Ποια είναι η διαφορά μεταξύ IPC και HMI

Εισαγωγή

Στα σύγχρονα έξυπνα εργοστάσια, μπορούμε συχνά να βλέπουμε τη σκηνή του βιομηχανικού PC (IPC) και της διεπαφής ανθρώπινης μηχανής (HMI) που συνεργάζονται. Φανταστείτε, σε μια γραμμή παραγωγής εξαρτημάτων αυτοκινήτων, τεχνικοί μέσω της παρακολούθησης του HMI σε πραγματικό χρόνο της κατάστασης λειτουργίας του εξοπλισμού, προσαρμόστε τις παραμέτρους παραγωγής, ενώ το IPC στη σταθερή λειτουργία των σύνθετων προγραμμάτων αυτοματισμού, επεξεργάζοντας μεγάλα ποσά δεδομένων παραγωγής. Λοιπόν, ποια είναι η διαφορά μεταξύ IPC και HMI; Αυτό το άρθρο θα αναλύσει τις διαφορές μεταξύ των δύο, για να βοηθήσει τους αναγνώστες να κάνουν μια πιο κατάλληλη επιλογή στις βιομηχανικές εφαρμογές.

Τι είναι έναΒιομηχανικός υπολογιστής (IPC)?

Βασική ιδέα: Βιομηχανικός "Υπολογιστής"

Βιομηχανικό PC (βιομηχανικός υπολογιστής, που αναφέρεται ως IPC) στην αρχιτεκτονική υλικού και η καθημερινή χρήση των φορητών υπολογιστών, οι επιτραπέζιοι υπολογιστές έχουν πολλές ομοιότητες, εξοπλισμένες επίσης με μικροεπεξεργαστή (CPU), μέσα αποθήκευσης, μνήμη (μνήμη RAM) και διάφορους τύπους διεπαφών και θυρών, αλλά και με παρόμοια χαρακτηριστικά λογισμικού. Παρόμοιες λειτουργίες λογισμικού. Ωστόσο, τα IPC είναι πιο κοντά στους προγραμματιζόμενους λογικούς ελεγκτές (PLCs) όσον αφορά τις δυνατότητες προγραμματισμού. Επειδή τρέχουν σε μια πλατφόρμα PC, οι ελεγκτές IPC έχουν περισσότερη μνήμη και ισχυρότερους επεξεργαστές από τους PLC και ακόμη και ορισμένους προγραμματιστές ελεγκτές αυτοματισμού (PACS).

Rugged: Χτισμένο για σκληρά περιβάλλοντα

Το IPC διακρίνεται από έναν κανονικό υπολογιστή από τη φύση της. Προσαρμοσμένα για σκληρά περιβάλλοντα, όπως εργοστασιακά δάπεδα, μπορεί να αντέξει τις ακραίες θερμοκρασίες, την υψηλή υγρασία, τις αυξήσεις της εξουσίας και το μηχανικό σοκ και τις κραδασμούς. Ο ανθεκτικός σχεδιασμός του μπορεί επίσης να αντέχει σε μεγάλες ποσότητες σκόνης, υγρασίας, συντριμμιών και ακόμη και σε κάποιο βαθμό βλάβης πυρκαγιάς.

Η ανάπτυξη της IPC ξεκίνησε τη δεκαετία του 1990, όταν οι προμηθευτές αυτοματισμού προσπάθησαν να εκτελέσουν λογισμικό ελέγχου σε τυποποιημένους υπολογιστές που προσομοιώνουν περιβάλλοντα PLC, αλλά η αξιοπιστία ήταν κακή λόγω ζητημάτων όπως τα ασταθής λειτουργικά συστήματα και το μη βιομηχανοποιημένο υλικό. Σήμερα, η τεχνολογία IPC έχει προχωρήσει πολύ, με πιο σταθερά λειτουργικά συστήματα, σκληρυμένο υλικό και ορισμένοι κατασκευαστές έχουν αναπτύξει προσαρμοσμένα συστήματα IPC με πυρήνες σε πραγματικό χρόνο που διαχωρίζουν το περιβάλλον αυτοματισμού από το περιβάλλον του λειτουργικού συστήματος, δίνοντας προτεραιότητα στις εργασίες ελέγχου (όπως οι διεπαφές εισόδου / εξόδου) στο λειτουργικό σύστημα.

Χαρακτηριστικά ενόςβιομηχανικός υπολογιστής

Σχεδιασμός χωρίς ανεμιστήρα: Οι συνηθισμένοι εμπορικοί υπολογιστές συνήθως βασίζονται σε εσωτερικούς ανεμιστήρες για να διαλυθούν η θερμότητα και οι ανεμιστήρες είναι το πιο επιρρεπές σε αποτυχία συστατικό ενός υπολογιστή. Ενώ ο ανεμιστήρας τραβάει στον αέρα, μεταφέρει επίσης σκόνη και άλλες μολυντές που μπορούν να συσσωρευτούν και να προκαλέσουν προβλήματα διάχυσης θερμότητας, οδηγώντας σε υποβάθμιση της απόδοσης του συστήματος ή της αποτυχίας του υλικού. Το IPC χρησιμοποιεί ένα ιδιόκτητο σχέδιο ψύξης που διεξάγει παθητικά θερμότητα από τη μητρική πλακέτα και άλλα ευαίσθητα εσωτερικά εξαρτήματα στο πλαίσιο, όπου στη συνέχεια διαλύεται στον περιβάλλοντα αέρα, καθιστώντας το ιδιαίτερα κατάλληλο για χρήση σε σκονισμένα και εχθρικά περιβάλλοντα.

Βιομηχανικά στοιχεία βαθμού: Το IPC χρησιμοποιεί εξαρτήματα βιομηχανικού βαθμού που έχουν σχεδιαστεί για να παρέχουν μέγιστη αξιοπιστία και uptime. Αυτά τα εξαρτήματα είναι ικανά για άσχημη λειτουργία 7 × 24 ωρών, ακόμη και σε σκληρά περιβάλλοντα όπου οι συνηθισμένοι υπολογιστές καταναλωτών μπορούν να καταστραφούν ή να διαλυθούν.

Εξαιρετικά διαμορφώσιμο: Το IPC είναι ικανό για ένα ευρύ φάσμα εργασιών, όπως ο εργοστασιακός αυτοματισμός, η απομακρυσμένη απόκτηση δεδομένων και η παρακολούθηση. Τα συστήματά του είναι ιδιαίτερα προσαρμόσιμα για να καλύψουν τις ανάγκες του έργου. Εκτός από το αξιόπιστο υλικό, προσφέρει υπηρεσίες OEM, όπως προσαρμοσμένη επωνυμία, καθρέφτη και προσαρμογή του BIOS.

Ανώτερο σχεδιασμό και απόδοση: Σχεδιασμένο για να χειρίζεται σκληρά περιβάλλοντα, τα IPC μπορούν να φιλοξενήσουν ένα ευρύτερο εύρος θερμοκρασίας λειτουργίας και να αντισταθούν σε αερομεταφερόμενα σωματίδια. Πολλοί βιομηχανικοί υπολογιστές είναι σε θέση να λειτουργούν 7 × 24 ώρες για να καλύψουν τις ανάγκες διαφόρων ειδικών εφαρμογών.

Πλούσιες επιλογές και λειτουργικότητα: Προκειμένου να επικοινωνείτε αποτελεσματικά με αισθητήρες, PLCS και συσκευές κληρονομιάς, το IPC είναι εξοπλισμένο με ένα πλούσιο σύνολο επιλογών I / o και πρόσθετες λειτουργίες για την κάλυψη των αναγκών των εφαρμογών εκτός του παραδοσιακού περιβάλλοντος γραφείου χωρίς την ανάγκη για πρόσθετους προσαρμογείς ή dongles.

Μεγάλο κύκλο ζωής: Δεν είναι μόνο το IPC εξαιρετικά αξιόπιστο και μακροχρόνιο, έχει επίσης έναν μακροχρόνιο κύκλο ζωής του προϊόντος που επιτρέπει στους οργανισμούς να χρησιμοποιούν το ίδιο μοντέλο υπολογιστή για έως και πέντε χρόνια χωρίς σημαντικές αντικαταστάσεις υλικού, εγγυώντας τη μακροπρόθεσμη σταθερή υποστήριξη για εφαρμογές.

Τι είναι το HMI;

Ορισμός και λειτουργία: Η "γέφυρα" μεταξύ ανθρώπου και μηχανής

Μια διεπαφή ανθρώπινης μηχανής (HMI) είναι η διεπαφή μέσω της οποίας ένας χειριστής αλληλεπιδρά με έναν ελεγκτή. Μέσω του HMI, ο χειριστής μπορεί να παρακολουθεί την κατάσταση της ελεγχόμενης μηχανής ή στη διαδικασία, να αλλάξει τους στόχους ελέγχου τροποποιώντας τις ρυθμίσεις ελέγχου και να παρακάμψει χειροκίνητα τις λειτουργίες αυτόματου ελέγχου σε περίπτωση έκτακτης ανάγκης.

Τύποι λογισμικού: διαφορετικά επίπεδα "κέντρων εντολών"

Το λογισμικό HMI χωρίζεται συνήθως σε δύο βασικούς τύπους: σε επίπεδο μηχανής και εποπτική. Το λογισμικό σε επίπεδο μηχανής είναι ενσωματωμένο στον εξοπλισμό σε επίπεδο μηχανής σε μια εγκατάσταση εγκαταστάσεων και είναι υπεύθυνο για τη διαχείριση της λειτουργίας μεμονωμένων συσκευών. Το εποπτικό λογισμικό HMI χρησιμοποιείται κυρίως σε αίθουσες ελέγχου φυτών και χρησιμοποιείται επίσης συνήθως στο SCADA (σύστημα ελέγχου της απόκτησης δεδομένων και της εποπτικής πρόσβασης), όπου συλλέγονται και μεταδίδονται δεδομένα εξοπλισμού στο κατάστημα και μεταδίδονται σε κεντρικό υπολογιστή για επεξεργασία. Ενώ οι περισσότερες εφαρμογές χρησιμοποιούν μόνο ένα είδος λογισμικού HMI, ορισμένες εφαρμογές χρησιμοποιούν και τις δύο, οι οποίες, ενώ είναι πιο δαπανηρές, εξαλείφουν την απόλυση του συστήματος και μειώνουν το μακροπρόθεσμο κόστος.

Σχετικότερη συσχέτιση μεταξύ υλικού και λογισμικού

Το λογισμικό HMI οδηγείται συνήθως από επιλεγμένο υλικό, όπως ένα τερματικό διασύνδεσης χειριστή (OIT), μια συσκευή με βάση το PC ή ένα ενσωματωμένο υπολογιστή. Για το λόγο αυτό, η τεχνολογία HMI αναφέρεται μερικές φορές ως τερματικοί σταθμοί χειριστή (OTS), τοπικές διεπαφές χειριστή (LOIS), ακροδέκτες διεπαφής χειριστή (OITs) ή διεπαφές Man-Machine (MMIS). Η επιλογή του σωστού υλικού συχνά απλοποιεί την ανάπτυξη του λογισμικού HMI.

HMI Vs.IPC: Ποια είναι η διαφορά;

Επεξεργαστής και απόδοση: Η διαφορά ισχύος

Τα IPC είναι εξοπλισμένα με επεξεργαστές υψηλής απόδοσης, όπως η σειρά Intel Core I και μεγαλύτερες ποσότητες μνήμης. Επειδή τρέχουν σε μια πλατφόρμα PC, τα IPC έχουν περισσότερη ισχύ επεξεργασίας και περισσότερους χώρους αποθήκευσης και μνήμης. Αντίθετα, το HMIS χρησιμοποιεί κυρίως CPU χαμηλότερης απόδοσης, επειδή χρειάζεται μόνο να εκτελεί συγκεκριμένες εργασίες, όπως μια εργασία σε επίπεδο μηχανής ή παρακολούθησης, και δεν χρειάζεται να διατηρήσει πολλή επεξεργασία ισχύος για την εκτέλεση άλλων εργασιών λογισμικού ή ελέγχου. Επιπλέον, οι κατασκευαστές HMI πρέπει να ζυγίζουν την απόδοση και το κόστος για να επιτύχουν τη βέλτιστη ισορροπία του σχεδιασμού υλικού.

Εμφανίζει: Το μέγεθος κάνει τη διαφορά

Τα IPC είναι συχνά εξοπλισμένα με μεγαλύτερες οθόνες που μπορούν να παρουσιάσουν περισσότερες πληροφορίες ταυτόχρονα, παρέχοντας στους χειριστές ένα ευρύτερο οπτικό πεδίο. Το παραδοσιακό μέγεθος εμφάνισης HMI είναι σχετικά μικρό, συνήθως μεταξύ 4 ίντσες και 12 ίντσες, αν και ορισμένοι κατασκευαστές HMI αρχίζουν τώρα να παρέχουν μεγαλύτερες οθόνες για εφαρμογές υψηλής τεχνολογίας.

Διεπαφές επικοινωνίας: Διαφορές στην ευελιξία

Το IPC παρέχει πληθώρα διεπαφών επικοινωνίας, συμπεριλαμβανομένων πολλαπλών θυρών USB, διπλών θυρών Ethernet και / ή σειριακών θυρών, γεγονός που διευκολύνει τη σύνδεση με το υλικό και ευκολότερο να προσαρμοστεί στις ανάγκες επέκτασης των μελλοντικών εφαρμογών. Ταυτόχρονα, το IPC που βασίζεται σε PC χρησιμεύει ως εργαλείο απεικόνισης που μπορεί να ενσωματωθεί με ευέλικτα με άλλα πρωτόκολλα επικοινωνίας και εφαρμογές συμβατές με το λειτουργικό σύστημα. Αντίθετα, το παραδοσιακό HMI είναι σχετικά λιγότερο ευέλικτο λόγω της εξάρτησής του από συγκεκριμένα πρωτόκολλα επικοινωνίας και λογισμικό εφαρμογών.

Αναβάθμιση τεχνολογίας: Διαφορές δυσκολίας

Με την ανάπτυξη της τεχνολογίας, η ανάγκη επέκτασης υλικού αυξάνεται. Από την άποψη αυτή, η επέκταση υλικού IPC είναι ευκολότερη και πιο οικονομικά αποδοτική. Για το HMI, εάν πρέπει να αλλάξετε τον προμηθευτή υλικού, συχνά δεν μπορεί να μεταναστεύσει άμεσα το έργο απεικόνισης, πρέπει να επαναπροσδιορίσετε την εφαρμογή απεικόνισης, η οποία όχι μόνο θα αυξήσει τον χρόνο και το κόστος ανάπτυξης, αλλά και στο σύστημα αυτοματοποίησης μετά την ανάπτυξη δυσκολιών συντήρησης.

ΤραχύτηταIPCSκαι HMIS

Ανθεκτικότητα των IPCs

Τα IPCs είναι ανθεκτικά για σταθερή λειτουργία σε σκληρά περιβάλλοντα, όπως ακραίες θερμοκρασίες, σκόνη και δόνηση. Ο σχεδιασμός χωρίς ανεμιστήρες, τα βιομηχανικά στοιχεία και η αξιόπιστη κατασκευή του επιτρέπουν να αντέχει στις προκλήσεις των βιομηχανικών περιβαλλόντων και να εξασφαλίσει σταθερή λειτουργία για μεγάλα χρονικά διαστήματα.

Τραυματικά χαρακτηριστικά του HMI

Στον τομέα του βιομηχανικού αυτοματισμού, ο εξοπλισμός που είναι εξοπλισμένος με HMI είναι συχνά σε σκληρά περιβάλλοντα, οπότε η HMI πρέπει να έχει τα ακόλουθα τραχιά χαρακτηριστικά:

Αντίσταση σοκ: Οι HMIs συχνά εγκαθίστανται σε περιβάλλοντα με σταθερές δόνηση, όπως εργοστάσια παραγωγής ή κινητό εξοπλισμό, και πρέπει να είναι σε θέση να αντέχουν σε συνεχείς κραδασμούς και περιστασιακές διαταραχές για να εξασφαλίσουν αδιάλειπτη λειτουργία.

Εύρος ευρείας θερμοκρασίας: Το HMIS θα πρέπει να έχει εύρος θερμοκρασίας λειτουργίας - 20 ° C έως 70 ° C για να φιλοξενήσει περιβάλλοντα που κυμαίνονται από χαμηλές θερμοκρασίες σε κατεψυγμένες εγκαταστάσεις επεξεργασίας τροφίμων έως υψηλές θερμοκρασίες σε χαλυβουργούς.

Αξιολόγηση προστασίας: Σε μέρη όπου ο εξοπλισμός πρέπει να καθαρίζεται συχνά, όπως τα εργοστάσια επεξεργασίας τροφίμων, οι HMIs πρέπει να έχουν τουλάχιστον IP65 βαθμολογημένη για να προστατεύσουν από την εισροή σκόνης και να πιέζουν νερό για να εξασφαλίσουν την ασφάλεια του εξοπλισμού.

Σχεδιασμός χωρίς ανεμιστήρα: Σε μέρη όπως πριονιστήρια και σφυρηλάτηση, ένας σχεδιασμός χωρίς ανεμιστήρα εμποδίζει τα σωματίδια όπως το Sawdust και το Iron Filings από την είσοδο στον εξοπλισμό, επεκτείνοντας τη διάρκεια ζωής του.

Προστασία ισχύος: Η HMIS θα πρέπει να έχει ευρεία περιοχή τάσης (9-48VDC), καθώς και προστασία υπερβολικής τάσης, υπερ-ρεύματος και ηλεκτροστατικής εκκένωσης (ESD) για να εξασφαλίσει σταθερότητα και αξιοπιστία σε διάφορα βιομηχανικά περιβάλλοντα.

Πότε να επιλέξετε IPC;

Όταν αντιμετωπίζετε ένα έργο αυτοματοποίησης εργοστασιακής αυτοματισμού μεγάλης κλίμακας, που απαιτεί πολύπλοκο λογισμικό, διαχείριση μεγάλων βάσεων δεδομένων ή υλοποίηση προηγμένων χαρακτηριστικών, η IPC είναι μια καλύτερη επιλογή. Για παράδειγμα, σε ένα αυτοματοποιημένο σύστημα ελέγχου για μια γραμμή παραγωγής αυτοκινήτων, το IPC μπορεί να χειριστεί μεγάλες ποσότητες δεδομένων εξοπλισμού, να εκτελέσει πολύπλοκες αλγόριθμους προγραμματισμού και να διατηρήσει αποτελεσματικά τη γραμμή.

Πότε να επιλέξετε HMI;

Το HMI είναι μια οικονομικά αποδοτική επιλογή για εφαρμογές που απαιτούν απλή παρακολούθηση και έλεγχο ενός PLC. Για παράδειγμα, σε ένα μικρό εργοστάσιο επεξεργασίας τροφίμων, ένας χειριστής μπορεί εύκολα να παρακολουθεί και να ρυθμίζει τις παραμέτρους λειτουργίας μιας μηχανής συσκευασίας μέσω ενός HMI για να καλύψει τις καθημερινές ανάγκες παραγωγής.

Σύναψη

Βιομηχανικοί υπολογιστές(IPCs) και οι διεπαφές ανθρώπινης μηχανής (HMIS) διαδραματίζουν διαφορετικούς ρόλους στη βιομηχανική αυτοματοποίηση, αλλά και οι δύο είναι απαραίτητες: οι IPC είναι κατάλληλες για σύνθετα, μεγάλης κλίμακας βιομηχανικά έργα λόγω της ισχυρής απόδοσης και της επεκτασιμότητας τους, ενώ οι HMIs ανταποκρίνονται στις ανάγκες της απλής παρακολούθησης και ελέγχου με τις βολικές αλληλεπιδράσεις ανθρώπινων μηχανημάτων και τις αποδοτικές επιδόσεις τους. Στις πρακτικές εφαρμογές, η κατανόηση των διαφορών μεταξύ των δύο, προκειμένου να γίνει η βέλτιστη επιλογή σύμφωνα με τις απαιτήσεις του έργου, έτσι ώστε το σύστημα βιομηχανικού αυτοματισμού να μεγιστοποιήσει την απόδοση.