HMI (Human machine interface) cú nghĩa là thiết bị giao tiếp giữa người điều hành với mỏy múc thiết bị. Là một hệ thống dựng để người dựng giao tiếp, thụng tin qua lại với hệ thống điều khiển thụng qua mọi hỡnh thức. HMI cho phộp người dựng theo dừi, ra lệnh điều khiển toàn bộ hệ thống. HMI cú giao diện đồ họa, giỳp cho người dựng cú cỏi nhỡn trực quan về tỡnh trạng của hệ thống. Vớ dụ như những chương trỡnh nhập liệu, bỏo cỏo, văn bản, hiển thị LED, khẩu lệnh bằng giọng núi…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 từ xa trờn TV đều là HMI,…
Cấu trỳc HMI cú 2 phần:
Ngừ vào: Cho phộp người sử dụng thao tỏc hệ thống, là cỏc giỏ trị, dữ liệu thu thập từ bộ điều khiển (giỏ trị trong cỏc thanh ghi của PLC như cỏc giỏ trị thực tế của quỏ trỡnh sản xuất, giỏ trị đặt mặc định...) hay từ cỏc thiết bị nối trực tiếp để lưu trữ, hiển thị..
Ngừ ra: Truyền tớn hiệu về bộ điều khiển nối kốm để bộ điều khiển thực hiện tỏc vụ điều khiển. HMI đơn thuần chỉ là giao tiếp khụng thể thực hiện cụng việc điểu khiển.
Nhiệm vụ cơ bản của hệ HMI: * Hiển thị quỏ trỡnh:
Quỏ trỡnh được hiển thị trờn thiết bị HMI. Màn hỡnh trờn thiết bị HMI được cập nhật một cỏch năng động. Điều này được dựa trờn cỏc sự chuyển tiếp quỏ trỡnh.
* Điều khiển vận hành của quỏ trỡnh
Người vận hành cú thể điều khiển quỏ trỡnh bởi GUI. Vớ dụ, người vận hành cú thể đặt trước cỏc giỏ trị tham khảo cho điều khiển hay khởi động một động cơ.
* Hiển thị cỏc cảnh bỏo
Cỏc quỏ trỡnh nghiờm trọng tự động khởi phỏt bỏo động, vớ dụ, khi giỏ trị đặt được vượt quỏ.
* Lưu trữ cỏc giỏ trị và cảnh bỏo quỏ trỡnh
Hệ thống HMI cú thể ghi lại cỏc cảnh bỏo và giỏ trị quỏ trỡnh. Tớnh năng này cho phộp bạn lưu giữ cỏc dóy quỏ trỡnh và lấy ra cỏc dữ liệu của sản xuất từ trước.
* Ghi chộp cỏc cảnh bỏo và cỏc giỏ trị quỏ trỡnh
Hệ thống HMI cú thể đưa ra cỏc bỏo cỏo giỏ trị quỏ trỡnh và cỏc cảnh bỏo. Tớnh năng này cho phộp bạn in ra cỏc dữ liệu sản xuất ở cuối của ca làm việc.
* Quản lớ thụng số mỏy múc và quỏ trỡnh
Hệ thống HMI cú thể lưu giữ cỏc thụng số của cỏc quỏ trỡnh và mỏy múc dưới dạng cụng thức. Vớ dụ, bạn cú thể download những thụng số trờn một đường dẫn từ thiết bị HMI tới PLC để thay đổi toàn kiểu sản xuất của sản phẩm.
1.2.Cấu trỳc HMI
1.2 .1 Cỏc thiết bị HMI truyền thống: a . HMI truyền thống bao gồm:
• 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. 1.2.2 Cấu trỳc của cỏc thiết bị HMI hiện đại:
1. 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 a cũn cú một số loại HMI biến thể khỏc MobileHMI dựng Palm, PoketPC. 2. Cỏc ưu điểm của HMI hiện đại:
• Tớnh đầy đủ kịp thời và chớnh xỏc của thụng tin.
• Tớnh mềm dẻo, dễ thay 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.
• Khả năng lưu trữ cao.
3.Vị trớ của HMI trong hệ thống tự động hoỏ hiện đại:
HMI ngày càng đảm nhiệm nhiều thuộc tớnh của cỏc ứng dụng SCADA truyền thống đồng thời cũng thực hiện nhiều chức năng phõn tớch phức tạp hơn. Hiện nay, phần cứng và phần mềm HMI cú thể thực hiện cỏc chức năng IT, như duy trỡ cơ sở dữ liệu quản lý tài sản hoặc cú thể sử dụng cỏc khả năng và cỏc dịch vụ web để làm cầu nối giữa cỏc hệ thống sàn mỏy và phần mềm IT.
Khi cụng nghệ mạng viễn thụng ngày càng trở nờn đa dạng, vấn đề quản lý cũng trở nờn phức tạp hơn. Sự phức tạp này đũi hỏi cỏc giao diện hệ thống quản lý mạng chuẩn húa
phải tăng chất lượng dịch vụ. Mục đớch của việc làm này là nhằm nõng cao hiệu suất và hiệu quả của tương tỏc giữa cỏc hệ thống quản lý và người vận hành chỳng. Hiệu quả của HMI được đỏnh giỏ bởi rất nhiều yếu tố, như khả năng học được và năng suất, được gọi chung là tớnh khả dụng. HMI đem lại nhiều lợi ớch cho người sử dụng, nổi bật là:
• Dễ học và dễ nhớ
• Khú cú thể gõy lỗi
• Hoàn thành mục tiờu hiệu quả hơn
• Sử dụng dễ chịu hơn
Thiết lập những yờu cầu và cài đặt thụng số kỹ thuật cung cấp cho cỏc nhà cung cấp dịch vụ và nhà cung cấp Resource cỏc cụng cụ để đạt được mức độ đồng nhất về giao diện người sử dụng. Điều này sẽ tạo ra nhiều lợi ớch vỡ người sử dụng sẽ khụng phải học những mụ hỡnh cơ bản của mỗi hệ thống quản lý như ngày nay. Cỏc nhà phỏt triển giao diện người sử dụng (UI) trong lĩnh vực tài nguyờn và dịch vụ sẽ được lợi từ một nguồn thụng tin và vốn từ vựng ổn định ứng dụng trong giao diện người sử dụng.
4. Cỏc thành phần của HMI: • Phần cứng:
• Màn hỡnh: • Cỏc phớm bấm
• Chớp: 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
• Truyền thụng:
• Số lượng cỏc phớm và cỏc phớm cảm ứng trờn màn hỡnh: khả năng thao tỏc vận hành. • Chuẩn truyền thụng, cỏc giao thức hỗ trợ.
• Số lượng cỏc đối tượng, hàm lệnh mà HMI hỗ trợ.
• Cỏc cổng mở rộng: Printer, USB, CF, PCMCIA, PC100... 6. Quy trỡnh xõy dựng hệ thống HMI:
a. 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,
• 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 số lượng thụng số cần thu thập số liệu, lưu trữ dữ liệu, số lượng trang màn hỡnh cần hiển thị.
b. Xõy dựng giao diện:
• Cấu hỡnh phần cứng: chọn phần cứng, chuẩn giao thức... • Xõy dựng cỏc màn hỡnh.
• Gỏn cỏc biến số cho cỏc đối tượng. • Sử dụng cỏc đối tượng đặc biệt. • Viết cỏc chương trỡnh script. • Mụ phỏng và gỡ rối chương trỡnh. • Nạp thiết bị xuống HMI.
1.3 Phần mềm lập trỡnh HMI :
Phần mềm độc quyền:
Hầu hết cỏc sản phẩm thay thế nỳt ấn và bộ xử lớ dữ liệu cú thể được lập trỡnh bằng cỏc phần mềm tiờu chuẩn của nhà cung cấp HMI. Phần mềm độc quyền thường như dễ sử dụng và cho phộp phỏt triển nhanh hơn. Một điểm hạn chế là chương trỡnh được phỏt triển với phần mềm độc quyền chỉ chạy được trờn nền tảng phần cứng cụ thể. Nếu một nhà cung cấp HMI khỏc được xỏc đinh cho dự ỏn trong tương lai, ứng dụng cần được tỏi phỏt triển hoàn toàn.
Phần mềm độc lập phần cứng với cỏc chức năng được xõy dựng sẵn:
Đõy là phần mềm HMI bờn thứ 3 cú thể chạy trờn cỏc loại phần cứng HMI khỏc nhau. Khụng như phần mềm độc quyền, một ứng dụng được tạo ra với loại phần mềm này cú thể chạy trờn bất kỳ nền tảng mở nào. Điều này giỳp cho người lập trỡnh tự do lựa chọn phần cứng HMI dựa trờn cỏc đặc điểm, chất lượng của dịch vụ,…Phần mềm độc lập này thường cú nhiều chức năng được xõy dựng sẵn thụng dụng như nỳt ấn và phương phỏp. Tuy nhiờn, do nú phải đỏp ứng nhiều nền tảng, cú thể nú ớt thõn thiện với người sử dụng hơn so với phần mềm độc quyền và cú thể khụng cú nhiều chức năng chuyờn dụng bằng. Phần mềm mở: Đối với người lập trỡnh nguồn muốn hoàn toàn tự do phỏt triển cỏc chức năng của mỡnh, luụn luụn cú lựa chọn lập trỡnh với phần mềm mở. Cỏc thớ dụ về loại phần mềm này bao gồm Microsoft .Net, và Visual C. Cỏc ứng dụng được tạo ra với loại phần mềm này là hoàn toàn độc lập với phần cứng, cho phộp người thiết kế mỏy lựa chọn HMI tốt nhất với khả năng lập trỡnh linh hoạt.
2.Tỡm hiểu về HMI của trạm trộn BTXM.