Qual è la differenza tra IPC e HMI

Introduzione

Nelle moderne fabbriche intelligenti, possiamo spesso vedere la scena del PC industriale (IPC) e dell'interfaccia della macchina umana (HMI) lavorare insieme. Immagina, in una linea di produzione di parti automobilistiche, tecnici attraverso il monitoraggio in tempo reale HMI dello stato operativo delle apparecchiature, regolare i parametri di produzione, mentre l'IPC nel funzionamento stabile in background di programmi di automazione complessi, elaborando grandi quantità di dati di produzione. Allora, qual è la differenza tra IPC e HMI? Questo articolo analizzerà le differenze tra i due, per aiutare i lettori a fare una scelta più appropriata nelle applicazioni industriali.

Cos'è unPC industriale (IPC)?

Concetto di base: "computer" industriale

Il PC industriale (PC industriale, indicato come IPC) nell'architettura hardware e il nostro uso quotidiano di notebook, i computer desktop hanno molte somiglianze, dotate anche di un microprocessore (CPU), supporti di archiviazione, memoria (RAM) e vari tipi di interfacce e porte, ma anche con caratteristiche di software simili. Funzioni software simili. Tuttavia, gli IPC sono più vicini ai controller logici programmabili (PLC) in termini di funzionalità di programmazione. Poiché vengono eseguiti su una piattaforma PC, i controller IPC hanno più memoria e processori più potenti rispetto ai PLC e persino ad alcuni controller di automazione programmabili (PACS).

Robusto: costruito per ambienti difficili

L'IPC si distingue da un normale PC dalla sua natura "robusta". Su misura per ambienti duri come pavimenti in fabbrica, può resistere a temperature estreme, elevata umidità, ondate di potenza e shock meccanico e vibrazioni. Il suo design robusto può anche resistere a grandi quantità di polvere, umidità, detriti e persino un certo grado di danni al fuoco.

Lo sviluppo dell'IPC è iniziato negli anni '90 quando i fornitori di automazione hanno tentato di eseguire software di controllo su PC standard che simulavano gli ambienti PLC, ma l'affidabilità era scarsa a causa di problemi come sistemi operativi instabili e hardware non industrializzato. Oggi, la tecnologia IPC ha fatto molta strada, con sistemi operativi più stabili, hardware indurito e alcuni produttori hanno sviluppato sistemi IPC personalizzati con kernel in tempo reale che separano l'ambiente di automazione dall'ambiente del sistema operativo, dando la priorità alle attività di controllo (come interfacce di output input /) sul sistema operativo.

Caratteristiche di unPC industriale

Design senza fan: i PC commerciali ordinari di solito fanno affidamento su ventole interne per dissipare il calore e le ventole sono il componente più soggetto a guasti di un computer. Mentre la ventola si disegna in aria, trasporta anche polvere e altri contaminanti che possono accumulare e causare problemi di dissipazione del calore, portando al degrado delle prestazioni del sistema o del guasto hardware. IPC utilizza un design proprietario di dissipatore di calore che conduce passivamente il calore dalla scheda madre e altri componenti interni sensibili al telaio, dove viene quindi dissipato nell'aria circostante, rendendolo particolarmente adatto per l'uso in ambienti polverosi e ostili.

Componenti di grado industriale: l'IPC utilizza componenti di grado industriale progettati per fornire la massima affidabilità e tempo di attività. Questi componenti sono in grado di funzionare ininterrotti 7 × 24 ore, anche in ambienti difficili in cui i normali computer di livello consumer possono essere danneggiati o demoliti.

Altamente configurabile: IPC è in grado di una vasta gamma di attività come automazione di fabbrica, acquisizione di dati remoti e monitoraggio. I suoi sistemi sono altamente personalizzabili per soddisfare le esigenze del progetto. Oltre all'hardware affidabile, offre servizi OEM come marchio personalizzato, mirroring e personalizzazione del BIOS.

Design e prestazioni superiori: progettate per gestire ambienti difficili, gli IPC possono ospitare un intervallo di temperatura operativo più ampio e resistere alle particelle nell'aria. Molti PC industriali sono in grado di funzionare 7 × 24 ore per soddisfare le esigenze di varie applicazioni speciali.

Rich i / O Opzioni e funzionalità: per comunicare efficacemente con sensori, PLC e dispositivi legacy, l'IPC è dotato di un set ricco di opzioni I / o e funzionalità aggiuntive per soddisfare le esigenze delle applicazioni al di fuori del tradizionale ambiente di ufficio senza la necessità di ulteriori adattatori o dongle.

Lifecycle lungo: non solo l'IPC è altamente affidabile e di lunga durata, ma ha anche un lungo ciclo di vita del prodotto che consente alle organizzazioni di utilizzare lo stesso modello di computer per un massimo di cinque anni senza importanti sostituzioni di hardware, garantendo un supporto stabile a lungo termine per le applicazioni.

Cos'è un HMI?

Definizione e funzione: il "ponte" tra uomo e macchina

Un'interfaccia umana-macchina (HMI) è l'interfaccia attraverso la quale un operatore interagisce con un controller. Attraverso l'HMI, l'operatore può monitorare lo stato della macchina o del processo controllato, modificare gli obiettivi di controllo modificando le impostazioni di controllo e sovrascrivere manualmente le operazioni di controllo automatico in caso di emergenza.

Tipi di software: diversi livelli di "centri di comando"

Il software HMI è in genere diviso in due tipi di base: a livello di macchina e supervisione. Il software a livello di macchina è integrato nell'apparecchiatura a livello di macchina all'interno di una struttura di impianto ed è responsabile della gestione del funzionamento di singoli dispositivi. Il software HMI di vigilanza viene utilizzato principalmente nelle sale di controllo degli impianti ed è anche comunemente utilizzato in SCADA (sistema per il controllo dell'acquisizione dei dati e dell'accesso alla vigilanza), in cui i dati delle attrezzature a flusso di negozi vengono raccolti e trasmessi a un computer centrale per l'elaborazione. Mentre la maggior parte delle applicazioni utilizza solo un tipo di software HMI, alcune applicazioni utilizzano entrambi, che, sebbene più costosi, elimina la ridondanza del sistema e riduce i costi a lungo termine.

Stretta correlazione tra hardware e software

Il software HMI è generalmente guidato da hardware selezionato, come un terminale di interfaccia operatore (OIT), un dispositivo basato su PC o un PC integrato. Per questo motivo, la tecnologia HMI viene talvolta definita terminali operatori (OTS), interfacce dell'operatore locale (LOIS), terminali di interfaccia dell'operatore (OIT) o interfacce man-machine (MMIS). La scelta dell'hardware giusto spesso semplifica lo sviluppo del software HMI.

HMI vs.IPC: Qual è la differenza?

Processore e prestazioni: la differenza di potenza

Gli IPC sono dotati di processori ad alte prestazioni, come la serie Intel Core I e maggiori quantità di memoria. Poiché vengono eseguiti su una piattaforma PC, IPCS hanno più potenza di elaborazione e più spazio di archiviazione e memoria. Al contrario, gli HMI utilizzano principalmente CPU a bassa prestazione perché devono solo eseguire attività specifiche, come un'attività a livello di macchina o a livello di monitoraggio, e non è necessario riservare molto potenza di elaborazione per eseguire altre attività di software o controllo. Inoltre, i produttori di HMI devono valutare le prestazioni e i costi per raggiungere il bilancio ottimale della progettazione hardware.

Display: la dimensione fa la differenza

Gli IPC sono spesso dotati di display più grandi che possono mostrare più informazioni contemporaneamente, fornendo agli operatori un campo visivo più ampio. La tradizionale dimensione del display HMI è relativamente piccola, di solito tra 4 pollici e 12 pollici, anche se alcuni produttori di HMI stanno ora iniziando a fornire schermi più grandi per applicazioni di fascia alta.

Interfacce di comunicazione: differenze di flessibilità

IPC fornisce una vasta gamma di interfacce di comunicazione, tra cui più porte USB, porte a doppia Ethernet e / o porte seriali, il che rende più facile connettersi all'hardware e più facile da adattarsi alle esigenze di espansione delle future applicazioni. Allo stesso tempo, l'IPC basato su PC funge da strumento di visualizzazione che può essere integrato in modo flessibile con altri protocolli di comunicazione e applicazioni compatibili con il sistema operativo. Al contrario, l'HMI tradizionale è relativamente meno flessibile a causa della sua dipendenza da protocolli di comunicazione specifici e software applicativo.

Aggiornamento della tecnologia: differenze di difficoltà

Con lo sviluppo della tecnologia, la necessità di espansione hardware è in aumento. A questo proposito, l'espansione hardware IPC è più semplice e più economica. Per HMI, se è necessario modificare il fornitore di hardware, spesso non è possibile migrare direttamente il progetto di visualizzazione, è necessario ri-sviluppare l'applicazione di visualizzazione, che non solo aumenterà i tempi e i costi di sviluppo, ma anche nel sistema di automazione dopo la distribuzione delle difficoltà di manutenzione.

Robustezza diIPCSe hmis

Ruggedità degli IPC

Gli IPC sono robusti per un funzionamento stabile in ambienti difficili come temperature estreme, polvere e vibrazioni. Il design senza fan, i componenti di livello industriale e la costruzione affidabile consentono di resistere alle sfide degli ambienti industriali e garantire un funzionamento stabile per lunghi periodi di tempo.

Caratteristiche robuste di HMI

Nel campo dell'automazione industriale, le attrezzature dotate di HMI sono spesso in ambienti difficili, quindi l'HMI deve avere le seguenti caratteristiche robuste:

Resistenza agli shock: gli HMI sono spesso installati in ambienti con vibrazioni costanti, come impianti di produzione o apparecchiature mobili, e devono essere in grado di resistere a vibrazioni continue e shock occasionali per garantire un funzionamento ininterrotto.

Ampia intervallo di temperatura: gli HMI dovrebbero avere un intervallo di temperatura operativo da - da 20 ° C a 70 ° C per ospitare ambienti che vanno da basse temperature negli impianti di trasformazione alimentare congelati a temperature elevate nei mulini in acciaio.

Valutazione della protezione: in luoghi in cui le attrezzature devono essere pulite frequentemente, come gli impianti di trasformazione degli alimenti, gli HMI devono essere almeno classificati IP65 per proteggere dall'ingresso di polvere e schizzare acqua per garantire la sicurezza delle attrezzature.

Design senza fan: in luoghi come segherie e forge, un design senza fan impedisce particelle come segatura e limatura di ferro di entrare nell'attrezzatura, estendendo la sua durata di servizio.

Protezione di potenza: gli HMI dovrebbero avere una vasta gamma di tensione (9-48 VDC), nonché protezione da sovratensione, sovrano-corrente ed elettrostatica (ESD) per garantire stabilità e affidabilità in una varietà di ambienti industriali.

Quando scegliere IPC?

Di fronte a un progetto di automazione della fabbrica su larga scala ad alta intensità di dati che richiede l'esecuzione di software complessi, la gestione di database di grandi dimensioni o l'implementazione di funzionalità avanzate, l'IPC è una scelta migliore. Ad esempio, in un sistema di controllo automatizzato per una linea di produzione automobilistica, IPC può gestire grandi quantità di dati sulle apparecchiature, eseguire algoritmi di pianificazione complessi e mantenere la linea in modo efficiente.

Quando scegliere HMI?

HMI è una scelta economica per applicazioni che richiedono un semplice monitoraggio e controllo di un PLC. Ad esempio, in un piccolo impianto di lavorazione degli alimenti, un operatore può facilmente monitorare e regolare i parametri operativi di una macchina per l'imballaggio attraverso un HMI per soddisfare le esigenze di produzione quotidiane.

Conclusione

PC industriali(IPCS) e Interfacce umane (HMIS) svolgono diversi ruoli nell'automazione industriale, ma entrambi sono indispensabili: gli IPC sono adatti a progetti industriali complessi e su larga scala a causa delle loro potenti prestazioni e scalabilità, mentre gli HMI soddisfano le esigenze di monitoraggio e controllo semplici con le loro convenienti interazioni umane e prestazioni effettive. Nelle applicazioni pratiche, comprendere le differenze tra i due, al fine di fare la scelta ottimale in base ai requisiti del progetto, in modo che il sistema di automazione industriale massimizzi le prestazioni.