Panel HMI i panel operatorski – jak wybrać

Co to jest HMI?

HMI to skrót od Human Machine Interface, czyli interfejs człowiek–maszyna. W praktyce jest to zwykle ekran dotykowy w drzwiach szafy, który pokazuje stan maszyny, wartości pomiarowe, alarmy i trendy, i na którym operator uruchamia, zatrzymuje maszynę i zmienia nastawy. W prostych maszynach nadal wystarczają przyciski i lampki sygnalizacyjne.

HMI nie steruje maszyną – robi to PLC. Panel odczytuje i zapisuje zmienne w sterowniku, nazywane tagami. Dlatego panel można wymienić bez zmiany logiki sterowania. Funkcje bezpieczeństwa, takie jak stop awaryjny, muszą być zawsze realizowane sprzętowo w obwodzie bezpieczeństwa, a nigdy przyciskiem na ekranie.

Panel HMI czy Panel PC ze SCADA?

Granica się zaciera. Nowoczesne panele HMI potrafią wyświetlać strony internetowe, zapisywać dane w bazach danych, a czasem także wykonywać programy PLC zgodne z IEC 61131-3 w CODESYS. Istnieją również serwery HMI bez ekranu (headless) na szynę DIN, które wyświetlają interfejs na tabletach lub zwykłych monitorach. Przekątną ekranu, technologię dotyku i stopień IP omawiamy w poradniku o komputerach panelowych.

Komunikacja ze sterownikiem PLC

Panel komunikuje się z PLC za pomocą drivera, czyli sterownika komunikacyjnego dla protokołu danego PLC. To pierwsza rzecz do sprawdzenia: czy istnieje driver do danej rodziny PLC i przez jaki interfejs działa?

Wiele paneli potrafi komunikować się jednocześnie z kilkoma sterownikami PLC i pełnić funkcję prostej bramki między protokołami. Więcej na ten temat piszemy w poradniku o protokołach przemysłowych.

Oprogramowanie, alarmy, receptury i rejestracja danych

Każdy producent ma własne oprogramowanie konfiguracyjne, np. EasyBuilder Pro dla paneli Weintek i Movicon dla paneli Yaskawa. Warto porównać model licencjonowania: narzędzie programistyczne do paneli HMI jest często bezpłatne, a oprogramowanie SCADA ma zwykle licencję runtime zależną od liczby tagów. Należy też sprawdzić, czy projekt można symulować na komputerze PC i czy interfejs może być wyświetlany w kilku językach.

• Alarmy – priorytety, kwitowanie i historia alarmów. Norma IEC 62682, oparta na ISA-18.2, opisuje, jak zaplanować zarządzanie alarmami, aby operatorzy nie byli zalewani alarmami.
• Receptury – parametry różnych produktów są zapisane w panelu i przesyłane do PLC przy zmianie produktu.
• Rejestracja danych i trendy – wartości są zapisywane na karcie SD, pendrivie USB lub w bazie danych. W przemyśle farmaceutycznym FDA 21 CFR Part 11 wymaga kontroli dostępu i ścieżki audytu (audit trail).
• Grafika procesowa – ISA-101 zawiera wytyczne dotyczące czytelnych ekranów: neutralne kolory jako podstawa, a mocne kolory tylko dla odchyleń.

Zdalny dostęp i bezpieczeństwo

Zdalny dostęp pozwala producentowi maszyny wyszukiwać usterki i aktualizować program bez wyjazdu do klienta. Niektóre panele mają wbudowaną usługę zdalnego dostępu, inne łączą się przez router VPN. Podstawowe zasady są takie same:

• Nigdy nie należy otwierać portu w zaporze bezpośrednio do panelu. Trzeba używać szyfrowanego tunelu VPN.
• Należy stosować konta osobiste i uwierzytelnianie dwuskładnikowe oraz zmienić wszystkie domyślne hasła.
• Sieć maszynowa powinna być oddzielona od sieci biurowej.
• Klient powinien decydować, kiedy zdalny dostęp jest aktywny, a każde połączenie powinno być rejestrowane.

Wymagania IEC 62443 i NIS2 omawiamy w osobnym poradniku o cyberbezpieczeństwie sieci przemysłowych.

Montaż i wyświetlacze mobilne

Panel HMI montuje się zwykle w wycięciu w drzwiach szafy, z frontem IP65 lub IP66. Tam, gdzie operator musi poruszać się wokół maszyny, stosuje się panele przenośne z wyłącznikiem awaryjnym i trzypozycyjnym przyciskiem zezwolenia, podłączane przez skrzynkę przyłączeniową.

W dźwigach, maszynach leśnych i górniczych oraz wózkach widłowych stosuje się wytrzymałe wyświetlacze z CAN i protokołami takimi jak SAE J1939 lub CANopen, zasilaniem 12 lub 24 V i homologacją E-mark. Ekran musi być czytelny w słońcu i dawać się przyciemnić w nocy. Fizyczne przyciski są zaletą, gdy kierowca nosi rękawice lub maszyna mocno drga.

Pięć częstych błędów

1. Stop awaryjny na ekranie dotykowym. Funkcje bezpieczeństwa muszą być realizowane sprzętowo w obwodzie bezpieczeństwa, a nigdy przyciskiem w oprogramowaniu HMI.
2. Zbyt późne sprawdzenie drivera. Panel bez drivera do danego PLC to kosztowna niespodzianka przy uruchomieniu.
3. Zbyt wiele alarmów. Gdy alarmuje wszystko, operatorzy przestają czytać komunikaty. Należy usunąć alarmy, które nie wymagają żadnego działania.
4. Otwarty port do internetu. Przekierowanie portu bezpośrednio do panelu to częsta droga ataku.
5. Brak pliku projektu. Bez pliku źródłowego i haseł panelu nie da się ani zmienić, ani wymienić. Projekt warto przechowywać w systemie kontroli wersji.

Panele operatorskie w ofercie SCN

Dostarczamy panele operatorskie Yaskawa i Weintek – od paneli 4,3-calowych po 21,5-calowe z Full HD, przenośne panele HMI i serwery HMI bez ekranu na szynę DIN. Do pojazdów i maszyn mobilnych oferujemy wytrzymałe wyświetlacze i komputery panelowe marek takich jak Winmate.

Przykłady z naszej oferty

Najczęściej zadawane pytania

Co oznacza HMI?

Human Machine Interface, czyli interfejs między człowiekiem a maszyną. Zwykle jest to ekran dotykowy, na którym operator widzi stan maszyny, zmienia nastawy i kwituje alarmy.

Czym różni się HMI od SCADA?

HMI to zwykle lokalny panel przy jednej maszynie. SCADA to system nadrzędny, który zbiera dane z wielu maszyn lub stacji i obejmuje zarządzanie alarmami, historię i raporty.

Czy panel HMI współpracuje ze sterownikiem Siemens?

Tak, większość paneli HMI ma drivery do Siemens S7. W S7-1200 i S7-1500 może być konieczne włączenie PUT/GET lub użycie niezoptymalizowanych bloków danych, w zależności od drivera panelu.

Jak zapewnić bezpieczny zdalny dostęp do HMI?

Należy używać szyfrowanego tunelu VPN, kont osobistych i uwierzytelniania dwuskładnikowego. Nigdy nie należy otwierać portów bezpośrednio do panelu, a o tym, kiedy dostęp jest aktywny, powinien decydować klient.