1. CÁCH SỬ DỤNG MÀN HèNH CẢM BIẾN
1.1. Giới thiệu màn hỡnh cảm biến HMI
1.1.1 HMI là gỡ?
HMI là từ viết tắt của Human – Machine – Interface, cú nghĩa là thiết bị giao tiếp giữa người điều hành với mỏy múc thiết bị. Núi một cỏch chớnh xỏc, bất cứ cỏch nào mà con người “giao diện” với một mỏy múc thỡ đú là một HMI. Cảm ứng trờn lũ viba của bạn là một HMI, hệ thống số điều khiển trờn mỏy giặt, bảng hướng dẫn lựa chọn phần mềm hoạt động từxa trờn TV đều là HMI,…
Bộ truyền và cảm biến trước kia đều khụng cú HMI, nhiều thiết bị trong số đú thậm chớ khụng cú cả một HMI đơn giản như một hiển thịđơn thuần. Rất nhiều trong số đú khụng cú hiển thị, chỉ với một tớn hiệu đầu ra. Một số cú một HMI thụ sơ: một hiển thị ASC II đơn hoặc hai dũng ASCII với một tập hợp cỏc arrow cho lập trỡnh, hoặc 10 phớm nhỏ. Cú rất ớt cỏc thiết bị hiện trường, cảm biến và bộ phõn tớch từng cú bảng HMI thực sự cú khảnăng cung cấp hỡnh ảnh đồ họa tốt, cú cỏch thức nhập dữ liệu và lệnh đơn giản, dễ hiểu, đồng thời cung cấp một cửa sổcú độ phõn giải cao cho quỏ trỡnh.
HMI sử dụng toàn bộ mỏy tớnh và màn hỡnh hiển thị thỡ hạn chếđối với cỏc phũng điều khiển bởi vỡ mạch mỏy tớnh, màn hỡnh và ổ đĩa dễ hỏng. Vỏ bọc được phỏt triển để giỳp cho HMI sử dụng mỏy tớnh cú thể định vịbờn ngoài sàn nhà mỏy, nhưng rất rộng, kềnh càng và dễ hỏng do sức núng, độẩm, sự rửa trụi và cỏc sự cố khỏc ở sàn nhà mỏy.
HMI mỏy tớnh trước đõy cũng tiờu thụ rất nhiều điện năng. Một mỏy tớnh “desktop” thụng thường trong những năm 80 của thế kỷ 20 cú cụng suất 200 W.
1.1.2 Hỗ trợ người vận hành
Khi cỏc quỏ trỡnh ở sàn nhà mỏy được tự động húa nhiều hơn, người điều khiển cần cú thờm nhiều thụng tin về quỏ trỡnh, và yờu cầu về hiển thị và điều khiển nội bộ trở nờn phức tạp hơn. Một trong những đặc điểm tiến bộ trong lĩnh vực này là hiển thị dạng cảm ứng. Điều này giỳp cho người điều khiển chỉ cần đơn giản ấn từng phần của hiển thị cú một “nỳt ảo” trờn thiết bị để thực hiện hoạt động hay nhận hiển thị. Nú cũng loại bỏ yờu cầu cú bàn phớm, chuột và gậy điều khiển, ngoại trừ cụng tỏc lập trỡnh phức tạp ớt gặp cú thểđược thực hiện bởi người trong ngành mà thụi.
Một ưu điểm khỏc nữa là hiển thị dạng tinh thể lỏng. Nú chiếm ớt khụng gian hơn, mỏng hơn hiển thị dạng CRT, và do đú cú thểđược sử dụng trong những khụng gian nhỏhơn. Ưu điểm lớn nhất là trong cỏc mỏy tớnh nhỳng cú hỡnh dạng nhỏ gọn giỳp nú thay thế hiển thị2 đường trờn một cụng cụ thụng thường hay trờn bộ truyền với một HMI cú đầy đủtớnh năng.
Người điều khiển làm việc trong khụng gian rất hạn chế tại sảnh nhà mỏy. Đụi khi khụng cú chỗ cho họ, cỏc cụng cụ, phụ tựng và HMI cỡ lớn nờn họ cần cú HMI cú thể di chuyển được.
1.1.3 HMI truyền thống và HMI hiện đại
108 HMI truyền thống bao gồm:
- Thiết bị nhập thụng tin: cụng tắc chuyển mạch, nỳt bấm…
- Thiết bị xuất thụng tin: đốn bỏo, cũi, đồng hồđo, cỏc bộ tự ghi dựng giấy. Nhược điểm của HMI truyền thống:
- Thụng tin khụng đầy đủ. - Thụng tin khụng chớnh xỏc.
- Khảnăng lưu trữ thụng tin hạn chế. - Độ tin cậy và ổn định thấp.
- Đối với hệ thống rộng và phức tạp: độ phức tạp rất cao và rất khú mở rộng.
b. Cỏc thiết bị HMI hiện đại
Do phỏt sự phỏt triển của Cụng nghệ thụng tin và Cụng nghệVi điện tử, HMI ngày nay sử dụng cỏc thiết bị tớnh toỏn mạnh mẽ.
HMI hiện đại chia làm 2 loại chớnh:
- HMI trờn nền PC và Windows/MAC: SCADA. - HMI trờn nền cỏc mỏy tớnh nhỳng: HMI chuyờn dụng
- Ngoài ra cũn cú một số loại HMI biến thể khỏc MobileHMI dựng Palm, PoketPC.
Cỏc ưu điểm của HMI hiện đại:
- Tớnh đầy đủ kịp thời và chớnh xỏc của thụng tin.
- Tớnh mềm dẻo, dễthay đổi bổ xung thụng tin cần thiết.
- Tớnh đơn giản của hệ thống, dễ mở rộng, dễ vận hành và sửa chữa.
- Tớnh “Mở”: cú khả năng kết nối mạnh, kết nối nhiều loại thiết bị và nhiều loại giao thức.
- Khảnăng lưu trữ cao. Cỏc thành phần của HMI:
Phần cứng:
- Màn hỡnh: - Cỏc phớm bấm
- Chips: CPU, ROM, RAM, EPROM/Flash, … Phần Firmware: - Cỏc đối tượng - Cỏc hàm và lệnh - Phần mềm phỏt triển - Cỏc cụng cụ xõy dựng HMI. - Cỏc cụng cụ kết nối, nạp chương trỡnh và gỡ rối. - Cỏc cụng cụ mụ phỏng
109 Truyền thụng:
- Cỏc cổng truyền thụng. - Cỏc giao thức truyền thụng
Cỏc thụng sốđặc trưng của HMI:
- Độ lớn màn hỡnh: quyết định thụng tin cần hiển thị cựng lỳc của HMI.
- Dung lượng bộ nhớchương trỡnh, bộ nhớ dữ liệu, Flash dữ liệu: quyết định số lượng tối đa biến sốvà dung lượng lưu trữ thụng tin.
- Số lượng cỏc phớm và cỏc phớm cảm ứng trờn màn hỡnh: khảnăng thao tỏc vận hành.
- Chuẩn truyền thụng, cỏc giao thức hỗ trợ.
- Sốlượng cỏc đối tượng, hàm lệnh mà HMI hỗ trợ.
- Cỏc cổng mở rộng: Printer, USB, CF, PCMCIA, PC100... Quy trỡnh xõy dựng hệ thống HMI:
Lựa chọn phần cứng:
- Lựa chọn kớch cở màn hỡnh: trờn cơ sở số lượng thụng số/thụng tin cảm biến hiển thị đồng thời. nhu cầu về đồ thị, đồ họa(lưu trỡnh cụng nghệ...).
- Lựa chọn số phớm cứng, số phớm cảm ứng tối đa cựng sử dụng cựng lỳc.
- Lựa chọn cỏc cổng mở rộng nếu cú nhu cầu in ấn, đọc mó vạch, kết nối cỏc thiết bị ngoại vi khỏc.
- Lựa chọn dung lượng bộ nhớ: theo sốlượng thụng số cần thu thập số liệu, lưu trữ dữ liệu, sốlượng trang màn hỡnh cần hiển thị.
Xõy dựng giao diện:
- Cấu hỡnh phần cứng: chọn phần cứng, chuẩn giao thức... - Xõy dựng cỏc màn hỡnh.
- Gỏn cỏc biến số (tag) cho cỏc đối tượng. - Sử dụng cỏc đối tượng đặc biệt.
- Viết cỏc chương trỡnh script (tựy chọn). - Mụ phỏng và gỡ rối chương trỡnh. - Nạp thiết bị xuống HMI.
1.1.4 Cỏc thuật ngữ và khỏi niệm cơ bản của HMI
a. Màn hỡnh( Screen ):
- Là thành phần của phần mềm ứng dụng HMI được xõy dựng trờn cụng cụ phần mềm phỏt triển HMI và được nạp xuống thiết bịđể chạy.
- Là nơi chứa đựng cỏc đối tượng (Obj), cỏc biến số (tags), cỏc chương trỡnh dạng ngữ cảnh (script).
110
Biến số (Tags): Gồm cỏc biến số nội tại bờn trong hệđiều hành thiết bị HMI, dựng để làm cỏc biến số trung gian cho quỏ trỡnh tớnh toỏn, cỏc biến số quỏ trỡnh trong cỏc thiết bị trờn mạng điều khiển: trong PLC, trong thiết bịđo lường thụng minh, trong cỏc thiết bị nhỳng nà controller khỏc...
c. Kiểu biến
- Kiểu biến số (Tag type/Data type ): - Bit: 0/1 (true/false) - Byte: 0 ữ 255 - Word: 2 byte = 0 ữ 65025. - Interger (Nguyờn): -32512 ữ +32512 - Long, Float, BCD. - String: abc. d. Chương trỡnh script
- Script toàn cục (global):đoạn mó chương trỡnh Script cú tỏc động đến toàn bộ hệ thống HMI
- Script đối tượng (Object script): là script chỉ tỏc dụng đến đối tượng đú. Thường là cỏc đoạn mó chương trỡnhviết cho cỏc sự kiện (event) của đối tượng. Vớ dụ: Script cho button, với sự kiễn “nhấn nỳt”.
e. Trend
- Là dạng đồ thị biểu diễn sựthay đổi của một biến(tag) theo thời gian. - Cú 2 loại trend chớnh: Trend hiện thời và trend quỏ khứ (history).
f. Cảnh bỏo Alarm
Là một loại đối tượng đểđưa ra cỏc bỏo động hay thụng bỏo sự cố cho hệ thống.