Панели оператора для применения с контроллерами

Функциональность

Типовая панель предоставляет пользователю следующую функциональность:

  1. Визуализация технологического процесса (или объекта) и его параметров в текстовом или графическом виде;
  2. Управление и обработка аварийных сообщений и уведомлений с регистрацией времени и даты их возникновения;
  3. Ввод параметров процесса и оперативное управление с помощью функциональных кнопок или сенсорного экрана;
  4. Обмен данными со смежным оборудованием и системами;
  5. Возможность выбора загруженных рецептов и их редактирование;
  6. Ограничение доступа пользователей к некоторым функциям системы и администрирование прав пользователей;
  7. Отображение диаграмм и трендов, отображение сводных отчетов;
  8. Архивирование данных процесса;
  9. Выполнение команд по расписанию;
  10. Печать необходимой информации.

В графическом режиме визуализация процесса происходит с помощью интерактивных мнемосхем или пиктограмм. В текстовом режиме процесс отображается в виде символьных данных. Очевидно, что текстовый формат представления данных не достаточно нагляден и информативен, поэтому текстовые панели используются только в малых системах автоматизации, где не требуется постоянный мониторинг процесса со стороны обслуживающего персонала.

Условия окружающей среды

Условия окружающей среды для целевого применения должны быть оценены в первую очередь, потому что HMI должна быть способна физически выживать в тех условиях, где она будет эксплуатироваться. Большинство из этих вариантов интуитивно понятны, а некоторые нет.

Для HMI эксплуатируемых в условиях, где они подвергаются воздействию падающей воды или направленного потока, требуется подбирать панель в корпусе, обеспечивающем степень защиты IP в соответствие с международным стандартом IEC 60529 (DIN 40050, ГОСТ 14254-96).

Если существует вероятность наличия в воздухе чистящих химикатов, технологических химических веществ или других агрессивных сред загрязнения, которые могут воздействовать на HMI, то необходимо выбирать те панели, в которых платы обработаны дополнительным слоем защитного лака или компаундом.

Другой вопрос заключается в том, будет панель SCADA установлена в помещении или на улице. Степень защиты IP предполагает использование оборудования только внутри помещений, и никак не учитывает температуру окружающего воздуха и другие факторы. Даже самые яркие HMI будут подвержены солнечным бликам на улице, а прямой солнечный свет может вызвать их перегрев. Наружные HMI необходимо располагать в более защищенных зонах или оснастить их солнцезащитными экранами.

HMI панели оператора, как правило, содержат чувствительные элементы дисплея и подсветку и из-за этого более ограничены в диапазонах рабочих температур, чем другие компоненты автоматизации

Яркость дисплея (обычно выражается в канделах на м²) и средний срок службы подсветки следует оценивать осторожно. Яркость является ключевым показателем того, насколько легко будет просматривать экран дисплея

Панели оператора для применения с контроллерами

HMI-панель в составе НКУ

Панели оператора активно применяют для создания удобного HMI в различных низковольтных комплектных устройствах (НКУ), таких как щиты автоматизации, диспетчеризации, управления, мониторинга и т. д. Это позволяет свести к минимуму физические элементы: светосигнальную арматуру, кнопки, переключатели, стрелочные приборы и т. д.

Как правило, HMI-панель устанавливают на лицевой панели щита, шкафа или пульта управления. На рис. 19 приведен пример применения панели оператора в составе щита автоматизации. На рис. 2 HMI-панель включена в пульт управления.

Рассмотрим порядок установки панели оператора ONI серии ETG. Процесс достаточно прост и состоит из трех основных шагов (рис. 19):

  1. В том месте корпуса, где планируется разместить HMI-панель, необходимо отметить место выреза будущего монтажного отверстия (его размеры указаны в паспорте и системном руководстве).
  2. Произвести вырез отверстия по указанным меткам.
  3. Установить HMI-панель в вырез и закрепить специальными металлическими фиксаторами, входящими в комплект поставки.

Все панели оператора ONI оснащены специальным силиконовым уплотнением, которое обеспечивает плотное прилегание панели оператора к корпусу, тем самым позволяя сохранить степень IP-защиты корпуса (рис. 20).

Степень защиты самой HMI-панели определяется через степень защиты фронтальной стороны, которая имеет уровень IP65, и тыльной стороны — IP20.

НКУ, в состав которых входят HMI-панели, эксплуатируются в различных климатических условиях и могут быть подвержены при эксплуатации механическим и химическим воздействиям. Поэтому панели оператора ONI выполнены из материалов, обладающих высокой стойкостью к воздействию агрессивных сред и повышенной защитой от механических повреждений. Температура их эксплуатации составляет –20…+70 °C.

Панели оператора для применения с контроллерами

Рис. 20. Монтажный комплект для крепления HMI-панели

Зачем это нужно, как это работает и какой экономический эффект:

Экономия на затратах по разработке ПО и внедрению системы

  • Открытая модульная архитектура, единая база данных, тэгов, среда программирования и визуализация для всей системы.
  • Работы по связи панели оператора и контроллера больше не нужны.
  • Все компоненты панели работают в единой предустановленной среде программирования Codesys 3.5 (для NLcon-CED) и уже «дружат» друг с другом по умолчанию.
     

Нет необходимости оборудовать АРМ для управления системой

  • Не нужно покупать дорогостоящие ПК, монитор, операционную систему, пакет SCADA визуализации.
  • Управление системой, обработка и передача данных происходят сразу на панельном контроллере RealLab!.
     

Чек-лист программного обеспечения

Выбор правильного программного обеспечения для HMI требует детального изучения. Оно должно оцениваться по трем критериям:

  • Среда разработки (и симуляция, если применимо)
  • Время прохождения задания
  • Удаленный доступ.

Среда разработки HMI — это то, на что программисты тратят большую часть своего времени

Для конечного заказчика важно выяснить требуется ли покупка лицензии или программное обеспечение будет бесплатным. Разработчики же будут заинтересованы в простоте использования программного обеспечения и таких функциях, как редактирование с помощью перетаскивания (drag-and-drop), создание объекта по щелчку мыши и база предопределенных наиболее часто используемых объектов

Программисты захотят узнать, имеет ли программное обеспечение хорошую поддержку импорта/экспорта и инструменты для работы с базами данных, имеются ли эффективные способы копирования и дублирования работы, и есть ли встроенная среда моделирования или тестирования, чтобы разработчики могли протестировать и проверить работоспособность программы без реального оборудования.

Программисты используют программы настройки для создания тегов, которые взаимодействуют с ПЛК и другими устройствами при разработке графики, связанной с этими тегами, и для настройки других встроенных функций HMI. Вот 10 наиболее важных функций, которые следует учитывать пользователям во время выбора:

  • Основные объекты: для рисования статической графики, такой как трубопроводы и оборудование
  • Объекты статической библиотеки: например, резервуары, сосуды и бункеры
  • Поддержка растровых изображений: позволяет пользователям импортировать свои собственные изображения
  • Анимированные объекты: кнопки, цифровые изображения и гистограммы
  • Предварительно сконфигурированные объекты библиотеки: более сложные объекты, такие как лицевая панель с пропорциональной интегральной производной (PID)
  • Расширенные объекты: например, отображение трендов, наборов параметров и сигналов тревоги
  • Безопасность: возможность разделять пользователей на группы с разным уровнем доступа, а также назначать привилегии объектам.
  • Переключение языка: необходимо для производителей, которые продают оборудование на международном рынке
  • Тревога: чтобы указать дискретные и аналоговые сигналы тревоги
  • Регистрация данных: для поддержки встроенных трендов за пределами анализа.

Разработчики должны понимать, что заявленные в документации технические характеристики HMI панели оператора могут не совпадать с фактическими. Для пользователей, которым требуется особый внешний вид и функциональность, лучший подход — это раскадровка нескольких типов конфигураций HMI, составление списка необходимых функций и получение версии программного обеспечения для его тестирования.

Сложные системы автоматизации могут потребовать изучения очень глубоких элементов HMI, прежде чем выбрать модель. Насколько хорошо HMI обрабатывает теги с плавающей запятой и любые связанные математические вычисления или это может стать проблемой. Логика обычно выполняется в ПЛК, а информация отображается на HMI, но некоторые HMI предлагают встроенную логику, оценку триггеров, возможность действий и функции менеджера событий

Коммуникационные возможности HMI-панелей

Современные HMI-панели обладают широкими коммуникационными возможностями. Сенсорные панели оператора ONI серии ETG оснащены последовательными интерфейсами RS-232/RS-485, Ethernet, портами USB-Host и USB-Slave. В некоторых панелях также есть слот для SD-карты (рис. 16).

Панели оператора для применения с контроллерами

Рис. 16. Коммуникационные возможности HMI-панелей

Интерфейс USB-Slave предназначен для загрузки проекта HMI, разработанного в ПО ONI Visual Studio. С помощью USB-Host можно подключить к панели оператора клавиатуру и компьютерную мышь с USB-выходом. Кроме того, к этому порту можно подсоединить внешнее запоминающее устройство USB (USB-флэш-накопитель или жесткий диск). Как было сказано выше, это позволяет расширить объем внутренней памяти ПЗУ (ROM) панели оператора, если в ней планируется хранить большой объем архивных данных. Для загрузки проекта HMI можно также использовать Ethernet-соединение, интерфейс USB-Host или SD-карту.

Сенсорные панели оператора ONI серии ETG поддерживают большое количество протоколов передачи данных различных производителей (рис. 17), а также популярный открытый протокол Modbus (RTU и TCP). Текстовая панель ONI TD-MP-043 предусматривает только протокол Modbus RTU. Такие коммуникационные возможности делают панели универсальным средством создания HMI.

Панели оператора для применения с контроллерами

Рис. 17. Окно настройки COM-порта

Чаще всего панель оператора применяют в паре с программируемым логическим контроллером (ПЛК) или группой контроллеров. ПЛК осуществляет контроль и управление исполнительными механизмами согласно заложенному в нем алгоритму, а HMI-панель является средством отображения и ввода данных в ПЛК.

Такие инструменты ONI Visual Studio, как «Рецепт», «Таймер», «Расписание задач» и особенно «Макрос», позволяют реализовать алгоритм контроля и управления в самой HMI-панели. Такая возможность может быть актуальна, если в системе автоматизации отсутствуют ПЛК, но есть исполнительные механизмы и контроллеры с жесткой логикой, поддерживающие протоколы передачи данных. В качестве примера подобного технического решения можно привести систему управления несколькими насосными станциями с частотно-регулируемым приводом. В каждой насосной станции преобразователь частоты с протоколом Modbus RTU управляет насосом, и можно реализовать необходимый алгоритм чередования запуска станций с помощью одной HMI-панели.

Панели оператора ONI серии ETG предлагают еще несколько коммуникационных возможностей, которые может использовать разработчик для создания интересных и высокоэффективных технических решений:

  • Работа HMI-панели в режиме «Удаленный НМI». В этом случае HMI-панель может получать доступ к регистрам памяти панели оператора, которая физически удалена (размещена в другом помещении, установлена в другом НКУ и т. д.). Такой режим можно настроить при наличии Ethernet-соединения.
  • Используя Ethernet-соединение между двумя удаленными друг от друга HMI-панелями, можно применить еще один режим работы — «Удаленный ПЛК». Его суть заключается в том, что HMI-панель может получить доступ к регистрам контроллера, который подключен к удаленной HMI-панели по COM-порту.
  • Встроенный в HMI-панели VNC-сервер позволяет организовать удаленный доступ к пользовательскому интерфейсу при помощи ПК, если они находятся в одной локальной Ethernet-сети (рис. 18). При наличии Wi-Fi-роутера можно обеспечить беспроводное управление с мобильного устройства (смартфона или планшета). Для работы в этом режиме ПК и мобильное устройство должны быть оснащены VNC-клиентом (как правило, распространяется бесплатно).

Как выбрать

Панели оператора для применения с контроллерами

Ответ на данный вопрос зависит от направления использования товара и предпочтений пользователя. Нет единого критерия выбора. Ежегодно мировые производители такого вида продукции знакомят общественность с популярными моделями. Выпускаемые новинки имеют как некоторые достоинства, так и ощутимые недостатки. Отличаются по стоимости, функционалу, а также опциями и характеристиками. Прежде, чем приобретать устройство, рекомендуется ознакомиться с рейтингом качественных товаров, понять какими они бывают.

Для чего ПЛК нужен? Чтобы определить, какой фирмы лучше продукция. Иметь возможность сопоставления данных с мнением покупателей, а также отзывами пользователей

На что обратить особое внимание, чтобы не допустить ошибки при выборе? На параметры операционной системы. Есть ощутимая разница между обслуживанием крупного предприятия и небольшого производства

Единственное ограничение – нельзя сделать такой продукт своими руками в домашних условиях. Тут не поможет даже пошаговая инструкция, так как оборудование такого типа относится к категории высокоточных и требует при изготовлении наличия специального оборудования, которое вряд ли найдется в доме. Однако при наличии определенного опыта и знаний допускается самостоятельная установка панели.

Главное назначение

Операторская панель обладает множеством функций, которые контролируют различные устройства. Прибор дает возможность быстро вводить и отображать интересующую информацию, а также задавать новые параметры. Такая возможность позволяет обмениваться информацией с компьютером, который находится на удаленном расстоянии, а также контроллером. Чтобы это осуществить, используется специальный порт, который размещается на приборе.

Для введения новых значений, применяется небольшая клавиатура, в некоторых моделях на ее смену пришел сенсорный экран с отзывчивым сенсором. Визуальная информация отображается при помощи специальных индикаторов, которые размещены на лицевой стороне. Обмен информацией осуществляется благодаря различным интерфейсам. Оператор может проводить настройку на значительном удалении от основного контроллера и не прерывать ход работы.

Операторская панель пользуется широким спросом, когда создается распределительная система. В этом случае пользователю необходимо постоянно следить за информацией и правильностью протекания сложного технологического процесса. Что бывает трудно осуществить стандартным способом.

Преимущества продукции

Широкая линейка размеров 

диагональ экрана от 5 до 21 «

Полноценный ПЛК на борту.

Высокие технические характеристики 

  • Мощный процессор Nvidia tegra 2
    2 ядра Cortex A9 * 1000 МГц;
  • 256 Мбайт ОЗУ;
  • 512 Мбайт системной флэш-памяти
  • до 128 Гбайт SDXC
  • 2 * RS485 с индивидуальной гальванической развязкой
  • 1 * Ethernet 10/100 Base-T
  • 1 * USB
  • ОС РВ Windows Embedded Compact 7 или Linux Angstrom LXDE

По настоящему промышленное
исполнение.

  • IP65 пылевлагозащита
  • ​Корпус из фрезерованного алюминия
  • Элементная база в промышленном исполнении
  • Высокая механическая прочность 
  • Без скрипов и люфтов
Легко расширяется.

До 8 тыс. каналов ввода-вывода при подключении модулей NL, NLS и NL-Ex

С учетом российских стандартов.

ГОСТ 51840-2001 
«Программируемые контроллеры»

Полная техническая поддержка от разработчиков

Подробная эксплуатационная документация на русском языке.

.

Широкие возможности программирования.

предустановленная среда CoDeSys 3.5 (для NLcon-CED)

Разработано и изготовлено в России

1 год гарантии

Конструкция

Операторская панель обычно представляет собой конструкцию, имеющую плоскую переднюю часть с дисплеем и/или органами управления, защищённую от негативного воздействия окружающей (агрессивной) среды и механического воздействия. Как правило, панель имеет небольшую глубину, что позволяет удобно разместить её на панели управления, пульте оператора, или на дверце шкафа, содержащего устройства автоматизации.

Внутреннее устройство панели в общих чертах аналогично устройству промышленного компьютера, с поправкой на особенности эксплуатации, применяемых в промышленности.

Типовая операторская панель имеет:

  • средства отображения информации: современная, как правило, в виде сенсорного текстового или графического экрана; ранее применялись всевозможные электронные индикаторы: электронные табло и группы ламп/светодиодов, позднее — ЖК-дисплеи;
  • технические средства, обеспечивающие выбор и ввод данных, а также навигацию по экранам: клавиатура, кнопки, сенсорный экран, встроенный или подключаемый джойстик или манипулятор;
  • интерфейсы связи, для осуществления обмена данными с другим оборудованием и системами (обычно посредством промышленной сети). Например, RS232, RS422, RS485, Ethernet.
  • для хранения операционной системы, программ управления объектом и поддержки проекта, имеется память, энергозависимая (ОЗУ) и энергонезависимая (например флеш-память).

Общая информация по сенсорным панельным контроллерам

Панели оператора для применения с контроллерами

Сенсорные приспособления относятся к категории бюджетных контроллеров. Представляют собой современное оборудование, которое применимо к классу интерфейса человек-машина.

Имеющиеся рекомендации:

  • ИТП и ЦТП;
  • управление хладоустановками, инкубаторами, термокамерами и другими климатическими приспособлениями;
  • применение в водозаборных системах;
  • установка в вентиляционных системах;
  • монтаж на территории котельных;
  • на конвейерах, станках и других автоматизированных установках локального типа;
  • мобильные и удаленные системы.

Отличительные характеристики:

  • работают на базе такой операционной системы как Linux;
  • возможность осуществления прямой работы с другими портами контроллеров (позволяет осуществить подключение устройств, которые имеют нестандартный интерфейс или тип);
  • действующие протоколы обмена – ОВЕН, ModBus (ASCII, RTU);
  • управление при помощи сенсорного экрана;
  • встроенные часы, показывающие реальное время;
  • возможность переключения режимов работы на программном уровне при использовании универсальных интерфейсов (RS-232/RS-485);
  • в корпусе может находиться ПЛК и графическая панель оператора;
  • на лицевой панели можно обнаружить место, предназначенное для подключения к сети;
  • доступ в интернет отсутствует;
  • применение единой среды программирования для алгоритмов управления и работы с программами визуализации;
  • собственная память, которую можно расширить при необходимости.

Модельный ряд имеет такие характеристики:

  1. Степень защиты – IP.
  2. Температурный режим – от 0 до +60 градусов.
  3. Напряжение – от 12 до 28 В.
  4. Мощность – максимальная 10 Вт.
  5. Корпус и лицевая панель выполнены из прочного пластика.
  6. Охлаждение – пассивное.

Правила эксплуатации:

  1. Необходимо соблюдать приемлемый температурный режим в помещении.
  2. Помещения и шкафы должны относиться к наивысшей взрывобезопасной категории. Категорически неприемлемо наличие газов и агрессивных паров.
  3. Не должно быть конденсата влаги. Максимальный показатель влажности воздуха при температуре +25 градусов – от 10 до 90%.
  4. Предел атмосферного давления – от 84 до 106,7 кПа.

Конструктивные особенности:

  1. Панель устройства изготовлена в виде щитка. Популярные производители выпускают собственные модели, которые разнятся по функциональным возможностям и габаритам.
  2. Для расширения количества точек для вывода и ввода, понадобится вспомогательный модуль (внешний) для каждого из используемых интерфейсов.

Характеристики

Можно выделить следующие важные характеристики панелей оператора:

  1. Тип и размер экрана. Экран может быть разного разрешения, начиная от миниатюрного 128×128 и кончая внушительным 1024×768. Экран может быть как монохромным, так и цветным, причём количество отображаемых цветов может варьироваться в диапазоне от 2 (монохромные панели) до более 16 млн (24 бит). Параметры отображения влияют на удобство восприятия информации и утомляемость обслуживающего персонала.
  2. Организация управления. Тут вариантов отнюдь немного: или с помощью прозрачного сенсорного экрана (емкостного или резистивного) или с помощью функциональных кнопок и манипуляторов, расположенных на фронтальной стороне. Возможен и комбинированный вариант — например к экрану, обрабатывающему команду программно добавляется кнопка аварийного останова процесса, действующая на уровне электрической схемы.
  3. Количество интегрированных сетевых интерфейсов и поддерживаемых протоколов связи (зависит только от программного обеспечения, устанавливаемого производителем). Современные панели имеют встроенную поддержку сразу нескольких коммуникационных протоколов, например, Modbus RTU/TCP, Profibus DP и/или Industrial Ethernet, которые можно настроить на одном или нескольких интегрированных сетевых интерфейсах.
  4. Степень защиты. Для фронтальной части это, как правило, IP65, для остальной части корпуса — IP20. Но бывают панели оператора со степенями защиты IP 67 со всех сторон. Как правило, наибольшее значение имеет степень защиты именно фронтальной части, что связанно с особенностью монтажа.
  5. Быстродействие процессора и объем встроенной Flash-памяти. Эти характеристики определяют максимальный объем прикладной программы визуализации и скорость обработки информации.
  6. Тип сенсорной матрицы. От данного параметра зависит точность позиционирования курсора на экране, а также время отклика экрана на нажатие.

Расширение функциональности HMI

Некоторые из наиболее интересных разработок в области HMI за последние годы были связаны с удаленным доступом. Современные панели часто включают в себя встроенные веб-серверы, которые позволяют просматривать экран на любых внешних устройствах, поддерживающих веб-браузер, таких как ноутбук, смартфон или планшет.

Встроенные серверы протокола передачи файлов (FTP) облегчают разработчикам удаленное обновление и резервное копирование конфигураций HMI. Наконец, некоторые HMI могут инициировать исходящие электронные письма, чтобы удаленно уведомлять пользователей о рабочем состоянии оборудования или предупреждениях.

Функции удаленного доступа могут расширить возможности автоматизации оборудования и могут стать решающим фактором при выборе HMI панели.

Панели оператора для применения с контроллерами

Где применяется и как подключается?

Некоторые предприятия оснащаются мощным компьютером и экраном, однако такое решение применимо только на крупных объектах, которые могут позволить высокие траты на вспомогательные устройства. Небольшим фабрикам покупать подобный продукт невыгодно, так как затраты не скоро себя окупят. А вот приобрести небольшое устройство со встроенной клавиатурой и дисплеем может каждый владелец. При этом эффективность не сильно уступает сложной вычислительной технике. Обучение нового оператора не займет много времени, так как в устройстве присутствуют только полезные функции.

Панель оператора может подключаться к различной системе в любой точке, главное чтобы хватило длины провода, но с этим проблем никогда не бывает. Устройство позволяет тщательно следить за изменением значения и вовремя предотвращать аварийные ситуации, которые могут возникать на производстве. Эффективность этого прибора доказана десятком лет и результат всегда положительный.

Также оборудование дает возможность поделить рабочих на несколько групп, каждая из которых будет отвечать за конкретный участок, от этого повысится эффективность операций. Безопасность такой конструкции находится на высоком уровне, так как, чтобы внести изменения, необходимо иметь специальный ключ или карту. Поэтому система защищена от вторжения третьих лиц, что позволяет предотвратить диверсии из-за ошибок неопытного оператора.

Заключение

Панель оператора является универсальным средством создания HMI в различных системах автоматизации. И сегодня, благодаря широкому функционалу и доступной цене, НMI-панели становятся все более популярными.

ТМ ONI предлагает высококачественное оборудование для автоматизации, включая HMI-панели (табл.), на базе которых можно создать интерфейс, способный удовлетворить даже специфические требования.

Таблица. Основные технические характеристики HMI-панелей ONI серии ETG

Панели оператора для применения с контроллерами

Панели оператора для применения с контроллерами

Панели оператора для применения с контроллерами

Панели оператора для применения с контроллерами

Артикул

ETG-CP-043

ETG-CP-070

ETG-CP-097

ETG-CP-121

ETG-CP-150

Экран, ”

4,3

7

9,7

12,1

15

Рабочая температура, °С

–20…+70

0…+50

0…+50

–20…+70

–20…+70

Корпус

Металл

Пластик

Пластик

Металл

Металл

CPU

Cortex A8 600 МГц

ROM/RAM, Мбайт

128/128

Тип подсветки

LED

Тип сенсора

4-проводной резистивный

Цветность, бит

24

USB-порт

USB-Host/USB-Slave

COM-порт

RS-232/RS-485

Ethernet, Мбит

10/100

Срок службы, ч

50 000

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Денис Серебряков/ автор статьи
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: