Kiến thức chung về HMI dành cho người mới bắt đầu là những người đầu tiên hiểu được kiến thức, sản phẩm bao gồm hai phần, phần cứng và phần mềm, phần cứng của bộ xử lý, đơn vị hiển thị, đơn vị nhập liệu, giao diện truyền thông, đơn vị lưu trữ dữ liệu, v.v. Phần mềm HMI thường được chia thành hai phần, tức là chạy trong phần cứng HMI trong phần mềm hệ thống và chạy trên PC dưới phần mềm cấu hình màn hình hệ điều hành Windows. Bài viết này cung cấp giới thiệu chi tiết về 10 kiến thức chung về giao diện người máy.
Giao diện người máy (Human Machine Interaction, viết tắt là HMI)
Các thuật ngữ thường dùng: màn hình cảm ứng, HMI, giao diện người máy
các chức năng cơ bản của sản phẩm giao diện người-máy và các chỉ số lựa chọn
(1) Chức năng cơ bản:
Hiển thị trạng thái làm việc của thiết bị, chẳng hạn như chỉ báo, nút, văn bản, đồ họa, đường cong, v.v.; dữ liệu, thao tác nhập văn bản, bản in;
Lưu trữ công thức sản xuất, hồ sơ dữ liệu sản xuất thiết bị;
Logic đơn giản và các phép toán số;
Có thể kết nối với nhiều loại thiết bị điều khiển công nghiệp khác nhau.
(2) Chỉ số lựa chọn:
Kích thước và màu sắc hiển thị, độ phân giải;
Hiệu suất tốc độ xử lý của HMI;
Phương pháp nhập liệu - màn hình cảm ứng hoặc bàn phím màng;
Dung lượng lưu trữ của màn hình - đơn vị dung lượng là byte hoặc bit;
Loại và số lượng cổng giao tiếp, có hỗ trợ chức năng in hay không, v.v.
(3) Phân loại sản phẩm:
Sản phẩm chính: loại đầu vào phím màng, kích thước màn hình thường nhỏ hơn sáu inch
Sản phẩm trung gian: loại màn hình cảm ứng, kích thước màn hình thường lớn hơn sáu inch.
Sản phẩm tiên tiến: loại đầu vào máy tính, kích thước màn hình thường lớn hơn mười inch.
Việc sử dụng thường xuyên các bước HMI
(1) Xác định yêu cầu của nhiệm vụ giám sát và lựa chọn sản phẩm HMI phù hợp;
(2) Chỉnh sửa “file dự án” bằng phần mềm cấu hình màn hình trên PC;
(3) Kiểm tra và lưu “tệp dự án” đã chỉnh sửa;
(4) Máy tính được kết nối với phần cứng HMI, tải “tệp dự án” xuống HMI;
(5) Kết nối HMI và bộ điều khiển công nghiệp (như PLC, thiết bị đo lường, v.v.) để đạt được tương tác giữa người và máy tính.
Sự khác biệt giữa giao diện người-máy (HMI) và thứ thường được gọi là "màn hình cảm ứng" là gì?
Nói một cách nghiêm ngặt, hai cái này về cơ bản là khác nhau. Bởi vì "màn hình cảm ứng" chỉ là giao diện người-máy sản phẩm có thể được sử dụng trong phần cứng, là một thay thế cho phần chuột và bàn phím của chức năng, được cài đặt ở mặt trước của màn hình của thiết bị đầu vào.
Sản phẩm giao diện người-máy là một loại thiết bị tương tác giữa người và máy có chứa phần cứng và phần mềm. Trong ngành công nghiệp, người ta thường có chức năng nhập liệu cảm ứng của sản phẩm giao diện người-máy được gọi là "màn hình cảm ứng", nhưng điều này không khoa học.
Sự khác biệt giữa HMI và phần mềm cấu hình là gì?
Sản phẩm giao diện người máy, thường được gọi là "màn hình cảm ứng", bao gồm phần cứng HMI và phần mềm cấu hình màn hình chuyên dụng tương ứng, nói chung, các nhà sản xuất phần cứng HMI khác nhau sử dụng phần mềm cấu hình màn hình khác nhau, được kết nối với các loại thiết bị chính là PLC.
Phần mềm cấu hình đang chạy trên nền tảng phần cứng PC, hệ điều hành Windows dưới một sản phẩm phần mềm công cụ chung và máy tính hoặc máy điều khiển công nghiệp cũng có thể bao gồm các sản phẩm HMI; phần mềm cấu hình chung để hỗ trợ một phạm vi rất rộng các thiết bị, chẳng hạn như nhiều loại PLC, bo mạch PC, đồng hồ đo, biến tần, mô-đun và các thiết bị khác, và do nền tảng phần cứng của PC có hiệu suất mạnh (chủ yếu phản ứng với tốc độ và dung lượng lưu trữ), phần mềm cấu hình chung. Và do hiệu suất mạnh của nền tảng phần cứng của PC (chủ yếu ở tốc độ và dung lượng lưu trữ), chức năng của phần mềm cấu hình chung cũng mạnh hơn nhiều, phù hợp với hệ thống giám sát quy mô lớn.
Sản phẩm HMI có hệ điều hành không?
Bất kỳ sản phẩm HMI nào cũng có một phần mềm hệ thống, phần mềm hệ thống chạy trong bộ xử lý của HMI, hỗ trợ chức năng đa nhiệm và phải có một hệ điều hành nhỏ trong bộ xử lý để quản lý hoạt động của phần mềm hệ thống. Các sản phẩm HMI hiệu suất cao dựa trên máy tính bảng thường sử dụng WinCE, Linux và các hệ điều hành nhúng phổ biến khác.
HMI chỉ có thể kết nối với PLC được phải không?
Không phải vậy. Các sản phẩm HMI được thiết kế để giải quyết vấn đề tương tác giữa người và máy tính PLC, nhưng với sự phát triển của công nghệ máy tính và công nghệ mạch kỹ thuật số, nhiều thiết bị điều khiển công nghiệp được trang bị khả năng giao tiếp nối tiếp, do đó, chỉ cần có khả năng giao tiếp nối tiếp của thiết bị điều khiển công nghiệp, chẳng hạn như bộ biến tần, bộ điều khiển tốc độ DC, thiết bị đo nhiệt độ, mô-đun thu thập dữ liệu kỹ thuật số có thể được kết nối với các sản phẩm HMI để hiện thực hóa chức năng tương tác giữa người và máy tính.
HMI chỉ có thể được kết nối với các thiết bị khác thông qua cổng giao tiếp nối tiếp tiêu chuẩn phải không?
Không phải vậy. Tuy nhiên, với sự phát triển của công nghệ máy tính và mạch kỹ thuật số, khả năng giao diện của các sản phẩm HMI ngày càng mạnh mẽ hơn. Ngoài giao diện truyền thông nối tiếp truyền thống (RS232, RS422 / RS485), nhiều sản phẩm giao diện người máy có cổng mạng, cổng song song, cổng USB và các giao diện dữ liệu khác, chúng có thể được kết nối với cổng mạng, cổng song song, cổng USB và các giao diện khác của thiết bị điều khiển công nghiệp để đạt được sự tương tác giữa người và máy.
Có đúng là các thiết bị có khả năng giao tiếp luôn có thể được kết nối với sản phẩm HMI không?
Nên như vậy. Bởi vì các sản phẩm HMI thông thường cung cấp một số lượng lớn các trình điều khiển giao tiếp thiết bị thường dùng để lựa chọn; nói chung, chỉ cần phần mềm cấu hình màn hình HMI chọn và kết nối thiết bị tương ứng với trình điều khiển giao tiếp, bạn có thể hoàn tất kết nối giao tiếp HMI và thiết bị. Nếu phần mềm cấu hình của sản phẩm HMI đã chọn không có trình điều khiển giao tiếp cho thiết bị được kết nối, người dùng có thể thông báo cho nhà sản xuất sản phẩm HMI về loại cổng giao tiếp và nội dung giao thức của thiết bị được kết nối và yêu cầu nhà sản xuất HMI biên dịch trình điều khiển giao tiếp cho thiết bị.
Máy tính có màn hình có thể giao tiếp trực tiếp với PLC để thực hiện chức năng của HMI không?
Tất nhiên rồi. Tuy nhiên, PC cũng cần được lập trình bằng phần mềm cấu hình phù hợp để biến PC thành sản phẩm HMI thực sự.
Xu hướng phát triển tương lai của HMI là gì?
Với sự phát triển của mạch kỹ thuật số và công nghệ máy tính, tương lai của các sản phẩm HMI trong chức năng phân chia cao, trung bình và thấp sẽ ngày càng ít rõ ràng hơn, các chức năng HMI sẽ ngày càng phong phú hơn; các sản phẩm HMI trên 5,7 inch sẽ là màn hình hiển thị màu, tuổi thọ màn hình sẽ dài hơn.
Do chi phí phần cứng máy tính giảm, các sản phẩm HMI sẽ là máy tính PC màn hình phẳng cho phần cứng HMI dành cho các sản phẩm cao cấp, vì các sản phẩm cao cấp này về tốc độ xử lý, dung lượng lưu trữ, loại và số lượng giao diện truyền thông, khả năng kết nối mạng, chia sẻ tài nguyên phần mềm có lợi thế lớn hơn trong hướng phát triển tương lai của các sản phẩm HMI. Tất nhiên, các sản phẩm HMI có kích thước nhỏ (kích thước màn hình nhỏ hơn 5,7 inch), do có lợi thế về kích thước và giá cả, với sự cải tiến hơn nữa về chức năng của nó (như tăng chức năng IO), sẽ được sử dụng rộng rãi trong các máy móc và thiết bị nhỏ cho các ứng dụng tương tác giữa người và máy tính.
Một số ngành công nghiệp cơ khí như máy công cụ, máy móc dệt, thiết bị điện tử và các ngành công nghiệp khác đã phát triển trong nước trong nhiều thập kỷ, tương đối mà nói, thuộc về một ngành công nghiệp trưởng thành hơn, về lâu dài, các ngành công nghiệp này cũng tồn tại trong nhu cầu nâng cấp thiết bị. Trong quá trình nâng cấp này, đúng là sẽ có một số nhỏ, đã loại bỏ việc sử dụng các nhà sản xuất sản phẩm tương đối cấp thấp, nhưng cũng có nhiều công ty trong quá trình đổi mới thiết bị, nhu cầu sẽ được định vị lại để tìm kiếm những người có thể đáp ứng kế hoạch phát triển của họ, để giúp họ cải thiện năng suất của chính các nhà cung cấp thiết bị.
Theo nhu cầu này, tương lai của giao diện người-máy sẽ thay đổi về hình dạng, khái niệm, ứng dụng và các khía cạnh khác của sự thay đổi, điều này sẽ mang lại sự thay đổi trong công nghệ cốt lõi của máy điều khiển công nghiệp. Nhìn chung, xu hướng phát triển tương lai của giao diện người-máy là sáu hiện đại hóa: nền tảng nhúng, quốc hữu hóa thương hiệu, trí thông minh thiết bị, thời trang giao diện, mạng lưới truyền thông và tiết kiệm năng lượng và bảo vệ môi trường.