В чем разница между IPC и HMI

Введение

На современных интеллектуальных заводах мы часто можем видеть совместную работу промышленного ПК (IPC) и человеко-машинного интерфейса (HMI). Представьте себе, что на линии по производству автомобильных деталей технические специалисты через HMI в реальном времени контролируют рабочее состояние оборудования, корректируют производственные параметры, в то время как IPC в фоновом режиме стабильно работает сложные программы автоматизации, обрабатывающие большие объемы производственных данных. Итак, в чем разница между IPC и HMI? В этой статье будут проанализированы различия между ними, чтобы помочь читателям сделать более подходящий выбор для промышленного применения.

Что такоеПромышленный ПК (ИПК)?

Базовая концепция: промышленный «компьютер».

Промышленный ПК (промышленный ПК, называемый IPC) по аппаратной архитектуре и нашему повседневному использованию ноутбуков, настольные компьютеры имеют много общего, также оснащены микропроцессором (ЦП), носителем данных, памятью (ОЗУ) и различными типами интерфейсов и портов, но также имеют схожие функции программного обеспечения. аналогичные функции программного обеспечения. Однако IPC ближе к программируемым логическим контроллерам (ПЛК) с точки зрения возможностей программирования. Поскольку контроллеры IPC работают на платформе ПК, они имеют больше памяти и более мощные процессоры, чем ПЛК и даже некоторые программируемые контроллеры автоматизации (PAC).

Прочный: создан для суровых условий

IPC отличается от обычного ПК своей «прочностью». Созданный для работы в суровых условиях, таких как заводские цеха, он может выдерживать экстремальные температуры, высокую влажность, скачки напряжения, механические удары и вибрацию. Его прочная конструкция также может противостоять большому количеству пыли, влаги, мусора и даже некоторой степени пожара.

Разработка IPC началась в 1990-х годах, когда поставщики средств автоматизации попытались запустить управляющее программное обеспечение на стандартных ПК, имитирующих среду ПЛК, но надежность была низкой из-за таких проблем, как нестабильные операционные системы и непромышленное оборудование. Сегодня технология IPC прошла долгий путь: появились более стабильные операционные системы, усиленное оборудование, а некоторые производители разработали индивидуальные системы IPC с ядрами реального времени, которые отделяют среду автоматизации от среды операционной системы, отдавая приоритет задачам управления (таким как интерфейсы ввода-вывода) над операционной системой.

Особенностипромышленный ПК

Безвентиляторный дизайн. Обычные коммерческие ПК обычно используют внутренние вентиляторы для рассеивания тепла, а вентиляторы являются наиболее подверженным сбоям компонентом компьютера. В то время как вентилятор всасывает воздух, он также увлекает за собой пыль и другие загрязнения, которые могут накапливаться и вызывать проблемы с отводом тепла, что приводит к снижению производительности системы или отказу оборудования. IPC использует запатентованную конструкцию радиатора, который пассивно передает тепло от материнской платы и других чувствительных внутренних компонентов к корпусу, где оно затем рассеивается в окружающий воздух, что делает его особенно подходящим для использования в пыльных и агрессивных средах.

Компоненты промышленного класса. В IPC используются компоненты промышленного класса, обеспечивающие максимальную надежность и время безотказной работы. Эти компоненты способны бесперебойно работать 7×24 часа даже в суровых условиях, когда обычные компьютеры потребительского уровня могут быть повреждены или списаны.

Широкие возможности настройки: IPC способен решать широкий спектр задач, таких как автоматизация производства, удаленный сбор данных и мониторинг. Его системы легко адаптируются к потребностям проекта. Помимо надежного оборудования, компания предлагает OEM-услуги, такие как индивидуальный брендинг, зеркалирование и настройка BIOS.

Превосходный дизайн и производительность. Разработанные для работы в суровых условиях, IPC могут работать в более широком диапазоне рабочих температур и противостоять частицам, переносимым по воздуху. Многие промышленные ПК способны работать 7×24 часа в сутки для удовлетворения потребностей различных специальных приложений.

Богатые возможности и функциональность ввода-вывода. Для эффективной связи с датчиками, ПЛК и устаревшими устройствами IPC оснащен богатым набором опций ввода-вывода и дополнительными функциями для удовлетворения потребностей приложений за пределами традиционной офисной среды без необходимости использования дополнительных адаптеров или ключей.

Длительный жизненный цикл: IPC не только отличается высокой надежностью и долговечностью, но и имеет длительный жизненный цикл продукта, который позволяет организациям использовать одну и ту же модель компьютера до пяти лет без серьезной замены оборудования, гарантируя долгосрочную стабильную поддержку приложений.

Что такое ЧМИ?

Определение и функция: «мост» между человеком и машиной.

Человеко-машинный интерфейс (HMI) — это интерфейс, посредством которого оператор взаимодействует с контроллером. Через HMI оператор может отслеживать состояние управляемой машины или процесса, изменять цели управления путем изменения настроек управления и вручную отключать операции автоматического управления в случае возникновения чрезвычайной ситуации.

Типы программного обеспечения: разные уровни «командных центров»

Программное обеспечение HMI обычно делится на два основных типа: машинное и контрольное. Программное обеспечение машинного уровня встроено в оборудование машинного уровня на предприятии и отвечает за управление работой отдельных устройств. Программное обеспечение Supervisory HMI в основном используется в диспетчерских предприятиях, а также широко используется в SCADA (системе управления сбором данных и надзорным доступом), где данные об оборудовании цеха собираются и передаются на центральный компьютер для обработки. В то время как большинство приложений используют только один тип программного обеспечения HMI, некоторые приложения используют оба, что, хотя и более затратно, устраняет избыточность системы и снижает долгосрочные затраты.

Тесная корреляция между аппаратным и программным обеспечением

Программное обеспечение HMI обычно управляется выбранным аппаратным обеспечением, например терминалом интерфейса оператора (OIT), устройством на базе ПК или встроенным ПК. По этой причине технологию HMI иногда называют операторскими терминалами (OT), локальными операторскими интерфейсами (LOI), операторскими терминалами (OIT) или человеко-машинными интерфейсами (MMI). Выбор правильного оборудования часто упрощает разработку программного обеспечения HMI.

ЧМИ против.МПК: В чем разница?

Процессор и производительность: разница в мощности

ПК оснащены высокопроизводительными процессорами, например серии Intel Core i, и большим объемом памяти. Поскольку IPC работают на платформе ПК, они обладают большей вычислительной мощностью и большим объемом памяти. Напротив, в HMI в основном используются процессоры с более низкой производительностью, поскольку им нужно выполнять только определенные задачи, например одну задачу на уровне машины или уровне мониторинга, и им не нужно резервировать много вычислительной мощности для запуска другого программного обеспечения или задач управления. Кроме того, производителям HMI необходимо взвесить производительность и стоимость, чтобы достичь оптимального баланса конструкции аппаратного обеспечения.

Дисплеи: размер имеет значение

IPC часто оснащены дисплеями большего размера, которые могут отображать больше информации одновременно, предоставляя операторам более широкое поле зрения. Традиционный размер дисплея HMI относительно невелик, обычно от 4 до 12 дюймов, хотя некоторые производители HMI в настоящее время начинают предлагать экраны большего размера для высокопроизводительных приложений.

Коммуникационные интерфейсы: различия в гибкости

IPC предоставляет множество коммуникационных интерфейсов, включая несколько портов USB, два порта Ethernet и/или последовательные порты, что упрощает подключение к оборудованию и облегчает адаптацию к потребностям расширения будущих приложений. В то же время IPC на базе ПК служит инструментом визуализации, который можно гибко интегрировать с другими протоколами связи и приложениями, совместимыми с операционной системой. Напротив, традиционный HMI относительно менее гибок из-за его зависимости от конкретных протоколов связи и прикладного программного обеспечения.

Обновление технологий: различия в сложности

С развитием технологий потребность в расширении аппаратного обеспечения возрастает. В этом отношении расширение аппаратного обеспечения IPC становится проще и экономичнее. Для HMI, если вам нужно сменить поставщика оборудования, часто вы не можете напрямую перенести проект визуализации, вам необходимо заново разработать приложение визуализации, что не только увеличит время и стоимость разработки, но и в системе автоматизации после возникновения трудностей с обслуживанием.

ПрочностьМПКи ЧМИ

Надежность IPC

Комбинированные компьютеры имеют прочную конструкцию, обеспечивающую стабильную работу в суровых условиях, таких как экстремальные температуры, пыль и вибрация. Безвентиляторный дизайн, компоненты промышленного класса и надежная конструкция позволяют ему противостоять вызовам промышленной среды и обеспечивать стабильную работу в течение длительного периода времени.

Надежные характеристики HMI

В области промышленной автоматизации оборудование, оснащенное HMI, часто находится в суровых условиях, поэтому HMI должен иметь следующие надежные характеристики:

Устойчивость к ударам. HMI часто устанавливаются в средах с постоянной вибрацией, например, на производственных предприятиях или в передвижном оборудовании, и должны быть способны выдерживать постоянную вибрацию и случайные удары, чтобы обеспечить бесперебойную работу.

Широкий температурный диапазон: HMI должны иметь диапазон рабочих температур от - 20°C до 70°C, чтобы приспособиться к различным условиям: от низких температур на заводах по переработке замороженных продуктов до высоких температур на сталелитейных заводах.

Степень защиты: в местах, где оборудование необходимо часто чистить, например, на предприятиях пищевой промышленности, HMI должен иметь класс защиты не ниже IP65 для защиты от проникновения пыли и брызг воды и обеспечения безопасности оборудования.

Безвентиляторная конструкция: в таких местах, как лесопилки и кузницы, безвентиляторная конструкция предотвращает попадание в оборудование таких частиц, как опилки и железные опилки, продлевая срок его службы.

Защита электропитания: HMI должны иметь широкий диапазон напряжения (9–48 В постоянного тока), а также защиту от перенапряжения, перегрузки по току и электростатического разряда (ESD), чтобы обеспечить стабильность и надежность в различных промышленных условиях.

Когда выбирать IPC?

Когда вы сталкиваетесь с крупномасштабным проектом автоматизации производства с интенсивным использованием данных, который требует запуска сложного программного обеспечения, управления большими базами данных или реализации расширенных функций, IPC является лучшим выбором. Например, в автоматизированной системе управления автомобильной производственной линией IPC может обрабатывать большие объемы данных об оборудовании, запускать сложные алгоритмы планирования и поддерживать эффективную работу линии.

Когда выбирать HMI?

HMI — это экономически эффективный выбор для приложений, требующих простого мониторинга и управления ПЛК. Например, на небольшом заводе по переработке пищевых продуктов оператор может легко контролировать и регулировать рабочие параметры упаковочной машины через HMI для удовлетворения ежедневных производственных потребностей.

Заключение

Промышленные ПК(IPC) и человеко-машинные интерфейсы (HMI) играют разные роли в промышленной автоматизации, но оба они незаменимы: IPC подходят для сложных, крупномасштабных промышленных проектов благодаря своей высокой производительности и масштабируемости, в то время как HMI отвечают потребностям простого мониторинга и управления благодаря удобному взаимодействию человека с машиной и экономичной производительности. В практическом применении понимание различий между ними позволяет сделать оптимальный выбор в соответствии с требованиями проекта и обеспечить максимальную производительность системы промышленной автоматизации.