Obecnie systemy wizualizacyjne rzadko mogą występować jako systemy samodzielne i niezależne. Integracja z innymi systemami informacyjnymi firmy oraz coraz większy zakres i złożoność zadań sprawiają, że coraz częściej wybierane są rozwiązania kompleksowe.
Interfejs użytkownika HMI jakim kiedyś była prosta, samodzielna jednostka zawierająca pewną liczbę przełączników i przycisków nie pozostanie dłużej w tej postaci w obecnym środowisku produkcyjnym. Obecnie HMI stanowią część większych systemów i z tego powodu muszą być zintegrowane z systemami biznesowymi oraz informacyjnymi, jak również z urządzeniami monitorującymi i sterującymi procesami produkcyjnymi.
Obecnie systemy HMI zaczęły odgrywać większą rolę, ponieważ wykonują zdecydowanie więcej zadań niż tylko aktualna, wizualna prezentacja określonego działania lub zapewnienie mechanizmu do monitorowania i sterowania procesem produkcyjnym. Nowoczesne systemy HMI to zestawy komponentów, stanowiących kompletne rozwiązania. Są one coraz szerzej stosowane do analizowania i wykonywania złożonych działań systemowych. Cechy te zachęcają użytkowników do rozważania zastosowania systemów HMI i ich kompletnej dostawy ?pod klucz?.
System HMI wykonany ?pod klucz? steruje i monitoruje precyzyjne napełnianie fiolek na maszynie do wypełniania płynem w zakładzie farmaceutycznym. System HMI zazwyczaj składa się z komputera, monitora oraz urządzeń wejściowych umożliwiających dołączenie elementów, takich jak: sterowniki PLC i napędy. Wszystkie komponenty muszą współpracować ze sobą, jak również z systemami biznesowymi oraz informacyjnymi zakładu, w celu zapewnienia pełnej integracji (Zdjęcie dzięki Bosch Rexroth)
Dlaczego systemy HMI ?pod klucz??
Rozwiązanie ?pod klucz? zazwyczaj oznacza skorzystanie z jednego dostawcy, albo jest owocem współpracy z integratorem lub też jest połączeniem obu tych wariantów. Takie podejścia mają swoje zalety i wady. ? Robienie zakupów w jednym sklepie może nie zawsze pozwala na uzyskanie najnowszych osiągnięć technicznych ? mówi Rami Al-Ashqar, szef produkcji w firmie Bosch Rexroth Electric Electric Drives and Controls tym bardziej, że konkretny dostawca może oferować najnowsze rozwiązania techniczne w jednym obszarze, ale niekoniecznie w innym.
Renée Brandt, szef marketingu produktów z dziedziny wizualizacji w firmie Wonderware zgadza się z tą opinią: ? Dostawcy sprzętu często chcą, żeby posługiwać się ich oprogramowaniem, chociaż wcale nie musi być ono najlepsze z dostępnych na rynku dla danej aplikacji. Może ono nie być najłatwiejsze w obsłudze, albo trudne do aktualizowania czy integrowania z innymi systemami. Rozpatrując zastosowanie systemu ?pod klucz?, użytkownik końcowy chce mieć pewność, że wybrany dostawca dobierze najlepsze możliwe rozwiązania wszystkich komponentów systemu.
Pomimo istniejących zastrzeżeń korzyści w dalszym ciągu przewyższają wady. ? Sprzedając nasz własny, komplety system ? interfejs HMI, sterowniki PLC, silniki, napędy ? znajdujemy się w lepszej sytuacji, bowiem jeśli wystąpi jakiś problem, to my wiemy, gdzie go szukać i jak go rozwiązać ? mówi Al-Ashqar. Ponadto, dodaje on, że mając jedno źródło, które oferuje produkt, jak również obsługę techniczną i naprawy, użytkownik końcowy nie musi dzwonić do kilku osób, żeby rozwiązać swój problem.
Mark Hobbs, szef marketingu RS View, Rockwell Automation podsumowuje sposób podejścia do gotowych rozwiązań ?pod klucz? z perspektywy historycznej: ? Dziesięć czy 15 lat temu klienci dosyć często sami opracowywali swoje własne rozwiązania HMI. Tak wygląda jeden poziom rozwiązań pod klucz. Obecnie czasy zmieniły się. Większość firm nie ma personelu, który mógłby wykonać takie zadania. Klienci potrzebują systemów o charakterze globalnym, a nie lokalnym. Poszukują więc gotowych rozwiązań ?z półki?, rozwiązań, które mogą sobie skonfigurować do własnych potrzeb. To jest kolejny poziom. Jeśli to nie wystarczy dla zaspokojenia potrzeb firmy, to integrator systemów lub też dział usługowy dużego dostawcy mogą opracować cały projekt HMI.
|
|
|
Innym przykładem systemu HMI wykonanego ?pod klucz?, z modułem We/Wy (góra) sterownikiem oraz monitorem wraz z oprogramowaniem, które połączone sterują i monitorują pracę układu pompującego w rozlewni wody (Zdjęcie dziękiOpto 22) |
? Obecnie jest odpowiednia pora na rozmowy o rozwiązaniach całych systemów ? mówi Roy Kok, dyrektor ds. marketingu produktów HMI/SCADA w firmie GE Fanuc Automation. ? Dzisiaj ważne są systemy, a nie same produkty. Proficy firmy GE Fanuc ? to właśnie przykład zintegrowanego rozwiązania technicznego. Jest to produkt modularny. Jeśli coś nowego zostanie stworzone, można to wielokrotnie zastosować w innym, dowolnym miejscu systemu. Trudno osiągnąć taki poziom integracji, jeśli kupuje się HMI od jednego dostawcy, sterowniki PLC od innego, a archiwizację danych jeszcze od innego. Wiemy, że jest to wyzwanie, ale Proficy zostało zaprojektowane jako rozwiązanie otwarte i warstwowe, co ma ułatwić dokładanie nowych warstw oraz integrowanie z rozwiązaniami oferowanymi przez inne firmy.
Znaczenie planowania
? Podejście do zastosowania rozwiązania ?pod klucz? wymaga solidnego planowania w fazie przygotowawczej ? podkreśla Brandt z Wonderware. ? Kiedy wybiera się dostawcę, któremu chce się powierzyć realizację całego systemu ?pod klucz?, korzystne jest znalezienie kogoś takiego, kto ma doświadczenie w reprezentowanej przez firmę gałęzi przemysłu oraz świadectwa instalacji uwieńczonych sukcesem. Trzeba omówić, co chce się osiągnąć poprzez instalację nowego systemu. Czy chce się modernizacji starego sprzętu? Czy chce się osiągnąć lepszą jakość? Czy musi być zapewniona zgodność z przepisami państwowymi? Z kimkolwiek będziecie Państwo pracować, firma ta musi wiedzieć, co robić i jaki jest zakres jej odpowiedzialności.
Al-Ashqar z firmy Bosch Rexroth dodaje: ? Przy takim podejściu trzeba wiedzieć, jaki jest cel takiego przedsięwzięcia. Trzeba mieć projekt i plan. Kto będzie korzystał z tego systemu? Co będą robić operatorzy? W jakim środowisku będzie działać ten system? Jaki rodzaj monitora będzie potrzebny? To zaledwie niektóre pytania, na które należy znać odpowiedź przed przystąpieniem do tego przedsięwzięcia.
? Użytkownik końcowy sam najlepiej rozumie swoją aplikację ? mówi Graham Harris, prezes firmy Beckhoff Automation. ? Dostawca czy też integrator systemów może zapewnić ekspertyzę, ale ci, którzy korzystają z systemu, musza go przyjąć jako własny. My możemy zaoferować nasze doświadczenie, ale tylko klient ma obraz całości. To klient musi myśleć o całości, począwszy od konfiguracji fizycznej, poprzez układy sterujące aż po rzeczywiste prezentowanie informacji. Klient również powinien być pewny, że każdy element systemu jest zoptymalizowany. Powinien rozważyć zarówno część sprzętową jak i oprogramowanie systemu.
Zdolność do integracji i współdziałania z innymi systemami
Systemy HMI ?pod klucz? muszą współpracować z urządzeniami oraz z systemami biznesowymi oraz informacyjnymi. W rzeczywistości dołączalność (zdolność do połączenia z innymi urządzeniami lub systemami) i otwarta architektura to obecnie chyba najbardziej znaczące cechy systemów HMI. Zastosowanie: Ethernetu, przeglądarek internetowych do systemów zdalnego monitorowania i sterowania, serwerów OPC do komunikacji pomiędzy różnymi systemami oraz możliwość połączeń bezprzewodowych ? oferuje szeroką gamę możliwości, ale stanowi też poważne wyzwanie.
W dalszej perspektywie systemów HMI wykonywanych ?pod klucz? inżynierowie, którzy polegają na wbudowanych systemach w celu zapewnienia spełnienia wymogów deterministycznej operacji, mogą wykorzystać PDA oraz połączenia sieci bezprzewodowych. Dla aplikacji posługujących się programowalnymi sterownikami, takimi jak: PXI lub Compact Field-Point firmy National Instruments, użytkownicy mogą budować przy zastosowaniu LabView National Instruments, wbudowane oraz dedykowane HMI dla komercyjnych lub też przemysłowych aplikacji ? i odpornymi na trudne warunki pracy PDA, których system obrazowania danych będzie na sterownikach. Programy narzędziowe oferują kompletne HMI, będące alternatywą dla wbudowanych aplikacji ? w dodatku w zastosowaniach, które mogą pracować na dowolnej platformie komputerowej
? Każdy komponent z osobna może być świetny, ale to system jako całość ma rozwiązywać problemy ? mówi Russ Agrusa, prezes firmy Iconics. ? Największym problemem w przypadku systemów HMI opartych na PC-tach jest komunikacja. Rozwiązanie, będące systemem otwartym, powinno być w stanie współpracować z archwizatorami danych, kieszonkowymi PC-tami, telefonami komórkowymi itp. System powinien mieć zdolność do połączenia z innymi systemami przedsiębiorstwa, infrastrukturą IT oraz systemami planowania zasobów przedsiębiorstwa (ERP ? enterprise resource planning). Jeśli produkty zastosowane do budowy systemu mają certyfikaty Microsoft i są zgodne z zaleceniami Fundacji OPC, to istnieją bardzo duże szanse, że system będzie działał dobrze.
Uzyskanie takich bezproblemowych możliwości integracji z innymi systemami jest podstawowym powodem dla zastosowania systemu pochodzącego z jednego źródła ? zdaniem James Davisa, inżyniera systemów w firmie Opto 22.
|
Integratorzy wnoszą do HMI ?pod klucz? niezbędne spojrzenie perspektywiczne Instalacja HMI ?pod klucz? oznacza często zwrócenie się użytkownika do integratora systemów w celu wspólnego zebrania w jedną całość wielu aspektów wieloelementowegowysiłku. Skuteczna współpraca z integratorem wymaga zrozumienia oczekiwań po obu stronach. Oto kilka sugestii, które należy mieć na względzie podczas współpracy integratora i użytkownika. Po pierwsze i przede wszystkim: użytkownik musi wiedzieć, co chce, aby dany system robił. ? Żaden dostawca nie zaoferuje kompletnego rozwiązania bez zaangażowania ze strony klienta ? stwierdza Jeff Baxter, starszy inżynier ds. systemów w firmie Progressive Software Solutions. ? Wyrażenie ?pod klucz? nie zwalnia klienta od odpowiedzialności. J. Baxter zaleca postępowanie według określonej procedury, która będzie miała wyznaczone punkty kontrolne, pomocne dla sprecyzowania oczekiwań i sprawdzania ich realizacji. Ostrzega on, że bez tego oczekiwania z łatwością wychodzą poza zakładany zakres projektu i generują większe koszty. W każdym przedsięwzięciu przydatne jest postępowanie według kilku dobrze zdefiniowanych zaleceń:
Na każdy etap realizacji projektu przypadają unikalne elementy, które dla każdego projektu będą inne. Wszystkie one są jednak ważne dla tego procesu. ? Dzisiejsi klienci ? zauważa Baxter ? nie dbają aż tak bardzo o markę produktu, lecz bardziej zależy im na uzyskaniu potrzebnego rozwiązania. Kupują naszą ekspertyzę i zazwyczaj są gotowi podążać naszą drogą. Integrator zapewnia również obiektywność. Możemy zapewnić bezstronne podejście i wykonać obiektywny przegląd procesu, ponieważ nie mamy żadnych ukrytych motywów. J. Baxter zauważa również, że obecne HMI rzadko kiedy stanowią tylko jedyny element oferowany przez integratora: ? Większość naszych rozwiązań wychodzi poza HMI i obejmuje elementy, takie jak: archiwizator danych, dołączalność do innych systemów ekonomicznych firmy oraz łącza do pakietów służby utrzymania ruchu. Takie oddzielne HMI, które funkcjonowały na rynku jeszcze kilka lat temu, należą obecnie do rzadkości. HMI stają się ściśle zintegrowane z informatyczną strukturą zakładów. |
? Dokładne zrozumienie projektu przez dostawcę oraz koncepcja otwartego systemu powinny być głównymi wytycznymi każdej firmy, podejmującej się realizacji gotowego, kompletnego systemu ?pod klucz? ? mówi Davis. ? Systemy muszą się integrować z bazami danych poprzez zastosowanie otwartych protokołów. Aspekty te, jak również zakres całego projektu, należy przedyskutować przed jego rozpoczęciem. Trzeba upewnić się, czy firma wybrana do realizacji projektu wie, co jest dla Państwa ważne.
Gotowe systemy ?pod klucz? muszą współpracować z istniejącymi systemami, nawet w przypadku instalowania nowego sprzętu. ? W większości przypadków zakłady nie wymieniają na raz wszystkich systemów ekonomicznych firmy, ani całości systemów sterowania ? zauważa Brandt z Wonderware. ? Mogą na przykład modernizować tylko część ich zakresu działania. Kluczowym czynnikiem jest zdolność do zintegrowania nowego rozwiązania z tymi produktami, które nie będą zmieniane.
|
Pulpity operatora HMI Pulpity operatora HMI odgrywają kluczową rolę w modernizacji zakładów motoryzacyjnych. Ostatnio podczas rozbudowy swoich zakładów producent samochodów, firma BMW wybudowała nową lakiernię w zakładach w Regensburg, w Niemczech. Lakiernia jest wyposażona w dwie linie produkcyjne, zgodne z najwyższymi światowymi standardami. Projekt ten obejmuje zastosowanie 55 specjalnych pulpitów sterujących firmy Beckhoff Automation, które mają prowadzić wizualizację zastosowanych systemów. Firma BMW poszukiwała nowych terminali obsługi i wizualizacji dla różnych układów robotów przemysłowych i systemów wizyjnych. Istniejące ekrany dotykowe oraz systemy wyposażone w klawiatury i myszy zajmują dużo miejsca, wyglądają starodawnie i nie pasują do nowoczesnego obrazu firmy. Nowe pulpity rozwiązały zarówno wyzwanie estetyczne jak i ? co ważniejsze ? zapewniły niezbędną funkcjonalność. W systemach z zastosowaniem robotów ? zaprojektowanych i zainstalowanych przez firmę Eisenmann, dostawcę systemów przeznaczonych obróbki powierzchniowej oraz automatyzacji przepływu materiałów ? pulpity sterownicze stanowią część aplikacji do pokrywania rys na powierzchniach materiałów. Prowadzą one wizualizację sterowania komory obsługiwanej przez roboty firmy Kuka. Ostateczne malowanie jest wykonywane na liniach nakładających podkład i warstwę wierzchnią. Firma Dürr Systems AG była odpowiedzialna za tę część zakładu, jak również za opracowanie robota do malowania. Pulpity sterujące są wykorzystane głównie do wizualizacji systemu oraz do systemu wizyjnego, odpowiedzialnego za śledzenie położenia korpusu samochodu w układzie 2-D oraz 3-D, podczas całego procesu nakładania farby. ? Pulpity sterujące zostały wykonane zgodnie z naszymi wymaganiami, z uwzględnieniem zasad ergonomiki ? mówią Norbert Schottenheim oraz Harald Sandner, inżynierowie odpowiedzialni w zakładzie za sterowanie urządzeniami obróbki powierzchniowej. Łatwość obsługi, zwarta budowa oraz możliwość zdalnej obsługi pulpitów, poprzez CP Link z komputera przemysłowego PC oddalonego na odległość do 100 m, były głównymi czynnikami decydującymi o wyborze tego systemu. Połączenie techniki CP Link ze specjalnymi kartami graficznymi, służącymi do wizualizacji w układzie przestrzennym 3D, nie stanowiło żadnych trudności. Komputer PC znajduje się w bezpiecznym miejscu w centralnej sterowni. Wszystkie komponenty dostarczone przez inne firmy, takie jak elektroniczny system symbolizacji czy też przełączniki wyboru trybu pracy, zostały połączone w jednej obudowie pulpitu sterującego. Obudowy wykonane z walcowanych płyt aluminiowych umożliwiają ich zastosowanie w trudnych warunkach środowiska produkcyjnego. Pulpity są wyposażone w monitory TFT 15" oraz ekrany dotykowe. Klawiatury po prawej i po lewej stronie mają po 32 podświetlane przyciski w trzech kolorach i są sterowane nadrzędnym sterownikiem, komunikującym się poprzez magistralę Profibus. Pulpit sterujący można obracać w różnych kierunkach. Klawiatura, mająca możliwość zmiany położenia, dodatkowo ułatwia operatorowi obsługę pulpitu. Ostatecznie cechy zewnętrzne pulpitów sterujących mają solidną i nowoczesną, przemysłową konstrukcję. ? Głównym celem modernizacji było zwiększenie wydajności ? mówi Sandner ? ale kwestie wizualne i estetyczne składające się na ogólne wrażenie, jakie robi zakład ? były dla nas również ważne. Schottenheim wyraził swoje zadowolenie z osiągniętych wyników: ? Porównanie odręcznych rysunków, za pomocą których przedstawialiśmy nasze wymagania podczas spotkania inicjującego projekt z wynikami końcowymi, dowodzi, że nasze propozycje zostały wykonane precyzyjnie. Około 30% takich samych pulpitów sterujących zostanie zastosowanych do wizualizacji oraz obsługi lakierni w nowo budowanym zakładzie w Lipsku w Niemczech. www.beckhoff.pl |
Wizualizacja przyszłości
? Współpraca z dostawcą oferującym gotowe rozwiązania ?pod klucz? lub integratorem pozwala użytkownikowi końcowemu skupić się na sprawach ekonomicznych ? a nie na zgłębianiu tajników HMI czy występowaniu w roli eksperta oprogramowania ? zauważa Brandt. ? Firma może skupić się na doskonaleniu produktywności i jakości, zamiast martwić się o nowe technologie.
|
|
|
?Kluczem? do systemów HMI wykonywanych ?pod klucz? jest różnorodność interfejsów pulpitów operatora, które zapewniają elastyczność w aplikacjach przemysłowych. Monitory TFT (Thin Film Transistor) są dostępne w różnych wielkościach i o różnej rozdzielczości, odpowiednich do różnych potrzeb użytkowników i mogą też mieć ekrany dotykowe, tabliczki dotykowe, klawiatury oraz inne opcje (Zdjęcie dzięki Beckhoff Automation) |
Maria Piazza, dyrektor handlowy ds. rozwiązań automatyzacyjnych w firmie GE Fanuc Automation zauważa: ? Aplikacje stają się coraz bardziej złożone, a klienci szukają kompromisów pomiędzy wydajnością a ceną. Elastyczne rozwiązanie systemu pozwala im wybrać system o potrzebnej i pożądanej funkcjonalności, aby wbudować go w system na drodze migracji, która sprawi, że modernizacja będzie łatwa i ekonomiczna.
Obecnie HMI stanowią integralny system wśród systemów związanych z szybko zmieniającymi się rozwiązaniami technicznymi. Nowoczesne rozwiązania HMI umożliwiają dostarczanie danych, grafiki oraz mają zdolność animacji ? które, jak mówi Hobbs z firmy Rockwell, są naprawdę niesamowite. Z czasem rozwiązania te będą się stawać coraz lepsze i łatwiejsze w użyciu. Rozwiązanie HMI wpływa na cały proces produkcyjny i pod tym kątem należy je rozpatrywać. Przy odpowiednim projekcie, planowaniu oraz wykonaniu gotowe rozwiązanie ?pod klucz? może przynieść wiele korzyści. ce
Artykuł pod redakcją Janusza Pieńkowskiego
www.beckhoff.pl
www.boschrexroth.pl
www.gefanuc.com
www.iconics.com
www.ni.com/poland
www.opto22.com
Dystrybutor:
AB-MICRO, www.abmicro.pl
www.rockwellautomation.pl
www.wonderware.com
