados para atender à maioria das necessidades.

O software de PC para configuração de HMI é acessível e não requer nenhuma restrição nas taxas de licença. O usuário final pode se concentrar em usar a IHM onde for mais apropriado, sem se preocupar com marcação ou limitação de tempo de execução.

Facilidade de uso: um conjunto de opções de desenvolvimento torna a HMI avançada facilmente acessível para novos desenvolvedores criarem aplicativos básicos, mas pode ser totalmente estendida para programadores experientes desenvolverem seus próprios aplicativos com acesso seguro adicional ao shell.

Os OEMs geralmente precisam dessa flexibilidade para programar algoritmos orientados à máquina e até mesmo algoritmos personalizados em C/C++, Python e outras linguagens.

Visor integrado e portas flexíveis: O visor integrado disponível em alguns dispositivos pode ser HMI mais do que suficiente para muitas aplicações, embora a conexão HDMI permita o uso de uma tela local maior, se necessário. Além disso, várias portas Ethernet e USB e módulos de E/S facilitam a conexão a qualquer dispositivo ou sistema operacional.

Conectividade de rede e nuvem: HMIs modernos podem fornecer ainda mais poder quando os usuários usam conectividade de rede e nuvem. Os dados podem ser compartilhados com segurança entre bancos de dados e sistemas, e a visualização de HMI pode ser estendida a qualquer computador autorizado ou dispositivo móvel. que pode hospedar um navegador da web .

Dispositivos móveis: a mobilidade é outro elemento-chave das IHMs modernas. Depois que a unidade base é instalada e configurada, qualquer dispositivo móvel pode se conectar com segurança e se tornar outra interface homem-máquina, proporcionando maior flexibilidade aos técnicos e operadores. Os desenvolvedores podem se concentrar mais na manutenção e gerenciamento do HMI enquanto eliminam o custo e a complexidade das plataformas subjacentes.

A última geração de HMI combina os melhores recursos dos produtos tradicionais com tecnologias modernas de hardware, software e rede de código aberto para enfrentar esses desafios.

Como essas novas IHMs podem ser facilmente conectadas em rede e implementadas em qualquer dispositivo móvel típico, os usuários finais estão descobrindo que a tecnologia avançada atende às suas necessidades a um preço acessível.

Benson Hoagland, vice-presidente de marketing da Opto 22 (empresa especializada em produtos de hardware e software para automação industrial, monitoramento remoto e aquisição de dados).