ヒューマン マシン インターフェイス (HMI) ガイド: 種類、選択基準、産業用アプリケーション

繊維工場の生産ラインの前に立つオペレーター。機械は稼働していますが、オペレーターは実際のライン速度、乾燥室内の温度、または 5 分前に発生した 8 つのアラームのどれを確認することができません。唯一のフィードバックは、一連のインジケーター ライトと小さなキーパッドから得られます。これはまさに問題です ヒューマン・マシン・インターフェース (HMI) は解決するように設計されています。

ヒューマン・マシン・インターフェースとは何ですか?

HMI は、人が機械、システム、またはデバイスと対話できるようにするハードウェアとソフトウェアの組み合わせです。ボタンや表示灯を備えた物理的なコントロール パネルのようにシンプルなものもあれば、リアルタイムのプロセス データ、トレンド チャート、アラーム メッセージを表示するフルカラーのタッチスクリーンのように高度なものもあります。産業オートメーションでは、HMI はオペレータとコントローラ (通常はプログラマブル ロジック コントローラ (PLC) または可変周波数ドライブ) の間に位置します。生の機械信号を視覚情報に変換し、オペレーターのコマンドを機器に送り返します。

この定義は実際的な理由から重要です。 HMI を評価するときは、単に画面サイズを比較するだけではありません。一目でマシンの状態をどの程度理解できるか、またオペレーターが障害にどれだけ早く対応できるかを決定します。私たちの HMI 製品範囲 テキスト パネルからフルカラー タッチスクリーンまで、単純なニーズと高度なニーズの両方をカバーします。

産業運営において HMI が重要な理由

HMI の主な利点は、より迅速な意思決定です。オペレータは、キャビネットまで歩いて点滅するライトを解釈する代わりに、ライン全体のグラフィックを確認し、障害位置を特定し、アラームを 1 か所で確認できます。

• ダウンタイムの削減: わかりやすい言語のアラームと直感的な画面により、メンテナンス チームは障害をより早く発見できます。
• より一貫した操作: 複数のマシン間で同じ視覚化と操作手順が行われるため、オペレーターによる変動が防止されます。
• 組み込みのデータログ: 傾向とイベント記録により、根本原因の分析と予防保守がはるかに簡単になります。
• トレーニング時間の短縮: 不可解なコードを使用したハードウェア キーパッドよりも、グラフィカル インターフェイスの方が習得が簡単です。

最新の産業オートメーションでは、HMI はデジタル変革の始まりでもあります。テキスト パネルからタッチスクリーン HMI へのささやかなアップグレードでも、企業が運用データを収集し、スタッフを訓練する方法を変えることができます。

HMI の種類とそれがさまざまなニーズにどのように適合するか

産業用 HMI には、大きく 3 つのカテゴリがあります。正しい選択は、マシンの複雑さ、環境、予算によって異なります。

テキストベースの HMI は、過酷な環境や予算に制約のある環境でも依然として価値があります。堅牢で、直射日光の下でも読みやすく、タッチキャリブレーションは必要ありません。タッチスクリーン パネルは、1 つの画面により多くの情報を表示し、物理的なボタンの煩雑さを軽減できるため、最新の機器で主流となっています。オペレーターが複数の場所から機械を確認する必要がある場合、IoT に接続された HMI の人気が高まっています。

HMI の主な選択基準

適切な HMI の選択は、オペレータの日常業務とマシンの通信要件を明確に把握することから始まります。実際に重要な基準は次のとおりです。

1. 画面サイズと解像度: 一度に表示する必要のあるプロセス値の数と、グラフィックをどの程度詳細に表示する必要があるかを決定します。
2. 通信プロトコル: Modbus RTU/TCP、CANopen、Ethernet/IP、またはドライブ固有のプロトコルのサポートを確認します。プロトコルが欠落していると、不要なゲートウェイが強制される可能性があります。
3. 環境定格: IP65 などの前面パネルの定格と、機械の設置場所の動作温度範囲を確認してください。
4. 入力方法: 手袋を使用する場合の抵抗膜タッチと、スマートフォンのような操作感を得る場合の静電容量式タッチから選択します。
5. ソフトウェア環境: 画面をいかに簡単に構築できるか、データ ログの構成方法、およびリモート アクセスがサポートされているかどうかを検討します。

中規模の自動化タスクの場合、多くの場合、信頼性の高い通信を備えたバランスの取れたタッチスクリーン HMI が最良の出発点となります。 Raynen UH400 HMI は、堅牢なタッチスクリーン ディスプレイ、複数の通信ポート、および多くの一般的なマシン タイプに使いやすい構成環境を提供します。

タッチスクリーンと複数の通信ポートを備えた Raynen UH400 シリーズ HMI 4.3 ～ 10 インチのオプション、シリアルおよびイーサネット接続、既存システムとの簡単な統合を特徴とする、ミッドレンジのオートメーション タスク向けのバランスの取れたタッチスクリーン HMI。 製品を見る→

多軸モーション制御や広範なレシピ管理など、プロセスがより複雑な場合、より大きなディスプレイとより強力な処理能力が違いを生みます。 UH500A HMI は、これらの要求の厳しいアプリケーション向けに配置されており、より多くの画面スペースと応答性の高いパフォーマンスを提供します。

複雑なモーション制御とレシピ管理のための A8 プラットフォームを備えた UH500A HMI 大型ディスプレイ、256MB フラッシュ、128MB DDR3 を備えた高度な HMI は、応答性の高いパフォーマンスと広範なレシピ管理を必要とする要求の厳しいアプリケーションに適しています。 製品を見る→

リモートの可視性とフリート管理を必要とするユーザーにとって、IoT 接続された HMI はコントロール パネルを超えた価値を追加します。オペレーターは携帯電話でアラームを受信し、複数の工場の生産データを比較し、画面レイアウトをリモートで更新できます。 Raynen のモノのインターネット製品ラインは、このニーズに対応し、既存の HMI ファミリと統合します。

リモート監視とフリート管理のための Raynen IoT 製品ライン IoT ゲートウェイと HMI は、ブロードバンド、WiFi、または 4G 経由でリモート可視化、アラーム、データ比較、画面更新を可能にし、既存の HMI ファミリとシームレスに統合します。 製品を見る→

仕様を比較するときは、ソフトウェア ライセンス、パネルに取り付けられたアクセサリ、エンジニアリングに必要な時間を含む総所有コストに注意してください。ハードウェアのコストが若干高くても、コミッショニングの労力を軽減することですぐに正当化できます。

完全な自動化エコシステムにおける HMI

HMI の価値は、他のオートメーション コンポーネントに接続すると劇的に増加します。一般的なシステムでは、PLC がロジックを処理し、可変周波数ドライブがモーター速度を制御し、サーボ ドライブが正確な位置決めを実現し、HMI がオペレーターに単一のコマンド ポイントと可視性を提供します。

この緊密な統合により、HMI は追加のハードウェアを使用せずに PLC およびドライブと直接データを交換できるため、コミッショニング時間が短縮されます。また、オペレーターは 1 つの環境でマシンの状態とドライブのパラメーターの両方を確認できるため、トラブルシューティングも簡素化されます。

Raynen の製品ポートフォリオには、PLC、可変周波数ドライブ、ソフト スターター、サーボ ドライブ、サーボ モーターが含まれます。これは、ユーザーが 1 つのサプライヤーから制御層、ドライブ層、および実行層を購入し、HMI でそれらすべてを一貫した方法で制御できることを意味します。

業界を超えた実用的なアプリケーション

HMI システムはほぼすべての産業分野で使用されていますが、その使用方法は異なります。ファンやポンプのアプリケーションでは、HMI に流量、圧力、周波数の設定値が表示されることが多く、これによりオペレーターは定圧モードと定流量モードを切り替えることができます。都市の上下水処理では、HMI が複数のポンプを監視し、ステーション全体を 1 か所から制御します。

工作機械アプリケーションでは、HMI にツール パス、主軸速度、軸の位置が表示され、オペレータがプログラムをロードして選択できるようになります。リフティング業界では、HMI はクレーンの動作、荷重制限、および故障診断を管理します。暖房、換気、空調システムでは、温度、湿度、機器の状態が要約されます。

これらのアプリケーションの多くは、異なる通信設定とアラーム戦略を必要とします。だからこそRaynenは 業界固有のソリューション 各セクターに適切なハードウェア、制御ロジック、および HMI 構成を組み合わせたものです。実際の効果は、セットアップ時間が短縮され、オペレータの操作性がより直観的になることです。

ヒューマン マシン インターフェイスの未来

HMI テクノロジーは、より接続されたインテリジェントなシステムに向かって進んでいます。 IoT 接続は標準になりつつあり、リモート監視やモバイル アクセスが可能になります。エッジ コンピューティングにより、基本的なデータ分析をマシンの近くで実行できるため、リモート サーバーへの依存が軽減され、システムの応答性が向上します。

もう 1 つの方向は、適応型インターフェイスです。 HMI は、固定された画面レイアウトの代わりに、オペレーターの役割、現在のプロセス状態、またはマシンの状態に基づいてビューを変更できます。予知保全も HMI データに大きく依存し、過去の傾向とアラーム パターンを使用して、障害によって生産が停止する前にサービスを提案します。

これらの傾向は、HMI の基本的な仕事に取って代わるものではありません。これらにより、オペレーターに情報を提供し、機械の信頼性を高め、生産ラインの管理を容易にするという点でより効果的になります。