یک HMI در درجه اول یک رابط اپراتور است، در حالی که یک کامپیوتر صنعتی یا IPC، یک پلت فرم محاسباتی صنعتی با هدف عمومی است که می تواند نرم افزار HMI را همراه با پایگاه های داده، کلاینت های SCADA، ابزارهای گزارش دهی، برنامه های بینایی ماشین و نرم افزارهای دیگر اجرا کند. این تفاوت در نقش سیستم بیشتر از اندازه صفحه نمایش یا سرعت پردازنده مهم است.
هر دو دستگاه می توانند صفحه نمایش لمسی داشته باشند، با PLC ارتباط برقرار کنند و گاهی اوقات تقریباً یکسان به نظر می رسند. سوال بهتر این نیست که "کدام دستگاه قدرتمندتر است؟" این است که "این دستگاه در معماری کنترل چه کاری باید انجام دهد؟"
پاسخ سریع
- یک را انتخاب کنیدHMIزمانی که نیاز اصلی، نظارت و کنترل اختصاصی اپراتور یک ماشین یا PLC باشد.
- زمانی که سیستم باید چندین برنامه نرم افزاری را اجرا کند، حجم بیشتری از داده ها را پردازش کند، به پایگاه های داده متصل شود یا با سیستم های سطح کارخانه یکپارچه شود، یک رایانه شخصی صنعتی انتخاب کنید.
- هنگامی که اپراتورها به یک رابط محلی قابل اعتماد نیاز دارند، از هر دو استفاده کنید، در حالی که یک رایانه مرکزی گزارش، تجزیه و تحلیل، SCADA یا یکپارچه سازی داده ها را مدیریت می کند.
HMI در مقابل کامپیوتر صنعتی در یک نگاه
|
عامل |
HMI |
کامپیوتر صنعتی |
|
نقش اصلی |
رابط اپراتور |
پلت فرم محاسبات صنعتی |
|
استفاده معمولی از PLC |
تجسم، دستورات، هشدارها، دستور العمل ها |
پردازش داده ها، یکپارچه سازی نرم افزار، برنامه های کاربردی پیشرفته |
|
قدرت پردازش |
معمولا کم تا متوسط |
معمولا متوسط به بالا |
|
سیستم عامل |
تعبیه شده یا خاص فروشنده |
معمولا مبتنی بر ویندوز یا لینوکس است |
|
انعطاف پذیری نرم افزار |
تمرکز بر توابع HMI |
بالا، بسته به سیستم عامل و سخت افزار |
|
ثبت داده ها |
پایه تا متوسط، وابسته به مدل |
مناسب برای پایگاه داده های بزرگتر و مورخان |
|
ادغام SCADA یا MES |
در برخی از پلتفرم ها امکان پذیر است |
برای ادغام پیچیده مناسب تر است |
|
قابلیت اتصال |
معمولا PLC متمرکز است |
PLC به علاوه اتصال IT و OT گسترده تر |
|
تعمیر و نگهداری |
معمولا ساده تر |
معمولاً به تعمیر و نگهداری سیستم عامل و نرم افزار بیشتری نیاز دارد |
|
هزینه اولیه |
اغلب پایین تر |
اغلب بالاتر |
|
مقیاس پذیری |
متوسط |
بالا |
|
بهترین تناسب |
رابط ماشین اختصاصی |
سیستم فشرده نرم افزار و داده |
جدول نباید به عنوان "IPC بهتر است" خوانده شود. قدرت پردازش اضافی فقط زمانی ارزش ایجاد می کند که برنامه به آن نیاز داشته باشد. یک HMI اختصاصی ممکن است انتخاب بهتری باشد زیرا متمرکز است و نگهداری آن آسان تر است.
HMI چیست و چه نقشی دارد؟
رابط ماشین انسانی به اپراتورها راه بصری برای تعامل با ماشین یا فرآیند خودکار می دهد. مقادیر کنترلر را نمایش می دهد و به اپراتورهای مجاز اجازه می دهد مقادیر انتخاب شده را دوباره بنویسند.
توابع اصلی HMI
کارهای معمولی HMI شامل نمایش وضعیت ماشین، تایید آلارم ها، تغییر نقاط تنظیم، انتخاب دستور العمل ها، مشاهده روندها، بررسی تعداد تولید، و صدور دستورات مجاز شروع یا توقف است.
در یک ماشین بسته بندی، PLC توالی را اجرا می کند و تجهیزات را کنترل می کند. HMI به اپراتور این امکان را می دهد که دستور غذا را انتخاب کند، آلارم ها را ببیند، پارامترهای مجاز را تنظیم کند و تولید را بررسی کند. اگر این تمام نیاز باشد، IPC ممکن است بدون بهبود کار اپراتور هزینه اضافه کند.
برای پانل های جدید یا جایگزینی، به CHENTUO مراجعه کنیدمحصولات صنعتی HMIدر بین برندهای اصلی اتوماسیون
جایی که یک HMI در یک سیستم PLC قرار دارد
یک معماری ساده به این صورت است:
سنسورها و درایوها ↔ PLC ↔ HMI
PLC معمولاً منطق کنترل هسته را اجرا می کند. HMI تگ های انتخاب شده را می خواند و دستورات مجاز یا نقاط تنظیم را به عقب می نویسد.
اگر می‌خواهید توضیح عمیق‌تری درباره نقش‌های PLC، HMI و لایه نظارتی داشته باشید، راهنمای موجود ما را ببینید:PLC در مقابل HMI در مقابل SCADA: چگونه آنها با هم کار می کنند.این مقاله با تمرکز بر انتخاب HMI در مقابل IPC به جای تکرار معماری کامل PLC، HMI و SCADA، عمداً جهت متفاوتی را در پیش می گیرد.
کامپیوتر صنعتی چیست؟
کامپیوتر صنعتی کامپیوتری است که برای استقرار صنعتی طراحی شده است. در مقایسه با HMI اختصاصی، معمولاً محیط محاسباتی گسترده‌تری و آزادی بیشتری برای نصب برنامه‌ها فراهم می‌کند.
IPC ممکن است نرم‌افزار HMI یا SCADA، پایگاه‌های داده SQL، ابزارهای گزارش‌دهی، بینایی ماشین، مورخان یا برنامه‌های کاربردی لبه را اجرا کند. زمانی مفید می شود که دستگاه باید بیش از ارائه یک صفحه اپراتور محلی انجام دهد.
کامپیوتر صنعتی در مقابل کامپیوتر تجاری
کلمه "صنعتی" یک مشخصات کامل نیست. بسته به مدل، IPC ممکن است خنک کننده بدون فن، نصب صنعتی، قابلیت دمای بیشتر، مقاومت در برابر لرزش، در دسترس بودن طولانی تر و رابط های اضافی را ارائه دهد.
برگه داده واقعی را برای دما، قدرت، حفاظت از نفوذ، لرزش، نصب، ذخیره سازی و گزینه های ارتباطی بررسی کنید.
جایی که HMI، PLC و IPC در همان معماری اتوماسیون قرار می گیرند
HMI، PLC و IPC سه دستگاه قابل تعویض نیستند. آنها معمولاً مشکلات مختلفی را حل می کنند.
PLC: کنترل قطعی
PLC ورودی ها را می خواند، منطق کنترل را اجرا می کند و خروجی ها را به روز می کند. مسئول توالی کنترل ماشین یا فرآیند است.
HMI: تعامل اپراتور
HMI تگ‌های PLC و حالت‌های ماشین را به اطلاعاتی تبدیل می‌کند که اپراتورها می‌توانند آنها را بفهمند و روی آنها عمل کنند. ارزش آن یک رابط اپراتور متمرکز و قابل نگهداری است.
IPC: محاسبات و ادغام
IPC زمانی مفید می شود که سیستم به نرم افزار و لایه داده گسترده تری نیاز داشته باشد:
PLC → IPC → پایگاه داده SQL / SCADA / MES / گزارش
ممکن است اطلاعات را از چندین کنترلر جمع‌آوری کند، تاریخچه تولید را ذخیره کند، برنامه‌ها را اجرا کند یا با سیستم‌های سطح بالا تبادل داده کند.
قابلیت ارتباط در اینجا حیاتی است. یک پورت اترنت به تنهایی تضمین نمی کند که یک دستگاه بتواند با یک PLC خاص ارتباط برقرار کند. پروتکل واقعی و درایور نرم افزار باید پشتیبانی شوند. برای مقایسه پروتکل عمیق تر، ما را ببینیدمقایسه پروتکل های ارتباطی PLCراهنمای
آنها می توانند با هم کار کنند
یک ماشین می تواند از یک HMI محلی برای عملیات استفاده کند در حالی که داده های تولید را برای گزارش گیری متمرکز به IPC ارسال می کند. در سیستم های بزرگتر، جداسازی این نقش ها اغلب عملی تر است.
7 تفاوت کلیدی بین HMI و کامپیوتر صنعتی
1. نقش سیستم
با کاری که دستگاه باید انجام دهد شروع کنید.
اگر الزام این است که "اپراتورها باید مقادیر PLC را نظارت و تغییر دهند"، یک HMI نقطه شروع طبیعی است. اگر شرط این است که "سیستم باید چندین برنامه نرم افزاری را اجرا کند، داده ها را ذخیره کند و با سیستم های دیگر ادغام شود"، IPC را ارزیابی کنید.
این تمایز بیشتر از مقایسه CPUها در ابتدا مفید است.
2. پردازش و حجم کار داده ها
تجسم، آلارم ها، دستور العمل ها و وضعیت ماشین معمولاً به محاسبات کلاس PC نیاز ندارند. بینایی ماشین، پایگاه داده های بزرگ، تجزیه و تحلیل، چندین برنامه، یا ثبت حجم بالا می توانند IPC را توجیه کنند. پردازنده، حافظه و ذخیره سازی باید با حجم کاری واقعی مطابقت داشته باشند.
3. نرم افزار و سیستم عامل
یک HMI اختصاصی معمولاً از یک محیط مهندسی فروشنده و زمان اجرا HMI استفاده می کند. این می تواند انعطاف پذیری را کاهش دهد، اما همچنین می تواند استقرار و نگهداری را قابل پیش بینی تر کند.
IPC معمولاً یک محیط ویندوز یا لینوکس را فراهم می کند و می تواند نرم افزار شخص ثالث گسترده تری را پشتیبانی کند. این انعطاف‌پذیری همچنین ممکن است مسئولیت‌های دیگری از جمله مجوز نرم‌افزار، به‌روزرسانی‌های سیستم عامل، پشتیبان‌گیری، سازگاری برنامه‌ها و مدیریت امنیت سایبری را به همراه داشته باشد.
بپرسید که پروژه باید کدام نرم افزار را اجرا کند و چه کسی آن را حفظ خواهد کرد.
4. PLC و اتصال به شبکه
سازگاری پروتکل بیشتر از تعداد پورت ها اهمیت دارد.
اتصالات صنعتی رایج شامل اترنت، RS 232، RS 485، Modbus TCP یا RTU، PROFINET، EtherNet/IP، و OPC UA است. پشتیبانی واقعی بسته به مدل سخت افزاری و درایور نرم افزار متفاوت است.
هنگام تعویض HMI، مدل و پروتکل PLC را قبل از سفارش بررسی کنید. یک پورت اترنت به طور خودکار ارتباط سازگار را تضمین نمی کند.
5. ثبت داده ها و یکپارچه سازی سیستم
یک HMI ممکن است روندها، تاریخچه هشدار، ذخیره سازی دستور العمل و ثبت داده های محلی را ارائه دهد. برای یک دستگاه، این ممکن است کافی باشد.
IPC زمانی جذاب‌تر می‌شود که داده‌های تولید باید از چندین PLC جمع‌آوری شود، در SQL یا تاریخدان ذخیره شود، به نرم‌افزار MES یا ERP منتقل شود یا برای گزارش‌دهی متمرکز استفاده شود.
بعد از مشاهده اپراتور، بپرسید که داده ها باید کجا بروند. اگر باید وارد پایگاه های داده، گزارش، تجزیه و تحلیل یا سیستم های سازمانی شود، IPC نقش روشن تری دارد.
6. نگهداری، امنیت و چرخه حیات
یک HMI اختصاصی معمولا دارای یک محیط نرم افزاری باریک تر است. IPC ممکن است خدمات، برنامه‌های کاربردی، حساب‌های کاربری و اتصالات شبکه بیشتری را در معرض دید قرار دهد، بنابراین برنامه نگهداری می‌تواند بیشتر درگیر شود.
برای هر دو دستگاه، پشتیبان‌گیری پروژه، در دسترس بودن جایگزین، پشتیبانی نرم‌افزار و سرعت بازیابی سیستم پس از خرابی را بررسی کنید.
یک سوال مفید برای خرید این است: "اگر این واحد پنج سال بعد از کار بیفتد، آیا می توانیم سخت افزار سازگار با برنامه و منبع را بدون طراحی مجدد پنل بازیابی کنیم؟"
7. هزینه و کل هزینه مالکیت
قیمت خرید تنها بخشی از تصمیم است. هزینه کل همچنین شامل نرم افزار، مهندسی، آموزش، راه اندازی، پشتیبان گیری، قطعات یدکی، خرابی و مهاجرت آینده است.
یک HMI اختصاصی ممکن است هزینه اولیه کمتر و بار تعمیر و نگهداری کمتری برای رابط ماشین ساده داشته باشد. یک IPC ممکن است هزینه بیشتری برای استقرار داشته باشد، اما زمانی که یک پلتفرم جایگزین چندین تابع محاسباتی یا داده جداگانه شود، می تواند مقرون به صرفه باشد.
چه زمانی باید HMI را انتخاب کنید؟
یک HMI را زمانی انتخاب کنید که اکثر شرایط زیر درست باشد:
- برنامه بر روی یک ماشین یا تعداد محدودی از کنترلرها متمرکز شده است.
- اپراتورها عمدتاً به وضعیت، آلارم ها، دستور العمل ها، نقاط تنظیم و دستورات مجاز نیاز دارند.
- هیچ نیازی به پایگاه داده پیچیده یا نرم افزار تحلیلی وجود ندارد.
- تیم تعمیر و نگهداری در حال حاضر از اکوسیستم HMI و PLC پشتیبانی می کند.
- بازیابی و جایگزینی ساده مهم است.
- این پروژه به هزینه مهندسی و چرخه عمر حساس است.
برای یک ماشین بسته بندی که توسط یک PLC کنترل می شود، یک HMI اختصاصی اغلب تمیزترین راه حل است. اگر برنامه به SQL، ماشین بینایی یا چندین برنامه رایانه شخصی نیاز نداشته باشد، IPC می تواند پیچیدگی غیر ضروری باشد.
چه زمانی باید یک کامپیوتر صنعتی را انتخاب کنید؟
هنگامی که چندین مورد از این الزامات با هم ظاهر می شوند، یک رایانه شخصی صنعتی را انتخاب کنید:
- چندین برنامه نرم افزاری باید روی یک پلتفرم اجرا شوند.
- پروژه به SQL، مورخ، گزارش دقیق یا مجموعه داده های بزرگ نیاز دارد.
- داده های چند PLC باید جمع شوند.
- بینایی ماشین یا تجزیه و تحلیل پیشرفته مورد نیاز است.
- این سیستم به یکپارچگی گسترده تری با SCADA، MES، ERP یا خدمات راه دور نیاز دارد.
- توسعه نرم افزار در آینده یک نیاز مهم طراحی است.
یک خط تولید با چندین PLC ممکن است از IPC برای جمع آوری داده ها، ذخیره آن در پایگاه داده و ارائه اطلاعات به MES استفاده کند. این برنامه به یک مشکل محاسباتی و یکپارچه سازی تبدیل شده است، نه صرفاً یک مشکل نمایش.
چه زمانی باید از HMI و IPC استفاده کنید؟
سیستم های بزرگتر اغلب از جداسازی عملیات محلی از محاسبات متمرکز سود می برند.
سه ماشین را تصور کنید که هر کدام HMI خاص خود را دارند. اپراتورها می توانند به اجرا، عیب یابی و تنظیم مجدد هر دستگاه به صورت محلی ادامه دهند. در همان زمان، IPC مرکزی داده ها را از هر سه PLC برای گزارش، تجزیه و تحلیل یا SCADA جمع آوری می کند.
این زمانی کار می کند که عملیات محلی نباید به یک ایستگاه کاری مرکزی بستگی داشته باشد، در حالی که مدیریت تولید هنوز به داده های گسترده کارخانه نیاز دارد. HMI و IPC در اینجا مکمل یکدیگر هستند.
کامپیوتر پنل صنعتی کجا قرار می گیرد؟
یک کامپیوتر پنل صنعتی یک نمایشگر را با یک کامپیوتر صنعتی در یک صفحه نمایشگر ترکیب می کند. این می تواند شبیه به HMI به نظر برسد، اما هدف طراحی متفاوتی دارد.
یک HMI اختصاصی در درجه اول یک پلت فرم رابط اپراتور است. یک کامپیوتر پنل در درجه اول یک کامپیوتر صنعتی با نمایشگر یکپارچه است. اگر برنامه به صفحه نمایش لمسی به همراه نرم افزار ویندوز یا لینوکس، برنامه های کاربردی سفارشی، دسترسی به پایگاه داده یا زمان اجرای HMI مبتنی بر رایانه نیاز دارد، یک رایانه پنل می تواند یک گزینه عملی باشد.
همچنین مسئولیت نگهداری و امنیت سایبری یک سیستم مبتنی بر رایانه شخصی را به همراه دارد، بنابراین به طور خودکار HMI بهتری نیست.
جایگزینی HMI موجود: HMI دیگر یا IPC؟
برای بسیاری از تیم‌های تعمیر و نگهداری و تدارکات، این سوال کاربردی‌تر از انتخاب ماشین جدید است.
اگر یک HMI نصب شده خراب شود یا منسوخ شود، انتقال به IPC به طور خودکار ارتقاء نیست. زمانی که برنامه همچنان نیاز را برآورده می‌کند، PLC و پروتکل بدون تغییر باقی می‌مانند، جایگزینی سازگار وجود دارد، و زمان از کار افتادگی در اولویت است، HMI را حفظ کنید.
زمانی که پروژه نوسازی نیازمندی‌های جدیدی مانند جمع‌آوری متمرکز داده‌ها، گزارش SQL، چندین برنامه نرم‌افزاری، بینایی ماشین، یا یکپارچه‌سازی در چندین ماشین را ارائه می‌کند، یک IPC را در نظر بگیرید.
قبل از تعویض سخت افزار، اطلاعات زیر را جمع آوری کنید:
- مارک HMI موجود و شماره مدل دقیق
- مارک PLC و مدل دقیق
- پروتکل ارتباطی و پورت فیزیکی
- نسخه پشتیبان پروژه HMI و نسخه نرم افزار، در صورت وجود
- اندازه صفحه نمایش و ابعاد برش پانل
- منبع تغذیه
- کابل ها و کانکتورهای موجود
- الزامات زیست محیطی
- تعداد و تاریخ تحویل مورد نیاز
برای سیستم های مبتنی بر زیمنس، می توانید به راهنمای ما نیز مراجعه کنیدبرقراری ارتباط بین HMI زیمنس و PLC.
برای یک پنل نصب شده، با "کدام HMI جدیدتر است؟" شروع نکنید؟ با سازگاری شروع کنید. CHENTUO گزینه‌های HMI را در دسته‌های زیمنس، آلن بردلی، میتسوبیشی، امرون، اشنایدر و ABB برای بحث‌های تطبیق و جایگزینی مدل فهرست می‌کند.
درخت تصمیم HMI در مقابل IPC
از این به عنوان ابزار انتخاب اولین پاس استفاده کنید:
1. آیا کار اصلی نظارت PLC محلی و کنترل اپراتور است؟
بله: با HMI شروع کنید.
خیر: به مرحله 2 ادامه دهید.
2. آیا دستگاه باید چندین برنامه رایانه شخصی، پایگاه داده، ویژن یا تجزیه و تحلیل را اجرا کند؟
بله: IPC را ارزیابی کنید.
خیر: به مرحله 3 ادامه دهید.
3. آیا به یک صفحه نمایش لمسی به اضافه یک سیستم عامل رایانه شخصی و نرم افزار سفارشی نیاز دارید؟
بله: یک کامپیوتر پنل صنعتی را ارزیابی کنید.
نه: HMI ممکن است انتخاب ساده‌تری باشد.
4. آیا اپراتورها به کنترل ماشین محلی نیاز دارند در حالی که مدیریت به داده های متمرکز نیاز دارد؟
بله: از پانل های محلی HMI به اضافه یک لایه مرکزی IPC یا SCADA استفاده کنید.
5. آیا این یک پروژه جایگزین است؟
بله: قبل از تغییر معماری، PLC، پروتکل، پشتیبان پروژه، قطع پنل، منبع تغذیه و سازگاری نرم افزار موجود را بررسی کنید.
از درخت به عنوان صفحه اولیه استفاده کنید، سپس مشخصات مدل واقعی و نرم افزار پشتیبانی شده را تأیید کنید.
چک لیست خریدار قبل از انتخاب HMI یا IPC
قبل از درخواست پیشنهاد، جزئیات پروژه را آماده کنید:
برنامه
- یک دستگاه، خط تولید، یا سیستم سطح کارخانه؟
- رابط اپراتور محلی یا نظارت متمرکز؟
- چند PLC درگیر است؟
PLC و ارتباطات
- مارک و مدل PLC
- پروتکل مورد نیاز
- اترنت، RS 232، RS 485 یا سایر رابط‌ها
نمایش
- اندازه و وضوح صفحه نمایش
- ملزومات لمسی
- ابعاد نصب و برش پانل
نرم افزار
- زمان اجرا HMI
- مورد نیاز ویندوز یا لینوکس
- SCADA، SQL، گزارش، چشم انداز یا برنامه های کاربردی دیگر
محیط زیست
- دمای عملیاتی
- قرار گرفتن در معرض گرد و غبار یا رطوبت
- لرزش
- حفاظت از ورود مورد نیاز
چرخه حیات و تجاری
- پروژه جدید یا جایگزین
- پشتیبان پروژه موجود است؟
- مقدار
- مقصد
- تاریخ تحویل مورد نیاز
- مارک های جایگزین قابل قبول هستند؟
این یک درخواست عمومی را به مشخصاتی تبدیل می کند که می تواند برای سازگاری بررسی شود.
توصیه نهایی: HMI یا کامپیوتر صنعتی؟
یک را انتخاب کنیدHMIهنگامی که به یک رابط اپراتور اختصاصی و قابل نگهداری برای نظارت PLC و کنترل ماشین نیاز دارید.
زمانی که پروژه اساساً یک نرم افزار، پردازش داده یا پلت فرم یکپارچه سازی است، یک رایانه شخصی صنعتی را انتخاب کنید.
هنگامی که اپراتورهای محلی نیاز به دسترسی ماشین مستقل دارند، هر دو را انتخاب کنید، در حالی که کارخانه به گزارش متمرکز، SCADA، توابع تاریخ نگار یا تجزیه و تحلیل نیز نیاز دارد.
اگر پروژه شما به HMI اشاره دارد، برند، مدل، پروتکل، نمایشگر و الزامات جایگزینی صحیح را شناسایی کنید. ما را مرور کنیددسته محصول HMIیاالزامات خود را برای یک نقل قول ارسال کنید. برای درخواست تعویض، مدل HMI، مدل PLC، پروتکل، مقدار، مقصد، و در صورت امکان تابلوی نام یا پانل عکس ها را وارد کنید.
سوالات متداول
تفاوت اصلی بین HMI و کامپیوتر صنعتی چیست؟
آیا کامپیوتر صنعتی می تواند جایگزین HMI شود؟
آیا HMI بدون PLC می تواند کار کند؟
آیا کامپیوتر صنعتی می تواند نرم افزار HMI را اجرا کند؟
کدام یک برای کنترل PLC بهتر است، HMI یا PC صنعتی؟
برای جایگزینی HMI موجود به چه اطلاعاتی نیاز دارم؟
