HMI

Pantallas de operador HMI
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Pantallas de operador HMI

Las pantallas de operador o HMI (‘interfaces hombre-máquina’, por sus siglas en inglés) han pasado de ser elementos simples de comunicación entre el operador y su proceso, para transformarse en herramientas “inteligentes” de control y monitoreo.
 
En cualquier proceso industrial, es casi inevitable encontrar, al menos, una interfaz hombre-máquina que ayude al operador a monitorear y controlar el funcionamiento de un equipo. Hasta la llegada de las pantallas, los operadores, personal técnico y gerentes solo podían interactuar con sus procesos industriales a través de consolas constituidas por una serie de botones y luces. Al tratarse de equipos de bajo grado de complejidad, dicha alternativa era aceptable, pero cuando se busca supervisar y modificar los parámetros de un proceso que posee diversas velocidades, materiales, equipos, recetas y procedimientos, entre otras variables, la versatilidad y capacidades gráficas de las pantallas HMI, las transforman en el elemento preferido para llevar a cabo estas tareas.
Hoy en día, el HMI es el nexo que enlaza la automatización con los deseos individuales del operador. El rol humano en una planta es manejar, visualizar, dominar el proceso y mantener en perfecto funcionamiento máquinas e instalaciones; lo que representa más disponibilidad y productividad.
Desde la aparición de estas pantallas con botoneras con membrana (físicas) y táctiles (virtuales), los proyectistas no solo prefieren una HMI para ahorrar en componentes tales como botoneras, indicadores luminosos y tendidos eléctricos, sino que también saben que la información que puede entregar una interfaz como un HMI es útil tanto para operadores, personal técnico de mantenimiento y áreas de ingeniería, quienes serán los encargados de procesar los datos obtenidos (históricos, tendencias, tablas, etc.) para ser tratados en niveles de mayor jerarquía.
Por estas razones, las HMI son ampliamente usadas en el mercado industrial y han ido avanzando en prestaciones y características técnicas junto con los requerimientos de sus usuarios.
Los usuarios solicitan, de manera más frecuente, que dichos dispositivos cuenten con una mejor resolución y traigan más prestaciones. De este modo, ya es necesario que, por ejemplo, los equipos cuenten por defecto con una puerto Ethernet, que sean programables mediante conexión USB, que permitan la incorporación de memorias externas de almacenamiento, o inclusive que la interfaz se pueda visualizar en una táblet o un teléfono inteligente (eRemote). Ya sea se use un equipo dedicado o una PC de escritorio/industrial (eServer) como soporte de hardware de la aplicación, esta debe contar con un desarrollo mucho más elaborado, en general, que lo que se solicitaba hace algunos años.

Jerarquización piramidal para procesos de control automático

Abajo una arquitectura básica entre un controlador (PLC) ubicado en el nivel 1 y HMI ubicado en el nivel 2; estos subsistemas se vinculan a trevés de un router wifi que brinda la conectividad o el networking necesario para establecer la comunicación con la periferia (teléfonos inteligentes o táblets). Arriba, a modo informativo MES, nivel 3 “sistemas de ejecución de producción” trabaja en tiempo real para permitir el control de múltiples elementos del proceso de producción (por ejemplo, insumos, personal, máquinas y servicios de soporte) y el ERP, nivel 4 “subsistema de planificación de recursos empresariales”.
 
En la actualidad, la integración de interfaces HMI se realiza en todos los niveles de la automatización, utilizando principalmente pantallas táctiles. Asimismo, la tendencia es que tengan sistema operativo incorporado, comunicándolo por RS485 con protocolo Modbus, o Ethernet con protocolos abiertos. Hoy la tendencia apunta al Ethernet/IP.
La evolución tecnológica de las pantallas permitió a los automatistas disponer de editores/compiladores con mayor cantidad de herramientas de desarrollo más poderosas, fáciles de implementar y adaptables para casi todos los procesos; se dotó a la plataforma de desarrollo (DOPSoft en el caso de Delta), además de la programación orientada a objetos, de la posibilidad de programar con marcos usando la memoria interna de las mismas pantallas e interactuando con los objetos también.
Podemos resumir que la capacidad de inteligencia ha mejorado notablemente, pero las tareas de control dependerán del controlador (PLC), que será el hardware destinado a recibir o enviar las señales desde y hacia el campo o Nivel 0.
Con la evolución de las pantallas y su software de desarrollo, se hace posible poder correr el proyecto del HMI (Run Time) en una PC de escritorio, así nacen los paneles industriales (aptos para ambientes exigentes).
Estos cambios apuntan a aminorar la cantidad de equipos dentro de una red de control y así reducir puntos de fallas, lo que es muy importante cuando se presenta una falla en el proceso. Además, permiten concentrar toda la información en un solo punto central y respaldarla a través de una red anillo en caso de pérdida de comunicación. Una de las ventajas es que se puede adquirir datos en un solo punto, lo que facilita la manutención.

Cómo elegir el HMI adecuado

De acuerdo al tipo de proceso y al despliegue de información que se pretenda publicar para su posterior análisis, las pantallas pueden variar en diversos aspectos, desde un simple panel monocromático alfanumérico con conectividad serie hasta un panel táctil de alta resolución con puertos de comunicación con acceso a una red LAN.
Algunos criterios determinantes, para la elección del modelo en particular son los siguientes:
  • tamaño y resolución de la pantalla;
  • en caso de ser colocada en campo, robustez del equipo (incluyendo resistencia a vibración y al polvo, rango de temperaturas de operación, etc.);
  • funcionalidades (que se pueda implementar todo lo que requiera el proyecto: recetas, tendencias, registro, historiales, alarmas, etc.);
  • comunicación: que pueda comunicarse con la periferia (puertos USB, RS 232/485 y Ethernet);
  • software de configuración sin costo y de fácil aprendizaje;
  • soporte local, asesoramiento técnico
Es importante seleccionar una pantalla con un alto grado de escalabilidad, una que sea intuitiva y que proporcione al operador un fácil acceso a la información a través de un comando o control sencillos, y la conectividad e integración de distintos sistemas de control (DCS, PLC). Especial consideración se debe tener en aplicaciones de movimiento, para las cuales las pantallas HMI deben ser capaces de responder rápidamente a los comandos, así como a situaciones imprevistas que requieran maniobras complejas.
Las HMI de hoy deben tener la capacidad de entregar y permitir el acceso a una gran cantidad de información proveniente de múltiples fuentes diferentes, pero al mismo tiempo no deben sobrecargar al operador con información no relevante.
  • Seguridad de los datos en caso de corte de corriente para el equipo
  • Puesta en marcha desde una segunda tarjeta SD (backup automático)
  • Transferencia sencilla de proyectos a través de cable estándar (cable Ethernet estándar, cable USB estándar)
  • Utilizable en atmósferas potencialmente explosivas
  • Gestión eficiente de la energía
 
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