HMI là gì? Ứng dụng của thiết bị HMI

HMI là thiết bị tự động hóa được ứng dụng rất nhiều trong các máy móc, hệ thống sản xuất của các nhà máy. Vậy HMI là gì? ứng dụng của thiết bị HMI ra sao? Khi lựa chọn thiết bị này, bạn cần quan tâm đến những thông số nào?

HMI là gì ?

HMI là một cụm từ viết tắt của Human Machine Interface, là một thiết bị được ứng dụng tích hợp trong các loại máy móc hay thiết bị. Cho phép người sử dụng có thể giao tiếp với máy móc và thiết bị đó thông qua một màn hình cảm ứng hay là nút bấm. Nói một cách tổng quát hơn thì hầu hết các loại máy móc cho phép chúng ta tinh chỉnh, giao tiếp, ra lệnh và điều khiển thông qua 1 màn hình thì đều được ứng dụng thiết bị HMI.

Nguyên lý hoạt động của HMI

Như đã nói ở trên, HMI là giao diện vận hành của máy và người thông qua PLC (Programmable Logic Controller). Các thiết bị này được kết nối với nhau bằng các cáp tín hiệu.

Người dùng sẽ thao tác nhấn nút trên màn hình hoặc thực hiện việc cài đặt thông số thì các tín hiệu sẽ được gửi về PLC. Lúc này PLC sẽ điều khiển dây chuyền, máy móc hoạt động.

Và quá trình ngược lại nghĩa là các máy móc, dây chuyền sẽ gửi tín hiệu phản hồi, trạng thái hoạt động hoặc những thông số có liên quan sẽ hiển thị lên màn hình HMI.Thông qua các PLC. Lúc này, người dùng có thể điều khiển và giám sát toàn bộ quá trình. Nếu sai sót hoặc sự cố xảy ra, người ta có thể kịp thời điều chỉnh để tránh tổn thất.

Cấu tạo và các chức năng của HMI

HMI ứng dụng trong công nghiệp chuẩn sẽ được tích hợp cổng kết nối, thiết bị kết hợp, thiết bị ngoại vi kết hợp với các chương trình đã được viết, thiết kế trên giao diện màn hình có đầy đủ các thông số đã được lập trình và cài đặt sẵn từ ban đầu. Người dùng chỉ cần quan sát và theo dõi HMI là đã có thể nắm được tổng quát hoạt động của các máy móc thiết bị.

HMI sẽ bao gồm 3 phần: Phần cứng, phần mềm, truyền thông. Nó được thiết kế để kết nối với nhau tạo nên 1 thiết bị hoàn chỉnh:

Cấu tạo chức năng phần cứng

Phần cứng của HMI sẽ bao gồm rất nhiều linh kiện, chi tiết như:

+ Các phím bấm.

+ Màn hình: Hầu hết các hãng đều đổi mới thiết kế màn hình theo dạng một smart phone, tích hợp chức năng cảm ứng. Người dùng chỉ cần chạm tay vào màn hình và thực hiện các thao tác điều khiển. Nó tương tự như việc chúng ta sử dụng điện thoại thông minh hằng ngày.

Ngoài chức năng tương tác để thực hiện thì màn hình còn giúp hiển thị các trạng thái cũng như những tín hiệu thông báo về hoạt động của thiết bị hay máy móc. Nó phụ thuộc rất nhiều vào việc người lập trình cod ban đầu, nhu cầu sử dụng.

+ Chip: Nó đóng vai là CPU của màn hình.

+ Thiết bị bộ nhớ chương trình và lưu trữ gồm các bộ phận: Ram, rom, EPROM/Flash.

Cấu tạo chức năng phần mềm

Phần mềm của HMI sẽ bao gồm:

+ Các lệnh và các hàm

+ Các công cụ mô phỏng

+ Một số phần mềm phát triển

+ Các công cụ kết nối, công cụ nạp và công cụ gỡ rối chương trình

+ Các công cụ xây dựng HMI

Truyền thông

Truyền thông sẽ bao gồm cả 2 phần đó là các cổng truyền thông, giao thức truyền thông:

+ Giao thức truyền thông phổ biến gồm: CANbus, MPI, PPI, PROFIBUS, Modbus…

+ Cổng truyền thông gồm USB, RS232, Ethernet, RS485.

Tùy thuộc vào model cũng như thiết kế của từng hãng sản xuất mà HMI sẽ có những đặc điểm riêng. Chính vì thế mà khách hàng cần phải cân nhắc trước khi mua mới để sử dụng hoặc thay thế nhất là khi có sự xâm nhập của hmi giá rẻ tràn lan trên thị trường ngày nay.

Các loại HMI hiện nay có những ưu và nhược điểm ra sao?

Do sự phát triển của công nghệ thông tin và công nghệ vi điện tử mà việc ứng dụng thiết bị HMI ngày nay sử dụng các thiết bị tối ưu hơn so với trước đây.

1. Thiết bị HMI truyền thống

– Nhập thông tin: công tắc chuyển mạch và nút bấm

– Xuất thông tin: còi, đèn báo, đồng hồ đo, các bộ tự ghi bằng giấy

• Nhược điểm của thiết bị HMI truyền thống:

– Thông tin không đầy đủ và thiếu chính xác

– Độ tin cậy và ổn định thấp

– Khả năng lưu trữ thông tin bị hạn chế

– Độ phức tạp cao và rất khó để mở rộng hệ thống

2. Thiết bị HMI hiện đại

– HMI trên nền PC và WINDOWS/ MAC, SCADA, CITECT,…

– HMI trên nền các máy tính nhúng: HMI chuyên dụng, hệ điều hành là Windows CE 6.0

– Ngoài ra còn một số loại HMI biến thể khác như Mobile HMI dùng Palm, PoketPC.

• Ưu điểm của HMI hiện đại

– Thông tin kịp thời, đầy đủ và chính xác

– Dễ thay đổi, bổ sung thông tin khi cần thiết

– Hệ thống đơn giản, dễ mở rộng, dễ vận hành và sửa chữa

– Khả năng lưu trử thông tin cao

– Có khả năng kết nối mạnh, có thể kết nối được nhiều loại thiết bị và nhiều loại giao thức khác.

Ứng dụng của thiết bị HMI

Trong thời đại công nghệ 4.0 đang phát triển như hiện nay trong tất cả các lĩnh vực. Do đó HMI cũng là một thiết bị không thể thiếu để góp phần ” tự động hóa” các công đoạn cũng như quy trình sản xuất một cách “thông minh” và “chính xác”.

Vì thế, HMI được ứng dụng hầu hết trong các lĩnh vực như: điện tử, dầu khí, điện nước, ô tô, xe máy và dệt may,…

Trong công nghiệp ứng dụng ủa thiết bị HMI là một màn hình máy tính, để giám sát  và điều khiển. Người vận hành hoặc nhân viên bảo trì có thể giám sát máy từ HMI. Đó có thể bao gồm những thông tin như: nhiệt độ, áp suất, xử lý số liệu và vật liệu. Hoặc là dùng để hiển thị mức chất lỏng, chất rắn trong các bể chứa, Silo, tanks trong công nghiệp. Ngoài ra một HMI hiện đại có thể giám sát và kiểm soát được nhiều máy móc và các thiết bị khác trong toàn bộ nhà máy.

THÔNG SỐ CẦN BIẾT CỦA HMI

• Kích thước màn hình: quyết địn thông tin cần hiển thị cùng lúc của HMI
• Dung lượng bộ nhớ: chương trình, dữ liệu, Flash dữ liệu để quyết định số lượng tối đa biến số, số lượng Screen và dung lượng lưu trữ thông tin như history data, recipe, hình ảnh, backup,…
• Số lượng các phím bấm và phím cảm ứng trên màn hình: thể hiện khả năng mở rộng thao tác vận hành
• Chuẩn truyền thông và các giao thức hỗ trợ
• Các công mở rộng: printer, USB, SD card, CF card,…
• Số lượng đối tượng và các hàm lệnh mà HMI sẽ hỗ trợ.