600007 г. Владимир, ул. 16 лет Октября, д. 68А, литер "Ф", этаж 2, помещение 12
+7 (4922) 53-10-31
info@skb-proton.ru

Рекомендации по использованию HMI в управлении движением

Преобразователи частоты

Открытая архитектура HMI может обеспечить такие преимущества, как повышенная гибкость в управлении движением, что приводит к более эффективным конструкциям машин.

Рэйми Миллер
Менеджер по маркетингу HMI
Сименс

Проектирование промышленных машин с системой управления движением для производства является важнейшим аспектом современной промышленной автоматизации. Эти системы регулируют движение механических компонентов, таких как двигатели, приводы и конвейеры, в промышленных машинах. Системы управления движением играют ключевую роль в обеспечении точности, эффективности и надежности производственных процессов. Проектирование промышленных машин с системой управления движением — это междисциплинарная задача, которая включает в себя точное проектирование, передовые алгоритмы управления, интеграцию датчиков и уделение особого внимания энергоэффективности. Внедрение этих принципов приводит к созданию высокоэффективных и надежных производственных процессов, способствующих повышению производительности и качества в промышленных условиях.

Одним из ключевых факторов, учитываемых при проектировании таких станков, является необходимость точного и скоординированного движения. Это предполагает внедрение передовых алгоритмов управления, которые могут синхронизировать несколько осей перемещения для решения сложных производственных задач. Когда в производственных процессах автоматизируются прецизионные задачи, системы управления движением обеспечивают точность и повторяемость каждого движения. Обратная связь от датчиков, таких как энкодеры и системы технического зрения, позволяет машине постоянно корректировать и оптимизировать свои движения в режиме реального времени. Этот механизм управления с замкнутым контуром повышает точность и надежность производственного процесса. Эффективное использование энергии также является приоритетом при проектировании промышленных машин. Производители могут оптимизировать системы управления движением, чтобы свести к минимуму потребление энергии. Это не только снижает эксплуатационные расходы, но и соответствует целям устойчивого развития. Операторы оборудования должны отслеживать и управлять всеми этими критически важными функциями с помощью человеко-машинного интерфейса (HMI).

Понимание и ввод данных – управление движением HMI
При управлении движением важно учитывать удобство пользовательских интерфейсов и гибкость программирования. Разработчики оборудования должны использовать интуитивно понятные пользовательские интерфейсы (UI), которые упрощают работу пользователя, снижают затраты на ввод в эксплуатацию и обучение, а также повышают эффективность и безопасность. Кроме того, UIS должны обеспечивать среду программирования, позволяющую адаптировать ее к конкретным производственным требованиям. Взаимодействие между людьми-операторами и промышленными машинами с системой управления движением является важнейшим элементом обеспечения оптимальной производительности и эффективности производства.

Перед инженерами стоит задача разработать интуитивно понятные интерфейсы, которые облегчат операторам бесперебойную связь и управление, позволяя им без особых усилий взаимодействовать со сложными системами управления движением. Интуитивно понятный интерфейс удобен для пользователя и доступен, позволяя операторам контролировать и управлять машиной с минимальными затратами на обучение. Графические интерфейсы пользователя (GUI) с четкой визуализацией состояния машины, траекторий движения и диагностической информации улучшают понимание оператором. Сенсорные дисплеи и интерактивные элементы управления обеспечивают более интуитивный пользовательский опыт, сокращая время обучения операторов и сводя к минимуму риск ошибок.

Поскольку производственные процессы становятся все более разнообразными и индивидуализированными, потребность в адаптируемых средах программирования становится первостепенной. Инженеры должны разработать программные интерфейсы, позволяющие операторам программировать и настраивать параметры управления движением в соответствии с конкретными производственными требованиями. Программное обеспечение также должно обладать гибкостью, необходимой для адаптации к изменениям в дизайне продукта, объемах производства и сложности технологических процессов, что часто означает индивидуальную настройку. Настраиваемые среды программирования позволяют операторам не только изменять профили движения, регулировать скорости ускорения и замедления, а также точно настраивать траектории движения на основе уникальных характеристик производимых продуктов. По-настоящему настраиваемые среды программирования позволяют инженерам полностью адаптировать интерфейс к технологическому процессу.

Такая адаптивность особенно ценна в отраслях, где ожидается быстрая смена продукции и короткие сроки производства. Интеграция интуитивно понятных интерфейсов и настраиваемых сред программирования повышает общую эффективность системы и сокращает время простоя. Операторы могут быстро реагировать на изменения производственных потребностей, эффективно устранять неполадки и оптимизировать настройки оборудования, не требуя обширных технических знаний. Это повышает оперативность работы и поддерживает инициативы по постоянному совершенствованию производственной среды. Разработка интуитивно понятных интерфейсов и настраиваемых сред программирования является ключевым аспектом разработки систем управления движением. Уделяя приоритетное внимание удобству взаимодействия с пользователем и гибкости программирования, инженеры позволяют операторам использовать весь потенциал промышленных машин, повышая эффективность, адаптивность и оперативность реагирования в постоянно меняющихся условиях производства.

Оптимизация дизайна HMI — сбалансированная динамика затрат и эффективности
В области проектирования машин очевидная динамика возникает при сопоставлении возможности использования единого промышленного HMI для снижения затрат и повышения эффективности, связанного с использованием большего количества HMI. Выбор в пользу единого HMI сводит к минимуму первоначальные затраты, сокращая затраты на настройку оборудования и программного обеспечения при одновременном упрощении интерфейса управления. Однако такой упрощенный подход может ограничить эффективность работы, поскольку часто требует от операторов управления различными задачами на одном экране. И наоборот, инвестиции в несколько HMI-систем сопряжены с более высокими первоначальными затратами, но дают преимущества в виде расширенной специализации задач, мониторинга в режиме реального времени и упрощенной коммуникации. Компромисс заключается в нахождении равновесия между доступностью по цене и операционной эффективностью, когда разумные инвестиции в увеличение числа HMI могут принести долгосрочные выгоды в плане эффективности, которые перевешивают первоначальные затраты.

Проектирование станков с несколькими станциями HMI дает значительные преимущества при обработке, перегрузке, механообработке и различных других промышленных применениях, но часто приводит к непомерным затратам из-за высокой стоимости аппаратного обеспечения HMI и кастомизации. Имея более одной станции HMI, каждый оператор может сосредоточиться на конкретных аспектах процесса, повышая общую эффективность. Несмотря на то, что большее количество HMI позволяет расширить сотрудничество между операторами и способствует улучшению коммуникации и координации в сложных производственных условиях, затраты на масштабирование этих оптимизированных решений привели к тому, что разработчики оборудования стали использовать меньшее количество HMI на этапе проектирования оборудования.

В процессе обработки наличие отдельных HMI для разных этапов позволяет операторам тщательно отслеживать и контролировать отдельные этапы, гарантируя качество и точность. При выполнении погрузочно-разгрузочных работ большее количество HMI позволяет одновременно управлять различными системами обработки материалов, сокращая количество узких мест и оптимизируя производительность. В механической обработке, где точность имеет первостепенное значение, несколько HMI-интерфейсов позволяют операторам одновременно отслеживать различные аспекты процесса обработки. Это наблюдение в режиме реального времени улучшает контроль качества и позволяет быстро вносить коррективы для оптимизации производства. Использование более чем одного HMI в производственных процессах повышает гибкость эксплуатации, способствует эффективному сотрудничеству и позволяет специализироваться, повышая производительность и качество обработки, погрузочно-разгрузочных работ, механообработки и других производственных операций.

Экономичная открытая архитектура HMI
Стратегический подход предполагает использование преимуществ единого более дорогостоящего HMI, наделенного множеством функций, в сочетании с дополнительными более дешевыми HMI с более специализированными функциями. Дорогостоящий HMI служит центральным узлом, объединяющим комплексные возможности управления и мониторинга в единый интерфейс. Этот мощный модуль может управлять критически важными, всеобъемлющими операциями, предоставляя операторам целостное представление о системе.

Внедрение более дешевых HMI-интерфейсов, адаптированных для конкретных задач, повышает эффективность работы. Эти специализированные интерфейсы могут быть стратегически размещены в критических точках производственного процесса, позволяя операторам сосредоточиться на выделенных функциях без когнитивной нагрузки, связанной с навигацией по всеобъемлющему интерфейсу. Например, специализированный HMI для контроля качества или обработки материалов может упростить работу и снизить риск ошибок.

Использование HMI с открытой архитектурой при проектировании оборудования повышает гибкость (и снижает затраты на оборудование). Открытая архитектура означает, что HMI совместим с различными стандартными аппаратными средствами и коммерчески доступными программными решениями. HMI с открытой архитектурой используют стандартные для отрасли сетевые технологии и средства кибербезопасности (UMC/UAC), шифрование по протоколу HTTPS и интерфейсы на основе браузера, которые позволяют легко настраивать и предлагают такие функции, как мультисенсорные дисплеи, знакомые операторам, что упрощает их использование на борту.

Такой подход обеспечивает баланс между экономичностью и эксплуатационными качествами. Инвестиции в разработку дорогостоящего многофункционального HMI оправданы его способностью оптимизировать сложные операции и обеспечивать всесторонний контроль. В то же время разумная интеграция недорогих HMI оптимизирует рабочие процессы, связанные с конкретными задачами, повышая эффективность и оперативность реагирования. Синергия между централизованной и дорогостоящей HMI и дополнительными HMI, ориентированными на конкретные задачи, приводит к созданию согласованной системы, которая максимально повышает эффективность эксплуатации и экономичность проектирования промышленного оборудования.

Гибкость при проектировании эффективных машин
Использование нескольких HMI при проектировании машин для управления движением дает ряд преимуществ. Центральный дорогостоящий HMI в качестве основного узла управления обеспечивает всесторонний обзор всей системы, а этот централизованный интерфейс упрощает сложные операции и повышает общую эффективность машины. В дополнение к этому более дешевые HMI с открытой архитектурой для конкретных функций оптимизируют рабочие процессы, связанные с конкретными задачами. Операторы могут сосредоточиться на выделенных функциях без использования сложного интерфейса, что повышает оперативность реагирования и создает конкурентные преимущества в плане гибкости процессов.

Продуманная интеграция этих интерфейсов обеспечивает баланс между экономичностью и производительностью, что в конечном итоге повышает общую эффективность проектирования машин для управления движением. Использование систем с открытой архитектурой обеспечивает широкую совместимость, простоту настройки и масштабируемость. Такой подход использует сильные стороны каждого интерфейса, создавая синергетическую систему, которая обеспечивает повышенную производительность, адаптивность и оперативность реагирования в промышленных условиях.

Сименс
siemens.com