تفاوت بین IPC و HMI چیست

مقدمه

در کارخانه های هوشمند مدرن ، ما اغلب می توانیم صحنه رایانه های صنعتی (IPC) و رابط دستگاه انسانی (HMI) را با هم کار کنیم. تصور کنید ، در یک خط تولید قطعات خودرو ، تکنسین ها از طریق نظارت بر زمان واقعی HMI وضعیت عملیاتی تجهیزات ، تنظیم پارامترهای تولید ، در حالی که IPC در پس زمینه عملکرد پایدار برنامه های اتوماسیون پیچیده ، پردازش مقادیر زیادی از داده های تولید. بنابراین ، تفاوت بین IPC و HMI چیست؟ در این مقاله تفاوت های بین این دو مورد تجزیه و تحلیل قرار خواهد گرفت تا به خوانندگان کمک کند تا در برنامه های صنعتی انتخابی مناسب تری داشته باشند.

چیستکامپیوتر صنعتی (IPC)?

مفهوم اساسی: "رایانه" صنعتی

رایانه های صنعتی (رایانه صنعتی ، که به آن IPC گفته می شود) در معماری سخت افزار و استفاده روزانه ما از نوت بوک ها ، رایانه های رومیزی دارای شباهت های زیادی هستند ، همچنین مجهز به ریزپردازنده (CPU) ، رسانه های ذخیره سازی ، حافظه (RAM) و انواع مختلف رابط ها و پورت ها ، بلکه با ویژگی های نرم افزار مشابهی است. عملکردهای نرم افزاری مشابه. با این حال ، IPC ها از نظر قابلیت برنامه نویسی به کنترل کننده های منطق قابل برنامه ریزی (PLC) نزدیک هستند. از آنجا که آنها بر روی یک پلت فرم PC اجرا می شوند ، کنترل کننده های IPC دارای حافظه و پردازنده های قدرتمندتر از PLC و حتی برخی از کنترلرهای اتوماسیون قابل برنامه ریزی (PAC) هستند.

ناهموار: برای محیط های سخت ساخته شده است

IPC با طبیعت "ناهموار" از یک رایانه معمولی متمایز است. متناسب با محیط های سخت مانند کف کارخانه ، می تواند در برابر دمای شدید ، رطوبت بالا ، افزایش قدرت و شوک مکانیکی و لرزش مقاومت کند. طراحی ناهموار آن همچنین می تواند در برابر مقادیر زیادی گرد و غبار ، رطوبت ، آوار و حتی مقداری آسیب آتش سوزی مقاومت کند.

توسعه IPC در دهه 1990 آغاز شد که فروشندگان اتوماسیون سعی کردند نرم افزار کنترل را بر روی رایانه های شخصی استاندارد که محیط های PLC را شبیه سازی می کنند ، اجرا کنند ، اما به دلیل مشکلاتی مانند سیستم عامل های ناپایدار و سخت افزار غیر صنعتی ، قابلیت اطمینان ضعیف بود. امروزه ، فناوری IPC با سیستم عامل های پایدار تر ، سخت افزار سخت افزاری ، و برخی از تولید کنندگان سیستم های IPC سفارشی را با هسته های زمان واقعی ایجاد کرده اند که محیط اتوماسیون را از محیط سیستم عامل جدا می کند ، اولویت بندی وظایف کنترل (مانند ورودی / رابط های خروجی) بر روی سیستم عامل است.

ویژگی های یککامپیوتر صنعتی

طراحی بدون فن: رایانه های شخصی تجاری معمولی معمولاً برای از بین بردن گرما به فن های داخلی تکیه می کنند و طرفداران بیشترین مؤلفه مستعد یک کامپیوتر هستند. در حالی که فن در هوا ترسیم می کند ، همچنین گرد و غبار و سایر آلاینده هایی را که می توانند جمع شوند و باعث ایجاد مشکلات اتلاف گرما شوند ، نیز به همراه دارد و منجر به تخریب عملکرد سیستم یا خرابی سخت افزار می شود. IPC از یک طرح اختصاصی HeatSink استفاده می کند که به طور منفعلانه گرما را از مادربرد و سایر اجزای داخلی حساس به شاسی انجام می دهد ، جایی که در آن زمان به هوای اطراف منتقل می شود و آن را به ویژه برای استفاده در محیط های گرد و غبار و خصمانه مناسب می کند.

اجزای درجه صنعتی: IPC از اجزای درجه صنعتی استفاده می کند که برای تأمین حداکثر قابلیت اطمینان و به روزرسانی طراحی شده است. این مؤلفه ها قادر به عملکرد بی وقفه 7 × 24 ساعته هستند ، حتی در محیط های سخت که ممکن است رایانه های معمولی درجه مصرف کننده آسیب دیده یا خراب شوند.

بسیار قابل تنظیم: IPC قادر به طیف گسترده ای از وظایف مانند اتوماسیون کارخانه ، جمع آوری داده های از راه دور و نظارت است. سیستم های آن برای تأمین نیازهای پروژه بسیار قابل تنظیم هستند. علاوه بر سخت افزار قابل اعتماد ، خدمات OEM مانند مارک های سفارشی ، آینه سازی و سفارشی سازی BIOS را ارائه می دهد.

طراحی و عملکرد برتر: برای اداره محیط های سخت طراحی شده است ، IPC ها می توانند دامنه دمای وسیع تری را در خود جای داده و در برابر ذرات موجود در هوا مقاومت کنند. بسیاری از رایانه های شخصی صنعتی قادر به عملکرد 24 ساعته برای پاسخگویی به نیازهای برنامه های مختلف خاص هستند.

گزینه ها و عملکردهای غنی I / o: به منظور برقراری ارتباط مؤثر با سنسورها ، PLC ها و دستگاه های میراث ، IPC به مجموعه ای غنی از گزینه های I / o و عملکرد اضافی برای پاسخگویی به نیازهای برنامه های خارج از محیط اداری سنتی بدون نیاز به آداپتورهای اضافی یا دانگل مجهز شده است.

چرخه عمر طولانی: IPC نه تنها بسیار قابل اعتماد و ماندگار است ، بلکه دارای چرخه عمر طولانی است که به سازمان ها اجازه می دهد تا تا پنج سال بدون تعویض سخت افزاری از همان مدل رایانه استفاده کنند ، و پشتیبانی پایدار بلند مدت را برای برنامه ها تضمین می کنند.

HMI چیست؟

تعریف و عملکرد: "پل" بین انسان و ماشین

رابط انسان و ماشین (HMI) رابط کاربری است که از طریق آن یک اپراتور با یک کنترلر در تعامل است. از طریق HMI ، اپراتور می تواند وضعیت دستگاه کنترل شده یا فرآیند را کنترل کند ، با اصلاح تنظیمات کنترل ، اهداف کنترل را تغییر داده و در صورت اضطراری عملیات کنترل خودکار را به صورت دستی نادیده بگیرد.

انواع نرم افزار: سطوح مختلف "مراکز فرمان"

نرم افزار HMI به طور معمول به دو نوع اساسی تقسیم می شود: سطح ماشین و نظارت. نرم افزار سطح ماشین در تجهیزات سطح ماشین در یک کارخانه ساخته شده است و مسئولیت مدیریت عملکرد دستگاه های جداگانه را بر عهده دارد. نرم افزار نظارتی HMI در درجه اول در اتاق های کنترل گیاه استفاده می شود ، و همچنین معمولاً در SCADA (سیستم کنترل دستیابی به داده ها و دسترسی نظارتی) استفاده می شود ، جایی که داده های تجهیزات کف فروشگاه جمع آوری و برای پردازش به یک رایانه مرکزی منتقل می شود. در حالی که بیشتر برنامه ها فقط از یک نوع نرم افزار HMI استفاده می کنند ، برخی از برنامه ها از هر دو استفاده می کنند ، که در حالی که پرهزینه تر هستند ، افزونگی سیستم را از بین می برد و هزینه های بلند مدت را کاهش می دهد.

همبستگی محکم بین سخت افزار و نرم افزار

نرم افزار HMI معمولاً توسط سخت افزار انتخاب شده مانند ترمینال رابط اپراتور (OIT) ، یک دستگاه مبتنی بر رایانه شخصی یا رایانه شخصی داخلی هدایت می شود. به همین دلیل ، فن آوری HMI گاهی اوقات به عنوان پایانه های اپراتور (OTS) ، رابط های اپراتور محلی (LOI) ، پایانه های رابط اپراتور (OITS) یا رابط های انسان-ماشین (MMI) گفته می شود. انتخاب سخت افزار مناسب اغلب توسعه نرم افزار HMI را ساده می کند.

HMI در مقابلIPC: تفاوت چیست؟

پردازنده و عملکرد: اختلاف قدرت

IPC ها مجهز به پردازنده های با کارایی بالا مانند سری Intel Core I و مقادیر بیشتری از حافظه هستند. از آنجا که آنها بر روی یک پلت فرم PC اجرا می شوند ، IPC ها دارای قدرت پردازش بیشتر و فضای ذخیره سازی بیشتر و حافظه هستند. در مقابل ، HMI ها بیشتر از CPU های با کارایی پایین استفاده می کنند زیرا آنها فقط نیاز به انجام کارهای خاص مانند یک کار در سطح دستگاه یا سطح نظارت دارند و نیازی به رزرو نیروی پردازش زیادی برای اجرای سایر نرم افزارها یا کنترل کارهای دیگر ندارند. علاوه بر این ، تولید کنندگان HMI برای دستیابی به تعادل بهینه طراحی سخت افزار باید عملکرد و هزینه را وزن کنند.

نمایشگرها: اندازه تفاوت ایجاد می کند

IPC ها غالباً مجهز به نمایشگرهای بزرگتر هستند که می توانند همزمان اطلاعات بیشتری را نشان دهند ، و به اپراتورها یک میدان دید گسترده تری ارائه می دهند. اندازه سنتی نمایشگر HMI نسبتاً کوچک است ، معمولاً بین 4 اینچ و 12 اینچ ، اگرچه برخی از تولید کنندگان HMI اکنون شروع به ارائه صفحه نمایش های بزرگتر برای برنامه های سطح بالا می کنند.

رابط های ارتباطی: تفاوت در انعطاف پذیری

IPC تعداد زیادی از رابط های ارتباطی ، از جمله چندین درگاه USB ، درگاه های دوتایی اترنت و / یا پورت های سریال را فراهم می کند ، که اتصال به سخت افزار را آسان تر می کند و سازگاری با نیازهای گسترش برنامه های آینده را آسان تر می کند. در عین حال ، IPC مبتنی بر رایانه شخصی به عنوان ابزاری تجسم عمل می کند که می تواند با سایر پروتکل های ارتباطی و برنامه های سازگار با سیستم عامل ، انعطاف پذیر باشد. در مقابل ، HMI سنتی به دلیل وابستگی به پروتکل های ارتباطی خاص و نرم افزار کاربردی نسبتاً انعطاف پذیر است.

ارتقاء فناوری: تفاوت در دشواری

با توسعه فناوری ، نیاز به گسترش سخت افزار در حال افزایش است. در این راستا ، گسترش سخت افزار IPC آسان تر و مقرون به صرفه تر است. برای HMI ، اگر شما نیاز به تغییر تأمین کننده سخت افزار دارید ، اغلب نمی توانید به طور مستقیم پروژه تجسم را مهاجرت کنید ، باید دوباره برنامه تجسم را دوباره توسعه دهید ، که نه تنها زمان و هزینه توسعه را افزایش می دهد بلکه در سیستم اتوماسیون پس از استقرار مشکلات نگهداری نیز افزایش می یابد.

ناهمواریIPCو HMIS

ناهمواری IPC ها

IPC ها برای عملکرد پایدار در محیط های سخت مانند دمای شدید ، گرد و غبار و لرزش ناهموار هستند. طراحی بدون فن ، مؤلفه های درجه صنعتی و ساخت و سازهای قابل اعتماد ، آن را قادر می سازد در برابر چالش های محیط های صنعتی مقاومت کند و از عملکرد پایدار برای مدت زمان طولانی اطمینان حاصل کند.

خصوصیات ناهموار HMI

در زمینه اتوماسیون صنعتی ، تجهیزات مجهز به HMI اغلب در محیط های سخت قرار دارد ، بنابراین HMI باید ویژگی های ناهموار زیر را داشته باشد:

مقاومت در برابر شوک: HMI ها اغلب در محیط هایی با لرزش مداوم مانند گیاهان تولیدی یا تجهیزات متحرک نصب می شوند و برای اطمینان از عملکرد بی وقفه ، باید بتوانند در برابر لرزش مداوم و شوک های گاه به گاه مقاومت کنند.

دامنه دمای گسترده: HMI ها باید دارای دامنه دمای کار - 20 درجه سانتیگراد تا 70 درجه سانتیگراد باشند تا محیط هایی از دمای پایین در کارخانه های فرآوری مواد غذایی منجمد گرفته تا دمای بالا در کارخانه های فولادی را در خود جای دهند.

رتبه بندی حفاظت: در مکانهایی که تجهیزات به طور مکرر تمیز می شوند ، مانند کارخانه های فرآوری مواد غذایی ، HMI ها برای محافظت در برابر ورود گرد و غبار و آب پاشیدن برای اطمینان از ایمنی تجهیزات ، حداقل باید IP65 امتیاز داشته باشند.

طراحی بدون فن: در مکانهایی مانند کارخانه های اره و جعل ، یک طراحی بدون فن از ذرات مانند خاک اره و آهن وارد تجهیزات می شود و عمر خدمات خود را گسترش می دهد.

حفاظت از قدرت: HMI ها باید از ولتاژ گسترده ای (9-48VDC) و همچنین محافظت بیش از حد ولتاژ ، بیش از حد جریان و الکترواستاتیک (ESD) برای اطمینان از ثبات و قابلیت اطمینان در انواع محیط های صنعتی برخوردار باشند.

چه موقع IPC را انتخاب کنید؟

در صورت مواجهه با یک پروژه اتوماسیون کارخانه در مقیاس بزرگ ، که نیاز به اجرای نرم افزار پیچیده ، مدیریت بانکهای اطلاعاتی بزرگ یا اجرای ویژگی های پیشرفته دارد ، IPC انتخاب بهتری است. به عنوان مثال ، در یک سیستم کنترل خودکار برای یک خط تولید خودرو ، IPC می تواند مقادیر زیادی از داده های تجهیزات را اداره کند ، الگوریتم های برنامه ریزی پیچیده را اجرا کند و خط را به طور کارآمد نگه دارد.

چه موقع HMI را انتخاب کنیم؟

HMI یک انتخاب مقرون به صرفه برای برنامه هایی است که نیاز به نظارت ساده و کنترل PLC دارند. به عنوان مثال ، در یک کارخانه پردازش مواد غذایی کوچک ، یک اپراتور می تواند به راحتی پارامترهای عملیاتی یک دستگاه بسته بندی را از طریق HMI نظارت و تنظیم کند تا نیازهای تولید روزانه را برآورده کند.

پایان

رایانه های صنعتی(IPCS) و رابط های دستگاه و دستگاه انسانی (HMIS) نقش های مختلفی را در اتوماسیون صنعتی ایفا می کنند ، اما هر دو ضروری هستند: IPC ها به دلیل عملکرد و مقیاس پذیری قدرتمند برای پروژه های صنعتی در مقیاس بزرگ مناسب هستند ، در حالی که HMI ها نیازهای نظارت و کنترل ساده خود را با تعامل و عملکرد و عملکرد مقرون به صرفه خود برآورده می کنند. در برنامه های عملی ، درک تفاوت های بین این دو ، به منظور انتخاب بهینه با توجه به نیاز پروژه ، به گونه ای که سیستم اتوماسیون صنعتی برای به حداکثر رساندن عملکرد باشد.