Введение в технологию HMI от Siemens

Решения Siemens Human-Machine Interface (HMI) под брендом SIMATIC представляют собой критически важные компоненты в системах промышленной автоматизации, обеспечивая бесшовное взаимодействие между операторами и оборудованием. Эти интерфейсы преобразуют сложные машинные данные в интуитивно понятные визуализации, облегчая мониторинг, управление и принятие решений в режиме реального времени в промышленных условиях. Продукты Siemens HMI варьируются от базовых сенсорных панелей до передовых систем на базе ПК, все они разработаны для работы в суровых промышленных условиях, обеспечивая при этом эксплуатационную надежность. Интеграция HMI Siemens с программируемыми логическими контроллерами (ПЛК) и системами диспетчерского управления и сбора данных (SCADA) создает единую среду автоматизации, которая является основой для реализации стратегий Индустрии 4.0. Обладая возможностями от простого управления устройствами до аналитики данных на уровне предприятия, технология Siemens HMI служит краеугольным камнем цифровой трансформации в современных промышленных операциях.

Основные семейства продуктов и технические характеристики

Siemens предлагает разнообразный портфель HMI, классифицированный по производительности и требованиям к применению. Базовые панели (например, KTP400) предоставляют экономичные решения для простых приложений с размерами экрана от 3 до 15 дюймов, поддерживая основные сенсорные операции и интегрированные интерфейсы PROFINET/PROFIBUS. Панели Comfort (например, TP1200, KP700) обеспечивают более высокую производительность с расширенной графикой, поддержкой мультитач и возможностями написания сценариев для сложных задач визуализации. Мобильные панели обеспечивают портативную работу в производственных и логистических средах, в то время как Унифицированные панели используют архитектуры на базе ПК для высокопроизводительных приложений SCADA.

Технически эти системы имеют надежную аппаратную конструкцию с промышленными сенсорными экранами (резистивными или емкостными), широким диапазоном рабочих температур (-20°C to 60°C) и степенью защиты до IP65/IP66 для долговечности в сложных условиях. Современные HMI Siemens включают мощные процессоры (например, ARM Cortex-A8), достаточный объем памяти (до 4 ГБ флэш-памяти) и универсальные варианты связи, включая PROFINET, Ethernet/IP и OPC UA, для бесшовной интеграции с сетями автоматизации. Модель 6AV7894-1AG32-1AE0, например, предлагает 19-дюймовый дисплей высокого разрешения с разрешением 1280×1024 пикселей, конформное покрытие для суровых условий и поддержку нескольких промышленных протоколов.

Экосистема программного обеспечения и инструменты разработки

Siemens предоставляет комплексные программные инструменты для настройки и работы HMI. TIA (Totally Integrated Automation) Portal служит основной средой разработки, предлагая унифицированную разработку для HMI, ПЛК и систем приводов. В этой среде WinCC программные платформы (WinCC Basic, Comfort, Advanced и Professional) предоставляют масштабируемые решения для различной сложности приложений. Эти инструменты поддерживают эффективную разработку проектов с помощью библиотек, шаблонов и возможностей моделирования, значительно сокращая время ввода в эксплуатацию.

Для устаревших систем WinCC Flexible предлагает пути миграции на новые платформы, обеспечивая долгосрочную совместимость. Расширенные функции включают управление рецептами для пакетных процессов, ведение журналов данных для аналитики и возможности веб-сервера для удаленного доступа. Интеграция HTML5, JavaScript и масштабируемой векторной графики (SVG) в средах WinCC Unified обеспечивает современные возможности визуализации с повышенной гибкостью. Эта синергия программного и аппаратного обеспечения позволяет эффективно реализовать все: от базовых машинных интерфейсов до сложных систем визуализации на уровне всего предприятия.

Основные сценарии применения

Решения Siemens HMI находят применение в различных отраслях промышленности. В производстве и автомобилестроении они обеспечивают мониторинг производства в реальном времени, управление роботизированными ячейками и системы обеспечения качества, с возможностью сокращения времени цикла на 15-20% за счет повышения операционной видимости. Энергетический сектор использует эти интерфейсы для мониторинга сети, управления турбинами и управления распределением электроэнергии, с прочной конструкцией, подходящей для экстремальных условий.

Перерабатывающие отрасли включая химическую, фармацевтическую и пищевую промышленность, используют HMI Siemens для управления пакетными процессами, управления рецептами и отслеживания соответствия требованиям, с санитарными конструкциями, соответствующими отраслевым нормам. В логистике и обработке материалов эти интерфейсы облегчают управление складом, управление автоматизированными управляемыми транспортными средствами (AGV) и отслеживание запасов. Индустрия водоподготовки и очистки сточных вод использует HMI Siemens для управления насосами, дозирования химикатов и мониторинга системы распределения, с возможностью сокращения времени проектирования до 75% при одновременном повышении энергоэффективности. Во всех этих приложениях технология Siemens HMI обеспечивает критическую связь между операционными технологиями и корпоративными системами, обеспечивая принятие решений на основе данных.

Рекомендации по внедрению и стратегии интеграции

Успешное внедрение Siemens HMI требует тщательного планирования и выполнения. При выборе оборудования следует учитывать такие факторы, как размер дисплея, условия окружающей среды и требования к связи, обеспечивая совместимость с существующей инфраструктурой автоматизации. Настройка программного обеспечения должна отдавать приоритет интуитивной навигации, последовательным шаблонам проектирования и контекстному управлению сигналами тревоги для повышения эффективности работы оператора.

Интеграция с ПЛК Siemens (в частности, серии S7-1200/1500) через PROFINET обеспечивает детерминированную связь в реальном времени, а поддержка OPC UA обеспечивает связь с системами более высокого уровня для анализа данных. Для проектов реконструкции инструменты миграции облегчают переход от устаревших систем HMI к современным платформам, сохраняя существующие инвестиции и открывая новые возможности. Меры кибербезопасности, включая сегментацию сети, аутентификацию пользователей и регулярные обновления, необходимы для защиты критически важной инфраструктуры. Кроме того, комплексное обучение операторов и документация обеспечивают оптимальное использование системы и эффективность устранения неполадок.

Будущие тенденции и направления развития

Siemens продолжает развивать свою технологию HMI в соответствии с тенденциями Индустрии 4.0. Интеграция возможностей Industrial Internet of Things (IIoT) обеспечивает профилактическое обслуживание и подключение к облаку, в то время как функции edge computing приближают аналитику к месту эксплуатации. Дополненная реальность интерфейсы появляются в качестве улучшений визуализации, накладывая оперативные данные на физическое оборудование для улучшения ситуационной осведомленности.

Сближение информационных технологий (IT) и операционных технологий (OT) создает новые возможности для интеграции данных на уровне предприятия. Технология Digital twin позволяет моделировать и оптимизировать приложения HMI перед физической реализацией, сокращая время ввода в эксплуатацию и повышая надежность системы. По мере развития промышленной автоматизации решения Siemens HMI готовы включать все более продвинутую аналитику, искусственный интеллект для распознавания образов и расширенные функции совместной работы для распределенных команд. Эти разработки еще больше укрепят роль технологии HMI как центрального компонента в экосистемах интеллектуального производства.

-Endress+Hauser

-ALLEN BRADLEY 

-YOKOGAWA 

-MTL

-P+F

-Больше продуктов