Teknolojinin ilerlemesi ile otomasyon sektörü daha çok değer kazanmakta ve teknolojiye yetişmek adına daha fazla yenilik üretmeye çalışmaktadır. HMI Sistemler de bu üretim aşamalarının temelidir. Açılımı “Human-Machine Interface” olarak bilinen HMI terimi, “İnsan-Makine Arayüzü” anlamına gelen, “dokunmatik panel”, “touch panel”, “operatör panel” gibi isimler ile "Endüstriyel Otomasyon" sektörünün gözdesi olmuştur. Sektörde en çok, PLC (Programmable Logic controller, Programlanabilir Kontrol Cihazı) sistemler kullanılarak gerçekleştirilmiş otomasyon sistemi ile kullanıcı arasında etkileşim sağlayan ünite olarak bilinmektedir. Kısaca sektörün geleceği, HMI teknolojisinin elinde diyebiliriz.
HMI, kullanıcının makine ve üretim tesisleri ile iletişim kurmasına olanak sağlayan bir cihaz veya yazılım bütünü olarak da adlandırılabilir. Peki bunları nasıl yapıyor? Erişilebilir bir bilgi içerisinde karmaşık olan verileri çevirerek, operatör üretim sürecini kontrol etmektedir. Temel görevini daha açık bir şekilde ifade edecek olursak; operatörden aldığı emirleri otomasyon sistemine iletir, otomasyon sisteminden aldığı proses verilerini de ekranında görüntüler. Otomasyon sisteminin ölçeğine göre veriler birkaç sayfada gösterilebileceği gibi, onlarca ana ve alt sayfadan oluşan karmaşık bir yapı da görülebilir. HMI, bütün bu olayları gerçekleştirebilecek donanıma sahiptir.
MI Sistemleri'ni genel bir kavram olarak ele aldık. Sistemi oluşturan temel araçlar ise HMI Paneller. Bu paneller içeriğinde neleri barındırıyor? Temelde, HMI cihazı görselleştirme ve uygulama kontrolünü sağlar. Böylece I/O, SoftPLC CoDeSys’de ki veya EtherCAT ve (embedded “gömülü” sistemler daha tercih edilir). HMI Paneller üzerinde bir işletim sistemi çalıştıran mikrobilgisayarlar olarak geliştirilmiştir. Genel olarak işletim sistemleri kullanıcıya kapalıdır ve kendilerine özel editörler yardımı ile programlanırlar. Bununla birlikte endüstriyel bilgisayar olarak da anılan Windows, Linux vb. işletim sistemine sahip güçlü sistemler de kullanılabilmektedir. Panel ve PLC arasındaki haberleşme için RS232, RS485 veya Ethernet bağlantısı kullanılabilmektedir. Her marka kendi ürünlerinde bir veya daha fazla sayıda bağlantı türünü desteklemektedir. Genellikle HMI paneller farklı markalara ait PLC’ler ile de haberleşebilirler. Bu işlem için cihaz üretici tarafından belirtildiği şekilde konfigüre edilmelidir.
Endüstriyel Otomasyon sektöründe standart 4.3” ekranlıdan gelişmiş geniş ekran 15,6 inç ekranlı cihazlardan farklı modelde HMI bulunmaktadır. Bu sayede, herkes istediği ve ihtiyacı olan çözüme ulaşabilmektedir. Sonuç olarak, HMI sistemin daha duyarlı ve kullanıcı dostu olduğu ve daha verimli ve maliyet-fayda unsurlu bir araç olduğu açık bir şekilde ifade edilebilir.
HMI evrimi
HMI kavramının ne olduğunu tam olarak anlamak için, bir adım geri almalıyız. Aslında, sıfır başlamalı ve bu teknolojiniz nasıl geliştiğini görmeliyiz: Her şey bir buton ile başladı. Ve sonra ışık eklendi. Ertesinde ışıklı butonlar geldi. Sonrasında elektronik paneller içeren kablolu cihazlar ortaya çıktı. Sonunda, daha da gelişmişliği ile sahneyi fetheden kişisel bilgisayarlar ve yazılım programlarının zamanı geldi. Ve böylece, bir kaç yıl içinde, İnsan-Makine Arayüzleri dünyası büyük bir evrim geçirdi. Buna rağmen, uzmanlar buzdağının görünen ucundan öte, görünmeyen kısmı hakkında henüz bir fikirleri yok… Ama bu sistemler sınırsız potansiyelleri ile ne yapar? İki cevap vardır: Yazılım; Daha önceden opsiyon varsayılan araçların (dokunmatik ekran veya renkli ekran vb.), bugün ilerici bir standardizasyona dahil edildiğine tanıklık etmekteyiz ve şirketler yazılım ve SCADA açısından rekabet etmek durumuna gelmişlerdir. Yeni “fiziksel” teknolojiler ile entegrasyon; teknolojik cihazlar ile ortak kullanım eğilimidir. Bu son nesil HMI’lar için trenddir. Bu sayede, HMI ürünlerin, insanların akıllı telefonlar ve tabletleri ile benzer platformlar üzerinde kolay kullanımlı ve kullanıcı dostu olması sağlanmaktadır.
Endüstriyel Otomasyon sektöründe HMI ( kendi içinde belirtilen kalın metin ile ayıralım )
Son olarak, bu sektörde çalışanlar için en ilginç kısmı geliyor. Endüstriyel Otomasyon ile HMI ilişkisi nedir? Temelde, HMI cihazı görselleştirme ve uygulama kontrolünü sağlar. Böylece I/O, SoftPLC CoDeSys’deki veya EtherCAT ve (embedded “gömülü” sistemler daha tercih edilir) işletim sistemleri gibi kaynakları kullanarak, herhangi bir üretim tesisi ile iletişim kurmasını sağlar. Tesise göre, cihazın özelliklerini bağlantı, teknoloji ve hatta boyutları açısından değiştirebilirsiniz. Bu nedenle, Endüstriyel Otomasyon sektöründe standart 4.3” ekranlıdan gelişmiş geniş ekran 15,6 inç ekranlı cihazlardan farklı modelde HMI bulabilirsiniiz. Bu sayede, herkes, istediği ve ihtiyacı olan çözüme ulaşabilmektedir.
HMI’nızın kullanılacağı çalışma ortamı nasıldır?
HMI’ın çalışacağı ortam şartları HMI seçimini etkileyen en önemli faktörlerden biridir. Herhangi bir standart dışı çalışma ortamı HMI seçeneklerinizi azaltacaktır. Örneğin elektriksel gürültünün veya vibrasyonun yoğun olduğu bir ortam daha sağlamlaştırılmış ve koruma seviyesi yükseltilmiş bir panel seçimini zorunlu kılar. Ya da gıda prosesi gibi yıkama yapılan tesislerde kullanılacak HMI’ın yüksek bir IP koruma sınıfına sahip olması gerekir. Ya da fırına yakın kullanılacak bir HMI’ın yüksek sıcaklığa dayanması gerekli olacaktır. Dış ortamda kullanılacak bir HMI‘ın ekranındaki yazıların ise gün ışığında dahi okunabilmesine dikkat etmek gerekir.
Kullanıcının istekleri ve uygulaması nedir?
Her zaman kullanıcının projenin başında tüm ihtiyaçlarını bilmesini ve tanımlamasını bekleyemeyiz. Bu nedenle HMI seçimini yaparken rezerv kapasitesi öngörmekte fayda var. Yani belleği, I/O kapasitesi (varsa) gibi özelliklerini projenin başında öngörülenden biraz daha büyük seçmelisiniz. Pek çok HMI uygulaması olmasına rağmen temel olarak uygulamaları 3 kategoride toplayabiliriz.
Pushbutton Yerine: HMI’lar yokken makineler push butonlar ve seçim anahtarları ile çalıştırılıyordu. Proses bilgileri ise indikator lambalar ve dijital göstergeler ile izleniyordu. Bugün çoğu uygulamada butonlar ve indikatörler HMI ekranına taşındı.
Bu noktada seçimi yaparken ekranın büyüklüğüne dikkat etmek gerekir. Kullanıcı tüm butonları aynı ekranda mı görmek istiyor yoksa her buton ayrı ayrı ekranlarda mı olacak kararı HMI ekran boyutunu önemli şekilde etkileyecektir.
Veri İşleyici: Reçeteler, veri grafikleri, raporlar, alarmlar bazı uygulamalarda operatörün takip etmesi veya kullanması gereken özelliklerdir. Birden fazla farklı üretim yapan tesislerde orta seviyedeki bir HMI bu özellikleri kapsayabilir. Muhtemelen 6 inch’lik renkli bir grafik ekran bu verileri ve grafikleri gösterebilir. Verilerin kaydedilmesi ise HMI’ın bellek seçimini etkileyen bir kriterdir – bu durumda en az 4-6 MB ‘lık bir belleğe sahip HMI seçilebilir. Verinin HMI’a ve HMI’dan başka bir ortama aktarılması da gerekeceği için bu sefer haberleşme seçenekleri ön plana çıkar. Veri aktarımının otomatik ya da manuel olması da bu seçimi etkileyen önemli bir faktördür. Otomatik olacak ise Ethernet veya Seri portu olan, gerekli protokolleri destekleyen bir HMI seçmelisiniz. Manuel veri aktarımı kullanıcı için kabul ediliyorsa bir flash card özelliği yeterli olacaktır. Bazı HMI’lar veri dosyası olarak sadece KSV, CSV veya binary formatını desteklemektedir. Bu sorunun cevabı da HMI seçiminizi etkileyecektir.
İzleme: Uygulamada, veri tabanı işlemleri, veri ambarı ve kurumsal yazılımlar ile arabirim gerektiren MES sistemi veya SCADA var mı?
Bu tür uygulamalara gerçek zamanlı veri analizi üzerindeki mevcut başarısı ve düşük maliyeti ile uygun bir HMI önemli değer katabilir.
Endüstriyel Ekran Çözümleri tasarım
Valen Endüstriyel Bilgisayar ve Endüstriyel Ekran Çözümleri
Diğer komponentler ile nasıl haberleşecek?
Sistem için uygun HMI’ın seçimi sistemdeki diğer komponentler ile de ilgilidir. HMI’ı kullanacağınız makinede bir tane mi birden fazla mı PLC var? Ya da HMI’ı sadece bir sürücüyü çalıştırıp durdurmak için mi kullanacaksınız? Sistemde bulunan diğer komponentlerin hepsi aynı üreticinin mi yoksa farklı üreticilerin mi? Bağlantı yönetimi ne olacak? Ethernet, USB, RS485? Bu sorunun cevabına göre HMI’ınız uygun bağlantı portlarını içermelidir.
Tercih edilen veri giriş yöntemi nedir?
HMI’larda veri girişi için iki seçenek vardır. Klavye ve Touch Screen (dokunmatik ekran). Günümüz teknolojisi ile dokunmatik ekranların da son derece güvenilir bir yapıya sahip olması nedeni ile bu konuda seçim son kullanıcınındır. Tuş takımının öncelikli olarak kullanılacağı uygulamalar olabilir. Örneğin yoğun olarak sayı girişinin olacağı uygulamalarda sanal bir tuş takımı yerine gerçek tuş takımı kullanmak daha mantıklı ve pratik olacaktır.
Nasıl bir programlama yazılımı kullanılmaktadır?
Uygulamanın karmaşıklığı ve programlayıcının tercihleri HMI seçiminde önemli bir kriterdir.
Kapalı yazılım: Çoğu HMI’ın kendi programlama aracı vardır. Bu araçlar ürüne yönelik olduğu için daha hızlı programlamayı sağlar. Fakat her farklı üretici için farklı bir yazılım öğrenme zorluğunu ortaya çıkarır.
Donanım Bağımsız Yazılım ( önceden geliştirilmiş fonksiyonlar ile) : Farklı HMI donanımları ile çalışabilen 3. Parti yazılımlar da mevcuttur. Kapalı yazılımlardan farklı olarak her platformda çalışabilen bu yazılım kullanıcıya büyük esneklik sağlar.
Açık Yazılım: kendi fonksiyonlarınızı kendiniz yaratacak kadar güçlü bir programcıyım diyorsanız. Net veya Visual C ile yazabilirsiniz ve HMI’da çalıştırabilirsiniz. Bu yönetimin dezavantajı ise geliştirme süresi, debug süresi, test süresinin uzun olması ve proje sonrası destek için programcıya bağlı olmaktır.
Ama bunların dışında en önemlisi ise teknik destektir. Ürün ile ilgili bir sorun yaşadığınızda veya geliştirme ile ilgili bir soru sorma istediğinizde karşınızda size hızla cevap verecek bir teknik desteğin olması çok önemlidir ve HMI seçiminizi yaparken ilk soracağınız sorulardan biri olmalıdır.