Desarrollo de interfaces de automatización, HMI y OIT

Las HMI y otros dispositivos de interfaz de operador están diseñados para funcionar en entornos hostiles y combinan los mejores elementos de las interfaces tradicionales con tecnologías modernas disponibles comercialmente.

Los sistemas de automatización de procesos y máquinas industriales deben monitorear las condiciones, emitir comandos a los equipos y coordinar el control. Los desarrolladores implementan estas funciones combinando una amplia gama de tecnologías de automatización industrial, como sensores e instrumentos, módulos de entrada/salida (E/S) y controles digitales. Sin embargo, incluso las máquinas más avanzadas no funcionan por sí solas, lo que significa que se debe proporcionar algún tipo de interfaz de operador con el sistema de automatización.

Los dispositivos electrónicos que permiten a los operadores comunicarse con los sistemas automatizados se denominan en conjunto interfaz hombre-máquina (HMI)… A veces se pueden invocar dispositivos más especializados integrados en una plataforma informática que no sea una PC terminal de interfaz de operador (OIT).

La integración de terminales HMI y OIT en sistemas de automatización es fundamental por muchas razones. Ofrecen muchas más opciones de interfaz que las unidades de panel simples y, si es necesario realizar cambios, la HMI o la OIT generalmente se pueden reconfigurar o reprogramar a un costo menor.

Sin embargo, esta funcionalidad extendida de la interfaz del operador todavía tiene algunos inconvenientes y aumenta el costo de la HMI y complica su mantenimiento. Para superar estas deficiencias, las últimas HMI están diseñadas con soluciones tradicionales probadas que utilizan las últimas tecnologías disponibles comercialmente.

Debilidades de los terminales HMI y OIT tradicionales

La primera generación de HMI y OIT se diseñó para permitir a los usuarios iniciar y detener dispositivos, comprender el funcionamiento del sistema y realizar cambios.

A lo largo de los años, se han agregado funciones como registro de alarmas y eventos, almacenamiento de datos históricos y tendencias. Las configuraciones de terminales HMI y OIT se pueden copiar y guardar, y los nuevos dispositivos se pueden implementar con relativa rapidez si el dispositivo original está dañado o fuera de servicio.

Con capacidades de red mejoradas, especialmente Ethernet y Wi-Fi, las HMI ya no necesitan instalarse muy cerca de los recursos. Se pueden instalar múltiples HMI en una ubicación adecuada, como una sala de control, un automóvil y oficinas.

Estos HMI, junto con los terminales OIT, tenían muchas ventajas sobre los paneles cableados, pero también tenían varias desventajas.

Los ejemplos incluyen lo siguiente:

• limitaciones impuestas por hardware y software especiales,
• altos costos iniciales,
• costos continuos de mantenimiento y conservación,
• complejidad y coste de la gestión de licencias,
• formación costosa de técnicos y operadores,
• la complejidad de integrar múltiples plataformas,
• tecnologías atrasadas.

Los terminales de interfaz de operador, típicamente sistemas ad hoc y cerrados, están siendo reemplazados rápidamente por alternativas más abiertas. Todas las imágenes cortesía de Opto 22

Es probable que las terminales OIT especializadas utilicen hardware y software especiales.Los fabricantes ofrecen estos dispositivos para proporcionar un control adecuado de la interfaz del sistema de gestión en un diseño relativamente autónomo.

Debido a que los dispositivos están diseñados específicamente para el mercado industrial, no pueden cosechar los beneficios comerciales en la medida en que se usan típicamente para productos electrónicos de consumo y, por lo tanto, son más caros en términos de relación precio/calidad. Sin embargo, tradicionalmente están diseñados para entornos industriales y proporcionan una solución práctica y fiable.

Debido a la disponibilidad de HMI basadas en PC más avanzadas, este equipo se percibe como una buena relación calidad-precio en comparación con las soluciones anteriores y brinda al usuario flexibilidad y conectividad. Sin embargo, una de las desventajas era la mayor necesidad de servicio y mantenimiento continuos.

Los usuarios ahora esperan gráficos perfectos, actualizaciones gratuitas frecuentes y mejoras en el sistema operativo y las aplicaciones del dispositivo.

La electrónica de consumo avanzada ha llevado a los usuarios finales a confiar en HMI multimedia e intuitiva en todo tipo de dispositivos con acceso móvil conveniente. Diseñado para conectividad Ethernet y USB, el complemento Groov Edge permite a los desarrolladores crear aplicaciones basadas en datos y conectividad para dispositivos automatizados e Internet de las cosas (IoT).

Sin embargo, la innovación en el mercado industrial ha sido algo más lenta, ya que es relativamente pequeña en comparación con el mercado de consumo mucho más grande, sin mencionar que es mucho más conservador que el mercado de productos electrónicos personales de alta gama.

Nuevas tecnologías HMI

La última generación de HMI aborda cada una de estas deficiencias adaptando tecnologías comerciales, incorporando y aprovechando las mejores características de las generaciones anteriores de terminales HMI y OIT.

Posibles beneficios:

Tecnología de código abierto: idealmente, una HMI moderna combina la confiabilidad y la facilidad de uso de una terminal OIT tradicional con el rendimiento y el costo de una HMI basada en PC.

Esta combinación es posible si la plataforma de hardware se basa en un sistema operativo en tiempo real de código abierto, como Linux, que no requiere costos de adquisición ni tarifas de licencia.

Los componentes intercambiables en caliente que ocupan poco espacio pueden hacer que esta plataforma sea fácil de operar. El hardware bien diseñado permite su uso incluso en entornos industriales hostiles al mismo tiempo que proporciona un rendimiento de clase PC.

Configuración disponible: la personalización es posible, pero no obligatoria, ya que los equipos HMI modernos incluyen funciones estándar integradas para satisfacer la mayoría de las necesidades.

El software de PC para la configuración de HMI es asequible y no requiere restricciones en las tarifas de licencia. El usuario final puede concentrarse en usar la HMI donde sea más apropiado sin preocuparse por el marcado o la limitación del tiempo de ejecución.

Facilidad de uso: un conjunto de opciones de desarrollo hace que la HMI avanzada sea fácilmente accesible para que los nuevos desarrolladores construyan aplicaciones básicas, pero se puede ampliar completamente para que los programadores experimentados desarrollen sus propias aplicaciones con acceso seguro adicional al shell.

Los OEM a menudo necesitan esta flexibilidad para programar algoritmos orientados a máquinas e incluso algoritmos personalizados en C/C++, Python y otros lenguajes.

Pantalla integrada y puertos flexibles: la pantalla integrada disponible en algunos dispositivos puede ser más que suficiente HMI para muchas aplicaciones, aunque la conexión HDMI permite usar una pantalla local más grande si es necesario. Además, los múltiples puertos Ethernet y USB y los módulos de E/S facilitan la conexión a cualquier dispositivo o sistema operativo.

Conectividad de red y en la nube: las HMI modernas pueden proporcionar aún más potencia cuando los usuarios utilizan conectividad de red y en la nube. Los datos se pueden compartir de forma segura entre bases de datos y sistemas, y la visualización de HMI se puede extender a cualquier computadora o dispositivo móvil autorizado que pueda alojar un navegador web. .

Dispositivos móviles: la movilidad es otro elemento clave de las HMI modernas. Una vez que la unidad base está instalada y configurada, cualquier dispositivo móvil puede conectarse de manera segura y convertirse en otra interfaz hombre-máquina, brindando a los técnicos y operadores una mayor flexibilidad. Los desarrolladores pueden concentrarse más en mantener y administrar la HMI mientras eliminan el costo y la complejidad de las plataformas subyacentes.

La última generación de HMI combina las mejores características de los productos tradicionales con modernas tecnologías de redes, software y hardware de código abierto para hacer frente a estos desafíos.

Debido a que estas nuevas HMI se pueden conectar en red e implementar en cualquier dispositivo móvil típico de manera fácil y transparente, los usuarios finales están descubriendo que la tecnología avanzada satisface sus necesidades a un precio que pueden pagar.

Benson Hoagland, vicepresidente de marketing, Opto 22 (una empresa de fabricación que se especializa en productos de hardware y software para automatización industrial, monitoreo remoto y adquisición de datos).