HMI یا رابط انسان و ماشین (Human Machine Interface)، یک واسط گرافیکی میان اپراتور و سیستم کنترلی است که امکان نظارت، کنترل و تنظیم پارامترهای صنعتی را بهصورت بصری فراهم میکند.
در واقع HMI همان “پنل هوشمند” است که اطلاعات فرآیند، وضعیت تجهیزات و هشدارها را از PLC دریافت کرده و روی نمایشگر نشان میدهد.
تعریف فنی HMI
HMI دستگاهی است که دادههای دیجیتال را از کنترلرها، سنسورها و درایوها دریافت کرده و آنها را در قالب نمودار، عدد، آلارم و دکمههای مجازی برای اپراتور نمایش میدهد.
اپراتور نیز از طریق این واسط میتواند فرمانهای کنترلی را به سیستم ارسال کند — برای مثال، تغییر سرعت نوار نقاله، روشن کردن موتور یا تنظیم دما.
اجزای اصلی HMI
- نمایشگر (Display Unit):
شامل صفحهنمایش لمسی یا دکمهای برای مشاهده دادهها. - پردازنده داخلی:
دادههای دریافتی از PLC را پردازش کرده و به فرمت قابل نمایش تبدیل میکند. - پورتهای ارتباطی:
شامل RS-232، RS-485، Ethernet، USB یا CANopen برای ارتباط با کنترلرها. - نرمافزار طراحی HMI:
برای ایجاد صفحات گرافیکی و تنظیم پارامترها مورد استفاده قرار میگیرد (مانند DOPSoft برای HMI دلتا).
نحوه عملکرد HMI
نمودار ساده ارتباط بین HMI و PLC در یک سیستم صنعتی:
[سنسورها] → [PLC] ↔ [HMI] ↔ [اپراتور]
- PLC دادههای وضعیت تجهیزات را میخواند.
- HMI این دادهها را به شکل عدد، نمودار یا گرافیک نشان میدهد.
- اپراتور میتواند از طریق لمس صفحه، فرمان جدیدی به PLC ارسال کند.
به این ترتیب، HMI نقش پل ارتباطی میان انسان و ماشین را ایفا میکند.
انواع HMI از نظر ساختار
- HMI متنی (Text HMI):
نمایش اطلاعات بهصورت عدد و متن ساده؛ مناسب برای ماشینهای کوچک. - HMI گرافیکی (Graphic HMI):
دارای رابط لمسی رنگی با طراحی گرافیکی پیشرفته. - HMI صنعتی پیشرفته (Industrial HMI):
دارای پردازنده قدرتمند، ارتباط شبکهای و قابلیت اتصال به چندین PLC.
کاربردهای HMI در صنعت
HMI تقریباً در همه بخشهای اتوماسیون صنعتی نقش دارد:
- کنترل و مانیتورینگ خطوط تولید
- تنظیم پارامترهای ماشینآلات (سرعت، دما، فشار)
- مشاهده وضعیت سنسورها و آلارمها
- کنترل همزمان چند PLC
- اتصال به سیستمهای SCADA و MES برای جمعآوری دادهها
مزایای استفاده از HMI
- افزایش بهرهوری: اپراتور تمام فرآیندها را در یک صفحه کنترل میکند.
- کاهش خطای انسانی: دادهها بهصورت واضح و قابل فهم نمایش داده میشوند.
- عیبیابی سریع: هشدارها و خطاها بهصورت بلادرنگ (Real-Time) قابل مشاهدهاند.
- صرفهجویی در زمان: تنظیمات سیستم بدون نیاز به دسترسی مستقیم به تجهیزات انجام میشود.
- قابلیت گزارشگیری و ثبت دادهها (Data Logging): برای تحلیل عملکرد خط تولید.
HMI دلتا (Delta HMI)
یکی از محبوبترین برندهای HMI در صنعت، HMI دلتا (Delta HMI) است که به دلیل:
- رابط کاربری آسان و نرمافزار DOPSoft
- پشتیبانی از چندین پروتکل صنعتی (Modbus، Ethernet/IP، CANopen)
- پایداری بالا و طراحی صنعتی مقاوم
در بسیاری از کارخانهها مورد استفاده قرار میگیرد.
مثال صنعتی واقعی: کنترل خط بستهبندی با HMI دلتا
در یک کارخانه تولید نوشیدنی، از HMI دلتا برای کنترل و مانیتورینگ خط بستهبندی استفاده میشود.
ساختار سیستم:
- PLC دلتا کنترل نوار نقاله، پمپ و سنسورها را انجام میدهد.
- HMI دلتا دادهها را از PLC دریافت کرده و وضعیت پر شدن بطریها را نمایش میدهد.
- اپراتور از طریق HMI میتواند سرعت نوار نقاله و دمای سیستم حرارتی را تغییر دهد.
نتایج:
| شاخص عملکرد | بهبود |
|---|---|
| زمان توقف خط | کاهش 30٪ |
| خطای تنظیمات دستی | کاهش 70٪ |
| سرعت نظارت بر فرآیند | افزایش 40٪ |
تفاوت HMI با SCADA
| ویژگی | HMI | SCADA |
|---|---|---|
| مقیاس | ماشین یا خط تولید | کل کارخانه یا سایت صنعتی |
| ذخیرهسازی داده | محدود | گسترده و شبکهای |
| نوع کنترل | مستقیم توسط اپراتور | از طریق سرور مرکزی |
| هزینه | کمتر | بالاتر |
نکات مهم در انتخاب HMI
- اندازه صفحه و رزولوشن: متناسب با پیچیدگی فرآیند.
- پورتهای ارتباطی: پشتیبانی از پروتکلهای مورد نیاز PLC.
- نرمافزار پشتیبانی: سازگار با برند کنترلر.
- درجه حفاظتی (IP Rating): مقاومت در برابر گردوغبار و رطوبت.
- قابلیت اتصال به شبکه: برای مانیتورینگ از راه دور.
جمعبندی
HMI رابط حیاتی بین اپراتور و ماشینآلات صنعتی است و با فراهم کردن نمایش گرافیکی فرآیندها، کنترل آسان، و گزارشگیری دقیق، بهرهوری خطوط تولید را به شکل چشمگیری افزایش میدهد.
در ترکیب با PLC دلتا و سروو موتور دلتا، یک سیستم کنترل کامل، دقیق و کاربرپسند ایجاد میشود که پایهی اصلی اتوماسیون مدرن را تشکیل میدهد.
