ما هو الفرق بين IPC و HMI

مقدمة

في المصانع الذكية الحديثة ، يمكننا في كثير من الأحيان رؤية مشهد الكمبيوتر الصناعي (IPC) وواجهة الآلة البشرية (HMI) التي تعمل معًا. تخيل ، في خط إنتاج قطع غيار السيارات ، الفنيين من خلال المراقبة في الوقت الفعلي لـ HMI لحالة تشغيل المعدات ، وضبط معلمات الإنتاج ، في حين أن IPC في التشغيل المستقر في برامج الأتمتة المعقدة ، ومعالجة كميات كبيرة من بيانات الإنتاج. إذن ، ما هو الفرق بين IPC و HMI؟ ستقوم هذه المقالة بتحليل الاختلافات بين الاثنين ، لمساعدة القراء على اتخاذ خيار أكثر ملاءمة في التطبيقات الصناعية.

ما هوالكمبيوتر الصناعي (IPC)?

المفهوم الأساسي: "الكمبيوتر" الصناعي

الكمبيوتر الصناعي (الكمبيوتر الصناعي ، المشار إليه باسم IPC) في بنية الأجهزة واستخدامنا اليومي لأدفاب الدفاتر ، يحتوي أجهزة الكمبيوتر المكتبية على العديد من أوجه التشابه ، المزودة أيضًا بالمعالج الدقيق (وحدة المعالجة المركزية) ، ووسائط التخزين ، والذاكرة (RAM) ، وأنواع مختلفة من الواجهات والمنافذ ، ولكن أيضًا مع ميزات برامج مماثلة. وظائف البرمجيات مماثلة. ومع ذلك ، فإن IPCs أقرب إلى وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLCs) من حيث إمكانيات البرمجة. نظرًا لأنها تعمل على منصة الكمبيوتر الشخصي ، فإن وحدات التحكم في IPC لديها ذاكرة أكثر ومعالجات أكثر قوة من PLCs وحتى بعض وحدات التحكم في الأتمتة القابلة للبرمجة (PACS).

الوعرة: بنيت لبيئات قاسية

يتميز IPC عن جهاز كمبيوتر منتظم بطبيعته "الوعرة". مصممة لبيئات قاسية مثل أرضيات المصنع ، يمكن أن تصمد أمام درجات الحرارة القصوى ، والرطوبة العالية ، وارتفاع الطاقة ، والصدمة الميكانيكية والاهتزاز. يمكن أن يصمد تصميمه الوعرة أيضًا إلى الصمود كميات كبيرة من الغبار والرطوبة والحطام وحتى بعض أضرار الحريق.

بدأ تطوير IPC في التسعينيات عندما حاول بائعي الأتمتة تشغيل برامج التحكم على أجهزة الكمبيوتر القياسية التي تحاكي بيئات PLC ، ولكن الموثوقية كانت سيئة بسبب مشاكل مثل أنظمة التشغيل غير المستقرة والأجهزة غير الصناعية. اليوم ، قطعت تقنية IPC شوطًا طويلاً ، مع أنظمة تشغيل أكثر استقرارًا ، وأجهزة صلبة ، وقد طورت بعض الشركات المصنعة أنظمة IPC مخصصة مع نواة في الوقت الفعلي تفصل بيئة الأتمتة عن بيئة نظام التشغيل ، مما يعطي الأولوية لمهام التحكم (مثل واجهات الإدخال /) عبر نظام التشغيل.

ميزاتالكمبيوتر الصناعي

التصميم بدون مروحة: عادة ما تعتمد أجهزة الكمبيوتر التجارية العادية على المعجبين الداخليين لتبديد الحرارة ، والمراوح هي العنصر الأكثر عرضًا في الكمبيوتر. في حين أن المروحة تعتمد في الهواء ، فإنها تحمل أيضًا الغبار والملوثات الأخرى التي يمكن أن تتراكم وتسبب مشاكل تبديد الحرارة ، مما يؤدي إلى تدهور أداء النظام أو فشل الأجهزة. تستخدم IPC تصميمًا خاصًا للدفاع بالحرارة الذي يدير الحرارة بشكل سلبي من اللوحة الأم وغيرها من المكونات الداخلية الحساسة إلى الهيكل ، حيث يتم تبديده بعد ذلك إلى الهواء المحيط ، مما يجعله مناسبًا بشكل خاص للاستخدام في البيئات المتربة والمعادية.

مكونات الصف الصناعي: تستخدم IPC مكونات الصف الصناعي المصممة لتوفير أقصى قدر من الموثوقية والتوظيف. هذه المكونات قادرة على تشغيل 7 × 24 ساعة دون انقطاع ، حتى في البيئات القاسية حيث قد تتلف أو إلغاء أجهزة الكمبيوتر العادية على مستوى المستهلك.

قابلة للتكوين بشكل كبير: IPC قادرة على مجموعة واسعة من المهام مثل أتمتة المصنع ، واكتساب البيانات عن بُعد ، والمراقبة. أنظمتها قابلة للتخصيص بشكل كبير لتلبية احتياجات المشروع. بالإضافة إلى الأجهزة الموثوقة ، فإنه يوفر خدمات OEM مثل العلامات التجارية المخصصة والنسخ المتطابق وتخصيص BIOS.

التصميم والأداء المتفوقين: مصمم للتعامل مع البيئات القاسية ، يمكن أن تستوعب IPCs نطاق درجة حرارة التشغيل أوسع ومقاومة الجسيمات المحمولة جواً. العديد من أجهزة الكمبيوتر الصناعية قادرة على تشغيل 7 × 24 ساعة لتلبية احتياجات التطبيقات الخاصة المختلفة.

خيارات ووظائف I / OR الغنية: من أجل التواصل بفعالية مع المستشعرات ، PLCs ، والأجهزة القديمة ، تم تجهيز IPC بمجموعة غنية من خيارات I / O ووظائف إضافية لتلبية احتياجات التطبيقات خارج بيئة المكتب التقليدية دون الحاجة إلى محركات إضافية أو dongles.

دورة الحياة الطويلة: ليس فقط IPC موثوقة للغاية وطويلة الأمد ، بل تحتوي أيضًا على دورة حياة طويلة للمنتج تتيح للمؤسسات استخدام نفس نموذج الكمبيوتر لمدة تصل إلى خمس سنوات دون بدائل للأجهزة الرئيسية ، مما يضمن الدعم المستقر على المدى الطويل للتطبيقات.

ما هو HMI؟

التعريف والوظيفة: "الجسر" بين الرجل والآلة

واجهة الإنسان والآلة (HMI) هي الواجهة التي يتفاعل من خلالها المشغل مع وحدة تحكم. من خلال HMI ، يمكن للمشغل مراقبة حالة الجهاز أو العملية التي يتم التحكم فيها ، وتغيير أهداف التحكم عن طريق تعديل إعدادات التحكم ، وتجاوز عمليات التحكم التلقائية يدويًا في حالة الطوارئ.

أنواع البرمجيات: مستويات مختلفة من "مراكز الأوامر"

عادةً ما يتم تقسيم برنامج HMI إلى نوعين أساسيين: مستوى الجهاز والإشراف. تم تصميم برنامج على مستوى الآلة في المعدات على مستوى الماكينة داخل منشأة مصنع وهو مسؤول عن إدارة تشغيل الأجهزة الفردية. يستخدم برنامج HMI الإشرافي في المقام الأول في غرف التحكم في المصنع ، ويستخدم أيضًا في SCADA (نظام للتحكم في الحصول على البيانات والوصول الإشرافي) ، حيث يتم جمع بيانات معدات الطابق المتجر ونقلها إلى كمبيوتر مركزي للمعالجة. بينما تستخدم معظم التطبيقات نوعًا واحدًا فقط من برامج HMI ، فإن بعض التطبيقات تستخدم كليهما ، والتي ، على الرغم من أنها أكثر تكلفة ، تزيل التكرار في النظام ويقلل من التكاليف طويلة الأجل.

ارتباط ضيق بين الأجهزة والبرامج

عادةً ما يكون برنامج HMI مدفوعًا بأجهزة محددة ، مثل محطة واجهة المشغل (OIT) أو جهاز قائم على الكمبيوتر الشخصي أو جهاز كمبيوتر مدمج. لهذا السبب ، يشار أحيانًا إلى تقنية HMI على أنها محطات مشغل (OTS) ، أو واجهات المشغل المحلية (LOIS) ، أو محطات واجهة المشغل (OITS) ، أو واجهات Man-Machine (MMIS). غالبًا ما يؤدي اختيار الأجهزة المناسبة إلى تبسيط تطوير برنامج HMI.

HMI VS.IPC: ما هو الفرق؟

المعالج والأداء: فرق الطاقة

تم تجهيز IPCs بمعالجات عالية الأداء ، مثل سلسلة Intel Core I ، وكميات أكبر من الذاكرة. نظرًا لأنها تعمل على منصة الكمبيوتر الشخصي ، فإن IPCs لديها المزيد من طاقة المعالجة والمزيد من مساحة التخزين والذاكرة. في المقابل ، تستخدم HMIs في الغالب وحدات المعالجة المركزية ذات الأداء المنخفض لأنها تحتاج فقط إلى أداء مهام محددة ، مثل مهمة واحدة على مستوى الجهاز أو على مستوى المراقبة ، ولا تحتاج إلى حجز الكثير من الطاقة المعالجة لتشغيل مهام برامج أخرى. بالإضافة إلى ذلك ، يحتاج مصنعو HMI إلى وزن الأداء والتكلفة لتحقيق التوازن الأمثل لتصميم الأجهزة.

عروض: الحجم يحدث فرقًا

غالبًا ما يتم تجهيز IPCs بعروض أكبر يمكن أن تظهر المزيد من المعلومات في نفس الوقت ، مما يوفر للمشغلين مجال عرض أوسع. حجم شاشة HMI التقليدي صغير نسبيًا ، عادة ما بين 4 بوصات و 12 بوصة ، على الرغم من أن بعض الشركات المصنعة لـ HMI بدأت الآن في توفير شاشات أكبر للتطبيقات الراقية.

واجهات الاتصال: الاختلافات في المرونة

يوفر IPC ثروة من واجهات الاتصال ، بما في ذلك منافذ USB متعددة ومنافذ الإيثرنت المزدوجة و / المنافذ التسلسلية ، مما يسهل الاتصال بالأجهزة ، وأسهل التكيف مع احتياجات التوسع للتطبيقات المستقبلية. في الوقت نفسه ، تعمل IPC المستندة إلى الكمبيوتر الشخصي كأداة تصور يمكن دمجها بمرونة مع بروتوكولات الاتصال الأخرى والتطبيقات المتوافقة مع نظام التشغيل. على العكس من ذلك ، فإن HMI التقليدية أقل نسبيًا بسبب اعتمادها على بروتوكولات الاتصالات المحددة وبرامج التطبيق.

ترقية التكنولوجيا: الاختلافات في الصعوبة

مع تطوير التكنولوجيا ، تزداد الحاجة إلى توسيع الأجهزة. في هذا الصدد ، يكون توسيع أجهزة IPC أسهل وأكثر فعالية من حيث التكلفة. بالنسبة إلى HMI ، إذا كنت بحاجة إلى تغيير مورد الأجهزة ، فغالبًا ما لا تستطيع ترحيل مشروع التصور مباشرة ، فيجب عليك إعادة تطوير تطبيق التصور ، والذي لن يزيد من وقت التطوير والتكلفة فحسب ، ولكن أيضًا في نظام الأتمتة بعد نشر صعوبات الصيانة.

الوعرةIPCsو HMIS

الترجمة من IPCs

يتم تعديل IPCs للتشغيل المستقر في البيئات القاسية مثل درجات الحرارة القصوى والغبار والاهتزاز. يمكّنه التصميم الخالي من المعجبين ، والمكونات ذات الدرجة الصناعية ، والبناء الموثوق به ، من مواجهة تحديات البيئات الصناعية وضمان تشغيل مستقر لفترات طويلة من الزمن.

الخصائص الوعرة لـ HMI

في مجال الأتمتة الصناعية ، غالبًا ما تكون المعدات المزودة بـ HMI في بيئات قاسية ، لذلك يجب أن يكون لدى HMI الخصائص الوعرة التالية:

مقاومة الصدمة: غالبًا ما يتم تثبيت HMIs في بيئات ذات اهتزاز مستمر ، مثل مصانع التصنيع أو معدات الهاتف المحمول ، ويجب أن تكون قادرة على تحمل الاهتزاز المستمر والصدمات العرضية لضمان التشغيل دون انقطاع.

نطاق درجة الحرارة الواسع: يجب أن يكون لدى HMIs نطاق درجة حرارة التشغيل - 20 درجة مئوية إلى 70 درجة مئوية لاستيعاب البيئات التي تتراوح من درجات حرارة منخفضة في نباتات معالجة الطعام المجمدة إلى درجات حرارة عالية في مصانع الصلب.

تصنيف الحماية: في الأماكن التي تحتاج إلى تنظيف المعدات بشكل متكرر ، مثل مصانع معالجة الأغذية ، يجب أن تكون HMIS على الأقل تصنيف IP65 للحماية من دخول الغبار والمياه لضمان سلامة المعدات.

التصميم بدون مروحة: في أماكن مثل المناشير والملاحظة ، يمنع التصميم بدون مروحة جزيئات مثل نشارة الخشب وملفات الحديد من دخول المعدات ، وتوسيع عمر خدمتها.

حماية الطاقة: يجب أن يكون لدى HMIs نطاق جهد واسع (9-48VDC) ، بالإضافة إلى حماية من الجهد الزائد والإفراط في العمل والإلكتروستاتيكي (ESD) لضمان الاستقرار والموثوقية في مجموعة متنوعة من البيئات الصناعية.

متى تختار IPC؟

عند مواجهة مشروع أتمتة المصنع على نطاق واسع وكثيف البيانات يتطلب تشغيل برامج معقدة أو إدارة قواعد البيانات الكبيرة أو تنفيذ الميزات المتقدمة ، يعد IPC خيارًا أفضل. على سبيل المثال ، في نظام التحكم الآلي لخط إنتاج السيارات ، يمكن لـ IPC التعامل مع كميات كبيرة من بيانات المعدات ، وتشغيل خوارزميات الجدولة المعقدة ، والحفاظ على خط تشغيل الخط بكفاءة.

متى تختار HMI؟

HMI هو اختيار فعال من حيث التكلفة للتطبيقات التي تتطلب مراقبة بسيطة والتحكم في PLC. على سبيل المثال ، في مصنع صغير لمعالجة الأغذية ، يمكن للمشغل مراقبة وضبط معلمات التشغيل لآلة التغليف من خلال HMI لتلبية احتياجات الإنتاج اليومية.

خاتمة

أجهزة الكمبيوتر الصناعيةتلعب (IPCs) وواجهات الإنسان والآلة (HMIS) أدوارًا مختلفة في الأتمتة الصناعية ، ولكن كلاهما لا غنى عنه: IPCs مناسبة لمشاريع صناعية معقدة واسعة النطاق بسبب أدائها القوية وقابلية التوسع ، في حين تلبية HMIs احتياجات المراقبة البسيطة والتحكم في تفاعلاتها البشرية المريحة والأداء الفعال للتكلفة. في التطبيقات العملية ، فهم الاختلافات بين الاثنين ، من أجل اتخاذ الخيار الأمثل وفقًا لمتطلبات المشروع ، بحيث يقوم نظام الأتمتة الصناعية بزيادة الأداء.