مقایسه HMI زیمنس (Basic / Comfort / Unified)؛ کدام پنل برای خط تولید شما مناسب است؟

رابط کاربری انسان و ماشین (HMI) در واقع همان پنل یا داشبورد کاربری است که اپراتور را به یک ماشین یا فرآیند صنعتی متصل می‌کند. بنابراین، در محیط‌های صنعتی، HMI به مهندسان و کارکنان کارخانه این امکان را می‌دهد که از طریق دستگاه‌های لمسی یا کنترل‌پنل‌ها، تجهیزات را مانیتور کنند، روندهای داده‌ای را ببینند و ماشین‌آلات را کنترل کنند. شرکت زیمنس به‌عنوان پیشروی جهانی اتوماسیون، مجموعه کاملی از HMIها را تحت برند SIMATIC HMI عرضه می‌کند.

انتشار در 06 آبان 1405 4 بازدید 0 دیدگاه

رابط کاربری انسان و ماشین (HMI) در واقع همان پنل یا داشبورد کاربری است که اپراتور را به یک ماشین یا فرآیند صنعتی متصل می‌کند. بنابراین، در محیط‌های صنعتی، HMI به مهندسان و کارکنان کارخانه این امکان را می‌دهد که از طریق دستگاه‌های لمسی یا کنترل‌پنل‌ها، تجهیزات را مانیتور کنند، روندهای داده‌ای را ببینند و ماشین‌آلات را کنترل کنند. شرکت زیمنس به‌عنوان پیشروی جهانی اتوماسیون، مجموعه کاملی از HMIها را تحت برند SIMATIC HMI عرضه می‌کند.

انواع HMI زیمنس

این شرکت خانواده‌های متعددی از HMI زیمنس  را عرضه می‌کند که برای انطباق با نیازهای مختلف طراحی شده‌اند. سری‌های کلیدی عبارتند از:

• پنل‌های پایه (Basic Panels):

این خانواده شامل HMIهای سطح اول برای کاربردهای ساده است. این پنل‌های نسل دوم در اندازه‌های ۴، ۷، ۹ و ۱۲ اینچ به‌صورت لمسی یا ترکیبی از کلید و لمس عرضه می‌شوند. نمایش آن‌ها روی یک صفحه عریض با وضوح بالا (۶۴ هزار رنگ) بوده و بسیار کم‌مصرف هستند.

• پنل‌های کامفورت (Comfort Panels):

پنل‌های لمسی برای مصارف تجسم‌سازی بسیار پیشرفته. پنل‌های کامفورت (معمولاً ۷ تا ۱۵ اینچ و بالاتر) قابلیت‌های پردازشی قدرتمند، پورت‌های ارتباطی متعدد و مدل‌های مقاوم‌سازی‌شده (دارای استاندارد IP65 یا استیل ضدزنگ) را ارائه می‌دهند. آن‌ها به عنوان پایه مستحکمی برای نسخه‌های تخصصی مانند مدل‌های دارای حفاظت IP65 یا قابلیت شستشو عمل می‌کنند.

• پنل‌های کلیدی سیماتیک HMI:

پنل‌های عملیاتی کوچک با کلیدهای دستی و قابلیت نمایش فرآیندها. پنل‌های کلیدی در کاربردهایی استفاده می‌شوند که نیازی به صفحه لمسی نیست؛ بنابراین کنترل‌های فشاری ساده با نمایشگرهای بسیار کوچک یا بدون نمایشگر به کار گرفته می‌شوند.

• پنل‌های قابل‌حمل (Mobile Panels):

پنل‌های لمسی قابل‌حمل و دستی برای کنترل متحرک ماشین‌آلات. این پنل‌ها این امکان را برای اپراتورها فراهم می‌کنند که برای عیب‌یابی یا کالیبراسیون، HMI را در سراسر کارخانه با خود جابه‌جا کنند.

• پنل‌های یونیفاید (Unified Panels):

جدیدترین سری HMIها (مربوط به سال ۲۰۲۵ به بعد)، مجهز به فناوری‌های مدرن. پنل‌های Unified Basic (۴ تا ۱۲ اینچ) کوچک و مقرون‌به‌صرفه هستند، در حالی که پنل‌های Unified Comfort (۷ تا ۲۲ اینچ) را می‌توان در حالت چند لمسی  با گزینه‌های ارتباطی اضافی از جمله رتبه IP65 برای کاربردهای بهداشتی استفاده کرد. تمامی پنل‌های Unified با نرم‌افزار SIMATIC WinCC Unified کار می‌کنند و حتی دسترسی ریموت یکپارچه‌ای را برای مفاهیم عملیاتی جدید فراهم می‌سازند.

• پنل‌های چندگانه (Multi Panels) و کامپیوترهای صنعتی:

ایستگاه‌های اپراتوری با صفحه نمایش بزرگ و پنل-کامپیوترها برای کاربردهای در سطح SCADA. این تجهیزات نرم‌افزار کنترلی مبتنی بر PC (سطح نرم‌افزار WinCC) را برای سیستم‌های کنترل توزیع‌شده و پیچیده اجرا می‌کنند.

هر خانواده از SIMATIC HMI به‌گونه‌ای طراحی شده است که با اکوسیستم TIA (اتوماسیون کاملاً یکپارچه) زیمنس به‌طور روان یکپارچه شود. تمامی مدل‌ها از یک محیط برنامه‌نویسی واحد یعنی SIMATIC WinCC پشتیبانی می‌کنند تا به‌راحتی در اندازه‌های مختلف پنل قابل پیکربندی باشند. در عمل، این بدان معناست که مهندسان می‌توانند از یک پنل پایه ۴ اینچی تا یک پنل کامفورت ۲۲ اینچی یا سیستم مبتنی بر PC مقیاس‌پذیری داشته باشند و در عین حال صفحات و منطق برنامه‌نویسی را بازیافت کنند.

انواع HMI  زیمنس

ویژگی‌های کلیدی HMIهای زیمنس

پنل‌های SIMATIC HMI از سخت‌افزار و نرم‌افزار پیشرفته بهره‌مند هستند:

• نمایشگر :

اچ ام ای زیمنس از نمایشگر TFT فوق‌العاده روشن با ۱۶ میلیون رنگ بهره می‌گیرند تا بهترین جلوه گرافیکی ممکن حاصل شود. عمر نامی نمایشگر حداقل ۸۰٬۰۰۰ ساعت و زاویه دید گسترده (۱۷۰ درجه) است. تعداد زیادی از مدل‌های نمایشگر با نسبت تصویر عریض 16:9 عرضه می‌شوند که تا۴۰٪ فضای تجسم‌سازی بیشتر نسبت به نمایشگرهای متعارف 4:3 فراهم می‌کنند. برخی از نمایشگرهای پرکنتراست‌تر تضمین می‌کنند که پیام‌های آلارم و داده‌ها در اتاق کنترل به‌وضوح خوانا باشند.

• اتصال و شبکه‌بندی:

این HMIها با درایورهای داخلی برای شبکه‌های صنعتی رایج عرضه می‌شوند. مدل‌های پایه معمولاً با رابط‌های PROFINET/Ethernet عرضه می‌شوند و اغلب دارای سوئیچ دوپورتی (2-port switch) برای اتصال زنجیره‌ای پنل‌ها هستند. همچنین از PROFIBUS و Modbus over TCP/IP پشتیبانی می‌کنند. در بسیاری از مدل‌ها می‌توان چند پورت اترنت (۱۰/۱۰۰/۱۰۰۰ مگابیت بر ثانیه) و درگاه‌های USB برای پرینتر، بارکدخوان یا پشتیبان‌گیری داده یافت. بنابراین این پنل‌ها اتصال مستقیم به PLCهای زیمنس (S7-1500، S7-1200 و …) و حتی کنترلرهای سایر سازندگان (Allen-Bradley، Mitsubishi، Omron، Modicon، OPC UA) را تسهیل می‌کنند.

• طراحی صنعتی مقاوم:

SIMATIC HMIها برای شرایط سخت کارخانه‌ای ساخته شده‌اند. بسیاری از پنل‌ها بدنه آلومینیومی مقاوم دارند و با استانداردهای مقاومت در برابر لرزش و مواد شیمیایی مطابقت دارند. پنل‌های Comfort و Unified در نسخه‌های پریمیوم با رتبه‌های حفاظت در برابر گرد و غبار و آب IP65 یا IP66k عرضه می‌شوند. پنل‌های جدید Unified Comfort حتی امکان کار با دستکش را فراهم می‌کنند و مجهز به قابلیت لغو لمسی هوشمند برای جلوگیری از ورودی‌های ناخواسته هستند. بنابراین این HMIها می‌توانند در کارخانه‌های ایرانی در برابر گرما، گرد و غبار، رطوبت و استفاده سنگین دوام بیاورند.

• رابط کاربری کاربرپسند:

نرم‌افزار HMI زیمنس امکان کشیدن و رها کردن گرافیک‌ها را فراهم می‌kند تا به‌شکل شهودی در مدل‌های لمسی گرافیک‌ها را جابه‌جا و به‌صورت چند لمسی کار کنید؛ به‌طوری‌که ناوبری  به اندازه یک گوشی هوشمند شهودی و ساده باشد. رابط کاربری از بیش از یک زبان، فونت‌های متنوع و مدیریت آلارم/ریپازی پشتیبانی می‌کند. ابزارهای شناخته‌شده WinCC به مهندسان اجازه می‌دهند به‌سرعت صفحات سفارشی شامل نمودارها، روندهای داده، دکمه‌ها و فیس‌پلیت‌ها ایجاد کنند.

·         دسترسی تحت وب و از راه دور

بسیاری از سیستم‌های SIMATIC HMI به یک وب‌سرور داخلی مجهز هستند. اپراتورها می‌توانند از راه دور صفحات HMI را از طریق اترنت مشاهده و کنترل کنند (مثلاً با تبلت یا PC) بدون نیاز به نصب نرم‌افزار اضافی. پنل‌های Unified که اخیراً عرضه شده‌اند، دارای دو وب‌کلاینت داخلی برای عملیات از راه دور هستند. و برای برجسته‌تر شدن امکانات امنیتی، این پنل‌ها روی سیستم‌عامل SIMATIC Industrial OS اجرا می‌شوند و رابط‌ها و تنظیمات فایروال آن‌ها قابل پیکربندی است.

·         پشتیبان‌گیری و جایگزینی داده‌ها

ویژگی شاخص HMIهای زیمنس، پشتیبان‌گیری خودکار ایمیج سیستم روی کارت SD است. در صورت تعویض پنل، کاربر کافی است کارت SD را در پنل جدید قرار دهد و تمام پیکربندی‌ها و گرافیک‌ها بلافاصله بازیابی می‌شوند. این موضوع تضمین می‌کند که توقف در زمان تعویض به حداقل برسد. در کنار آن، قابلیت «Pack and Go» به مهندس امکان می‌دهد تغییرات پیکربندی را بدون نیاز به اتصال به کامپیوتر به پنل‌ها منتقل کند.

·         پلتفرم نرم‌افزاری مقیاس‌پذیر

تمام پنل‌های SIMATIC HMI با نرم‌افزار SIMATIC WinCC (نسخه‌های Portal یا Unified) پیکربندی می‌شوند. یک پروژه WinCC واحد را می‌توان برای هر اندازه پنل استفاده کرد و گرافیک‌ها به‌طور خودکار مقیاس‌بندی می‌شوند. بنابراین استفاده از یک نرم‌افزار واحد، حجم کار مهندسی مورد نیاز برای ارتقا مثلاً از یک پنل Basic کوچک به یک پنل Comfort بزرگ‌تر یا سیستم مبتنی بر PC را به‌طور چشمگیری کاهش می‌دهد.

مزایای برتر HMI زیمنس برای اتوماسیون صنعتی

کاربرد SIMATIC HMI زیمنس در محیط اتوماسیون صنعتی مزایای متعددی به همراه دارد:

• افزایش بهره‌وری :

تجسم‌سازی بلادرنگ یعنی اپراتورها می‌توانند سریعاً به داده‌های ماشین، شاخص‌های KPI و آلارم‌ها دسترسی پیدا کنند. صفحات HMI واضح و شفاف، زمان تصمیم‌گیری اشتباه یا تأخیر در پاسخ به خطاها را کاهش می‌دهند. با حذف حدس و گمان، HMI زیمنس به پرسنل کارخانه ابزار قدرتمندی می‌دهد تا پیش از رسیدن به توقف تولید، موانع را برطرف کنند و در نتیجه بهره‌وری تولید افزایش یابد.

• بهبود کارایی و کیفیت:

رابط کاربری طراحی‌شده برای کاربر، هزینه‌های آموزش را کاهش داده و خطاهای اپراتور را حذف می‌کند. تکنسین‌ها با فناوری ساده صفحه لمسی می‌توانند نقاط موردنظر فرآیند را مانیتور کنند، مقادیر ست‌پوینت را تنظیم کرده و پارامترها را به‌صورت لحظه‌ای وارد نمایند. این جریان کنترلی ساده اما قدرتمند، دخالت‌های دستی غیرضروری را کاهش داده و روند روان تولید را به حداکثر می‌رساند.

• یکپارچگی سیستم بدون دردسر:

HMIهای زیمنس در قالب پرتفوی TIA (اتوماسیون کاملاً یکپارچه)، اتصال بومی با PLCهای SIMATIC، SCADA، درایوها و سایر سخت‌افزارهای اتوماسیون فراهم می‌کنند. داده‌ها به‌نرمی بین دستگاه‌ها جریان می‌یابند و کنترل هماهنگ شکل می‌گیرد. برای مثال، پنل SIMATIC HMI مدل TP1200 می‌تواند از طریق PROFINET مستقیماً با  PLC 1500 زیمنس ارتباط برقرار کند و وضعیت و فرمان‌های ماشین را هم‌گام نماید. این یکپارچگی عمیق، خط تولید را برای عملکرد بهینه آماده می‌کند.

• مقیاس‌پذیری برای رشد:

طیف SIMATIC HMI پاسخگوی طیف گسترده‌ای از کاربردهاست. می‌توانید کار را با یک پنل کوچک ۴ اینچی در کارخانه شروع کنید و به‌محض نیاز به مدل ۱۵ اینچ یا بزرگ‌تر مهاجرت کنید. از آنجا که همگی محیط نرم‌افزاری مشترکی دارند، صفحات و پیکربندی‌ها قابل استفاده مجدد هستند؛ که این یعنی سرمایه‌گذاری مهندسی شما آینده‌نگر است. چنین مقیاس‌پذیری امکان توسعه‌ای بسیار منعطف را بدون نیاز به بازطراحی کل سیستم کنترل فراهم می‌کند.

• قابلیت اطمینان و Uptime:

پنل‌های صنعتی زیمنس آوازه‌ای برای دوام و ماندگاری دارند. سخت‌افزار باکیفیت و امکانات پشتیبان‌گیری، نگهداری را به حداقل می‌رسانند. حتی در شرایط سخت، پنل‌ها پایدار کار می‌کنند (رتبه IP65 حفاظت در برابر نفوذ گرد و غبار و آب را تضمین می‌کند). اگر واحدی از کار بیفتد، قابلیت‌های بازیابی از کارت SD و تعویض پنل تضمین می‌کنند که سیستم به‌سرعت راه‌اندازی مجدد شود و از خسارت تولید کاسته گردد.

• کاهش هزینه کل مالکیت:

با درایورهای ارتباطی داخلی (PROFINET، EtherNet/IP، Modbus و …) دیگر نیازی به ماژول‌های پروتکل اضافی نیست. یک ابزار برنامه‌نویسی واحد (WinCC) تمام پنل‌ها را پوشش می‌دهد و در نتیجه حجم کار مهندسی و هزینه‌های لایسنس نرم‌افزار کاهش می‌یابد. استانداردسازی بلندمدت قیمت HMI زیمنس همراه با شبکه جهانی پشتیبانی، هزینه‌های عملیاتی را کاهش می‌دهد.

کاربردهای HMIهای زیمنس در صنایع مختلف

پنل‌های HMI زیمنس در حوزه‌های صنعتی مختلف در سراسر جهان و همچنین بازار در حال رشد هند کاربرد دارند. این پنل‌ها تقاضای بسیار بالایی در بخش‌های کلیدی زیر دارند:

• خودروسازی و ساخت : در خطوط مونتاژ خودرو، ابزارهای ماشین‌کاری CNC، سلول‌های رباتیک و ماشین‌آلات بسته‌بندی استفاده می‌شوند. اپراتورها می‌توانند برای دستیابی به اهداف تولیدی خود، از صفحات HMI برای راه‌اندازی و توقف تسمه‌ها و ماشین‌های تزریق پلاستیک استفاده کنند.
• داروسازی و صنایع شیمیایی:در کارخانه‌های فرآیندی برای راکتورها، میکسرها، دستگاه‌های قرص‌سازی و غیره. HMIهای دارای رتبه حفاظتی IP65 (قابل شستشو) همراه با امکانات آلارم و مدیریت دستور پخت، کیفیت محصول را ارتقا می‌دهند.
• صنایع غذایی و آشامیدنی:پنل‌های لمسی خطوط بطری‌سازی، میکسر مواد غذایی و بسته‌بندی را رصد می‌کنند. پنل‌های بهداشتی و صفحه‌نمایش‌های قابل‌کار با دستکش، تمامی الزامات بهداشتی را برآورده می‌کنند.
• برق و تأسیسات:نصب در نیروگاه‌های حرارتی و آبی، تصفیه‌خانه‌های آب و فاضلاب و اتاق‌های کنترل پست‌های برق. HMIها داشبوردهای مرکزی را برای I/Oهای توزیع‌شده و سیستم‌های SCADA فراهم می‌کنند و اغلب به نرم‌افزارهای مانیتورینگ سطح بالا متصل می‌شوند.
• نفت، گاز و پتروشیمی:HMIهای مقاوم، پمپ‌ها، کمپرسورها، توقف‌های اضطراری و سایر کاربردها را در پالایشگاه‌ها و خطوط لوله کنترل می‌کنند. بنابراین، قابلیت اتصال به شبکه‌های DCS (از طریق PROFINET/OPC UA) در این حوزه‌ها حیاتی است.
• جابه جایی مواد و زیرساخت :نصب روی جرثقیل‌ها، آسانسورها، نوار نقاله‌ها و سیستم‌های اتوماسیون ساختمان. پنل‌های قابل‌حمل به تکنسین‌ها کمک می‌کنند در کارخانه‌های بزرگ جابه‌جا شوند.
• صنایع نساجی و قند و شکر :به‌طور گسترده برای کنترل ماشین‌های بافندگی، ماشین‌آلات رنگریزی، سانتریفیوژهای شکر و بویلرها استفاده می‌شوند و به صنایع سنتی در مدرن‌سازی عملیات خود کمک می‌کنند.

در تمامی این صنایع، SIMATIC HMI یک پلتفرم مشترک را فراهم می‌کند. انعطاف‌پذیری آن نشان می‌دهد که یک رابط کنترلی می‌تواند یک ماشین کوچک را کنترل کند یا به یک نمایشگر اتاق کنترل مقیاس‌پذیر تبدیل شود. برای مثال، مهندسان یک کارخانه بسته‌بندی ممکن است از یک پنل Comfort هفت اینچی روی ماشین‌آلات مجزا و یک HMI 15 اینچ زیمنس برای نظارت در سطح خط تولید استفاده کنند. هنگامی که شرکت‌ها بر استانداردسازی روی HMIهای زیمنس تأکید می‌کنند، از پشتیبانی و آموزش محلی بهره‌مند می‌شوند. تأمین‌کنندگان مجاز پنل‌های HMI زیمنس را تأمین کرده و کمک‌های یکپارچه‌سازی ارائه می‌دهند؛ طوری که SIMATIC HMIها را می‌توان برای هر کاربردی، از خط بطری‌سازی نوشیدنی گرفته تا کارخانه کاغذسازی، سفارشی‌سازی کرد.

نکاتی برای انتخاب HMI مناسب

انتخاب HMI باید بر اساس تطبیق نیازهای کاربرد با نقاط قوت پنل انجام شود. برخی نکات کلیدی عبارتند از:

• شناسایی نیازهای کاربرد:تعیین کنید که اپراتورها چه چیزی را روی HMI خواهند دید و چه کارهایی انجام خواهند داد. چند سیگنال I/O قرار است نمایش داده شود؟ آیا به گرافیک‌های پیچیده، انیمیشن‌ها نیاز است یا صرفاً متن؟ این موارد اندازه صفحه و وضوح آن را مشخص می‌کند (مثلاً پنل‌های پایه ۴ تا ۱۲ اینچ برای کنترل ساده ماشین مناسب هستند، در حالی که پنل‌های Comfort پانزده اینچی نماهای پیچیده SCADA را مدیریت می‌کنند).
• ارزیابی محیط و نحوه نصب:شرایط محیطی را زیر نظر داشته باشید. اگر HMI در محیط کاری خود با گرد و غبار، رطوبت یا نور مستقیم خورشید مواجه است، مدل‌های متناسب با استانداردهای IP یا نمایشگرهای با کنتراست بالا را در نظر بگیرید. برای محیط‌های کلین‌روم یا قابل شستشو می‌توانید به سراغ مدل‌های بهداشتی IP66k بروید. در نهایت، مشخص کنید که آیا به نصب روی پنل، نصب روی دیوار یا رک‌مونت نیاز دارید.
• سازگاری ارتباطی:مطمئن شوید که رابط‌های پنل با کنترلرها یا شبکه‌های شما مطابقت دارند. HMIهای زیمنس به‌طور پیش‌فرض از PROFINET/Ethernet پشتیبانی می‌کنند. اگر PLCهای قدیمی‌تری دارید که از PROFIBUS و Modbus استفاده می‌کنند، بررسی کنید که آیا این موارد به‌صورت داخلی پشتیبانی می‌شوند یا خیر. در HMIهای زیمنس، بیشتر پروتکل‌ها به‌صورت پیش‌فرض پشتیبانی می‌شوند. همچنین اطمینان حاصل کنید که پنل تعداد پورت‌های اترنت و درگاه‌های USB کافی برای اتصال دوربین‌ها یا اسکنرها داشته باشد.
• سبک رابط کاربری:بین صفحه لمسی و دکمه‌های فیزیکی یکی را انتخاب کنید. پنل‌های لمسی انعطاف‌پذیری بیشتر و طراحی مدرنی ارائه می‌دهند، اما اگر اپراتورها دستکش‌های ضخیم به دست دارند، مطمئن شوید که صفحه نمایش به دستکش حساس باشد. از طرف دیگر، پنل‌های کلیدی با دکمه‌های فیزیکی برای کنترل‌های پایه استارت/استوقف قابل‌اعتمادترند. در صورت نیاز، پشتیبانی چندزبانه را نیز مدنظر قرار دهید.
• نرم‌افزار و لایسنس:پنل‌های HMI زیمنس از نرم‌افزار SIMATIC WinCC (نسخه‌های TIA Portal یا WinCC Unified) استفاده می‌کنند و مهم است بررسی کنید که تیم مهندسی به نسخه نرم‌افزاری مربوطه دسترسی داشته باشد (پنل‌های Unified جدیدتر به نرم‌افزار WinCC Unified نیاز دارند). داشتن یک بسته نرم‌افزاری واحد برای تمام مهندسی برنامه‌های HMI و PLC زیمنس به طور چشمگیری به صرفه‌جویی در زمان و هزینه کمک می‌کند.
• توسعه آینده:برای آینده برنامه‌ریزی کنید. اگر قصد دارید بعداً توابع ماشین را گسترش دهید، انتخاب یک پنل کمی بزرگ‌تر یا مدلی با حافظه اضافی عاقلانه خواهد بود. SIMATIC HMIها مقیاس‌پذیر هستند؛ به راحتی می‌توانید پروژه HMI خود را به یک پنل بزرگ‌تر از همان خانواده منتقل کنید.
• مشاوره با کارشناسان:اگر هنوز مردد هستید، با یک متخصص HMI زیمنس مشورت کنید. اتوماسیون فرسان می‌تواند شما را در انتخاب پنل راهنمایی کنند تا مناسب‌ترین SIMATIC HMI را برای نیازهای کارخانه خود انتخاب کنید.