Co to jest panel HMI?
HMI to interfejs do komunikacji pomiędzy człowiekiem, a maszyną. Jest to pulpit, z którego możemy zadawać określone parametry i wydawać polecenia podłączonym urządzeniom, dzięki czemu mamy możliwość sterowania maszyną. Panel operatorski wyróżnia fakt, że to użytkownik za pomocą oprogramowania programuje jego funkcjonalność. To on definiuje co na nim będzie się znajdować, do jakich funkcji będzie służył. HMI pełni też rolę komputera przemysłowego oraz potrafi gromadzić dane oraz przetwarzać je. To świetny łącznik pomiędzy urządzeniami peryferyjnymi i sterownikiem. Jest to jednostka centralna, która zbiera wszystkie urządzenia.
Oto kilka kluczowych funkcji paneli HMI:
- Wizualizacja procesów: Umożliwiają one wyświetlanie danych procesowych w czasie rzeczywistym, co pozwala operatorom na monitorowanie i analizowanie działania maszyn i procesów produkcyjnych.
- Sterowanie operacjami: Przy pomocy paneli HMI operatorzy mogą kontrolować maszyny i procesy, na przykład uruchamiać lub zatrzymywać maszyny, regulować parametry pracy czy zmieniać ustawienia systemu.
- Diagnostyka i alarmy: Panele te często służą do wyświetlania alarmów i ostrzeżeń, które informują operatorów o potencjalnych problemach lub awariach w systemie. Ułatwiają również diagnozowanie problemów dzięki dostępowi do historii pracy urządzeń.
- Rejestracja danych: Mogą zbierać i rejestrować dane dotyczące operacji maszyn, co jest przydatne do analizy wydajności, planowania konserwacji i przestrzegania przepisów.
- Interfejs użytkownika: Zapewniają intuicyjny i dostosowany do potrzeb użytkownika interfejs, który może być obsługiwany dotykowo lub za pomocą przycisków, zależnie od modelu i preferencji.
Panele HMI znajdują zastosowanie w wielu branżach, takich jak produkcja, energetyka, automatyka budynkowa, transport czy też zarządzanie wodą i ściekami. Są one kluczowym elementem w nowoczesnych systemach automatyki, ułatwiając efektywną i bezpieczną pracę, dlatego warto wdrożyć je w zakładach produkcyjnych. Zanim dowiemy się jak rozpocząć pracę z panelami HMI zapraszamy do szybkiego omówienia paneli operatorskich marki Fatek.
Pierwsze kroki w oprogramowaniu FvDesigner
Nadszedł czas na rozwinięcie głównej kwestii – jak rozpocząć pracę z panelami HMI? Oprogramowanie za pomocą, którego będziemy projektować nasze wizualizacje, przygotowywać ekrany i aplikacje to FvDesigner. Jest darmowe i można je pobrać z naszej strony internetowej. Programowanie paneli HMI jest proste i intuicyjne, dzięki czemu pierwsze wizualizacje można zacząć tworzyć bardzo szybko.

FvDesigner posiada opcję security, dzięki której możemy dawać określone poziomy dostępu do danych obiektów na ekranie. Mamy możliwość stworzenia interfejsu do logowania, a także jesteśmy w stanie prowadzić operation log, czyli weryfikować kto w jakim czasie, w jaki sposób korzystał z naszego panelu.
Oprócz tego program umożliwia obsługę alarmów. Przykładowo definiujemy sobie wystąpienie stanu krytycznego. Jeżeli zadana temperatura wzrośnie powyżej maksymalnej, mamy możliwość wyświetlenia alarmu na ekranie. Następnie podejmujemy działania, które pomogą nam zminimalizować negatywne skutki np. wyłączamy wyjścia w sterowniku.
FvDesigner zapewnia również dostęp do zdalnej kontroli oraz usługi chmurowej. Istnieje także możliwość zakupu licencji, która pozwala na zdalny dostęp do urządzenia. Sam panel lokalnie po sieci posiada wiele możliwości komunikacyjnych, przykładowo protokół FTP, za pomocą którego możemy przesyłać pliki oraz uzyskać dostęp do plików w panelu.
Z poziomu samego FvDesignera jest dostęp do instrukcji użytkowania. Jeśli nie jesteśmy pewni jak coś działa, albo jesteśmy ciekawi jak daną funkcję zastosować, wystarczy nacisnąć ikonkę, która przeniesie nas do odpowiedniego rozdziału w instrukcji. Tam znajdziemy wyjaśnienie, jak zastosować i skonfigurować dane funkcje oraz znajdziemy przykładowe zastosowania.

Sposoby programowania panelu
Pierwsza opcja to możliwość podpięcie kabla USC lub mini USB (w zależności od serii P5A czy P5B). Wystarczy, że włożymy tylko kabelek, wyszukamy urządzenie i połączymy się z nim. Jest to zdecydowanie najprostszy sposób.
Druga możliwość to połączenie się lokalnie po sieci, która jest opcją bezprzewodową. Taka konfiguracja jest bardzo wygodnym rozwiązaniem.
Oprócz tego istnieje możliwość wgrania projektu na HMI za pomocą pendrive’a. Z opcji tej może nawet skorzystać operator bez konieczności ingerencji osoby, która programowała panel. W przypadku, kiedy dojdzie do błędu systemowego czy awarii samego oprogramowania mamy możliwość odzyskania danych za pomocą dysku zewnętrznego. Tworzymy wtedy na pendrive specjalny plik, który odzyskuje nam panel i naprawia jego działanie.
Pierwsze kroki w programowaniu panelu HMI
W przykładzie wykorzystamy panel serii P5070NA, na którym zamontujemy sterownik PLC. Pierwszy krok to otwarcie oprogramowania FvDesigner, w którym od razu ukazuje się lista ostatnich projektów. Dzięki temu mamy szybki dostęp do tego co tworzyliśmy.

Kolejny krok to wybór dokładnego modelu, który chcemy programować. Jeśli przez przypadek wybierzemy zły panel bądź zmieni się koncepcja mamy jeszcze możliwość dokonania zmiany. Wybieramy panel serii P5 z Ethernetem.

Po określeniu jednostki przechodzimy do zakładki link list, w której dodajemy połączenie.

Na samej górze definiujemy nazwę połączenia.

Następnie wybieramy w jaki sposób jest połączony nasz sterownik z panelem. Mamy do wyboru połączenie bezpośrednie po porcie szeregowym, po Ethernecie bądź opcję multilink, którą wykorzystamy w sytuacji gdy mamy więcej paneli spiętych w jeden układ. W zakładce Manufacturer mamy możliwość wyboru protokołu komunikacyjnego. Możemy sprawdzić z jakie protokoły komunikacyjne są dostępne w panelu. Kryje się tam także user defined protocol, w przypadku, kiedy protokołu komunikacyjnego nie ma na liście, mamy możliwość własnego napisania ramek komunikacyjnych i skonfigurowania komunikacji pod to urządzenie, z którym chcemy się połączyć.

Następnie wybieramy serię produktów.

Podstawowe ustawienia interfejsu
Pierwszym krokiem do ustawienia interfesju będzie wybranie zakładki Basic. Na ekranie wyświetlą się podstawowe informacje. Wyświetla nam się podgląd, który pokazuje nam informacje jaki port obsługuje jaki protokół. Poniżej pojawia się nazwa, numer stacji. Tutaj możemy podglądać status połączenia czy zablokować połączenie za pomocą wartości w rejestrze.

Klikamy “Ok” oraz “Finish”. Otwiera nam się właściwe okno FvDesignera.
Oprogramowanie posiada zakładki z narzędziami oraz drzewko projektu w formie zakładek. Po prawej stronie znajduje się przybornik, z którego będziemy umieszczać konkretne elementy ma nasz ekran.

Najważniejsze funkcjonalności w zakładce project to:
- Downoland current project czyli zgranie naszego projektu na panel
- Upload czyli ściągnięcie projektu z panelu na komputer
- Przygotowanie pliku aktualizującego na pendrive
- Opcja symulacji


Na ekranie pojawi się informacja, że nasz projekt jest gotowy oraz otworzy się okienko symulacji. Mamy możliwość zasymulowania ekranu w trypie offline, tzn. przetestowanie samej wizualizacji. Natomiast w symulacji online możemy testować komunikację poprzez przypisanie odpowiednich portów komputera.

Po lewej stronie znajdują się różne zakładki, lista ekranów oraz project explorer, w którym znajdziemy wiele ustawień związanych z projektem.


Zakładka link pozwala edytować połączenie, które wcześniej zdefiniowaliśmy, np. możemy dołożyć urządzenie. Oprócz tego widnieje zakładka project information, gdzie mamy możliwość zmiany samej jednostki naszego panelu. Przykładowo, jeśli źle ją zdefiniowaliśmy, a nie chcemy ponownie robić projektu to tutaj możemy zmienić model panelu na dowolny.

Wysterowanie wyjścia sterownika jest możliwe za pomocą podstawowego przycisku bit switch.

Wybieramy write address i naciskamy trzy kropki.

Zdefiniowane wcześniej przez nas urządzenie, które jest podłączone jest widoczne tutaj.

Znajduje się tutaj także przycisk zmieniający stan bitu, np. wejścia X i wyjścia Y, markety pomocnicze M. Z tego poziomu mamy dostęp do wszystkich zasobów sterownika. Jeśli chcemy wysterować wyjście drugie to korzystamy z tego narzędzia. Widać jaka jest tutaj składnia do adresacji. Stan graficzny przycisku będzie odpowiadał temu co nadpisujemy, będzie widoczne czy dany element jest w trybie on czy off. Możemy się także odnieść do pamięci wewnętrznej panelu.
Istotny jest także wyświetlacz numeryczny za pomocą, którego będziemy zmieniać wartości rejestrów w sterowniku. Musimy ponownie zdefiniować, czy chcemy się odnosić do rejestrów wewnętrznych samego panelu czy do naszego sterownika. W klasycznym ustawieniu jedynie co należy zrobić to zdefiniować adres, który monitoruje i nacisnąć allow input. To pozwoli nam na wprowadzanie wartości.

Jak dodać nowy ekran?
Po przejściu na screen list i kliknięciu prawym przyciskiem myszy w ekran mamy możliwość dodania nowego ekranu. Możemy ustawić tło, nazwę i inne parametry.

Również poprzez zakładkę insert mamy możliwość dołożenia ekranu.

Istotny przycisk to sceen change, który pozwala na zmianę ekranu. Wszystkie obiekty posiadają domyślne grafiki, ale możemy nadać obiektowi dowolną grafikę. Mamy dostęp do wszystkich elementów graficznych w panelu albo możemy wybrać swoje. Co istotne, funkcjonalność pozostanie ta sama, zmienia się jedynie grafika. Tak samo wygląda sprawa z tłem. Po kliknięciu prawym klawiszem myszki w dany ekran i przejścia w właściwości możemy zmienić zdjęcie w tle np. dodając nasze logo jako tło.

Jak wgrać projekt przy pomocy pendrive?
W celu ściągnięcia projektu na panel możemy połączyć się po porcie COM, a także skorzystać z portu Ethernet. Jeśli jesteśmy wpięci do sieci to opcją skanu albo poprzez USB mamy możliwość wyszukać panel. Po wpięciu kabla wyświetli się urządzenie i zobaczymy data source.
Wybieramy make USB upload files.

Domyślnie należy wybrać ścieżkę, nazwę pliku oraz inlcude recovery system, opcja odzyskania naszego projektu w przypadku błędu systemowego.

Kolejny krok to wpięcie pendrive do panelu. Zgadzamy się na wgranie projektu, wybieramy plik aktualizacyjny i klikamy ok. Panel powinien przeprowadzić aktualizację oprogramowania, a projekt zostanie wgrany z pendrive.

Wszelkie aktualizacje programu, które tworzymy możemy przekazywać na maszynę. Co istotne, nie ma konieczności posiadania kabla. Osoba wykonująca aktualizację oprogramowania nie musi mieć zainstalowanych ani umieć korzystać z FvDesigner i WinProLaddera. Wgrywanie projektu za pomocą pendrive to bardzo wygodne rozwiązanie. Panel się ponownie uruchomi i projekt zostanie wgrany.
Trudność programowania paneli HMI zależy od kilku czynników, w tym od rodzaju panelu, używanego oprogramowania, złożoności systemu, z którym panel współpracuje oraz od doświadczenia i umiejętności programisty. Panele operatorskie marki Fatek wyróżniają się prostym i intuicyjnym programowaniem. Dzięki temu pierwsze wizualizacje tworzone są bardzo szybko. Jeśli nadal po przeczytaniu tego artykułu zastawiasz się “Jak rozpocząć pracę z panelami HMI?” to zapraszamy do dalszego poszerzenia swojej wiedzy. Dobrym sposobem na rozpoczęcie programowania jest zapoznanie się z dostępnymi szkoleniami i materiałami edukacyjnymi oferowanymi przez producentów sprzętu.
Panele operatorskie firmy Fatek
W swojej ofercie mamy panele 4, 7, 10, 12 i 15 calowe. Wszystkie urządzenia z serii P5 posiadają to samo oprogramowanie oraz mają te same funkcjonalności. Dlaczego więc warto wybrać większy panel operatorski? Na większym HMI jesteśmy w stanie zmieścić więcej obiektów. Trzeba pamiętać, że urządzenie będzie obsługiwane przez operatora więc wszystko musi być widoczne i czytelne.

HMI marki Fatek posiadają rezystancyjną matrycę, co oznacza, że są przystosowane do warunków przemysłowych. Niezależnie czy operator jest w rękawicach, dotyka panel palcem czy rysikiem urządzenie jest responsywne. Zabrudzenia i tłuste powierzchnie nie wpływają w żadnym stopniu na jego działanie.
Co ważne, HMI mają możliwość połączenia ze sterownikiem PLC. Wystarczy zamontować sterownik PLC na tyle panelu. Takie rozwiązanie jest wygodne dla tych, którzy szukają kompaktowego połączenia, ponieważ całość po złożeniu jest niewielka. Nie ma konieczności instalacji PLC na szynie DIN, wystarczy przykręcić go do panelu.

W zależności od wyboru modelu nasz panel będzie posiadał różna funkcjonalności. Przykładowo możemy wybrać takie urządzenie, które nie ma portu Ethernetowego czy karty SD. Generalnie panele HMI marki Fatek posiadają złącze RS485 oraz USB typu A, które pozwala na podpięcie kamery. Oprócz tego istnieje możliwość podpięcia również drukarki, skanera kodów kreskowych, myszy, klawiatury. Możemy tak naprawdę zrobić komputer z naszego panelu.
Za sprawą złącza Ethernetowego jesteśmy w stanie podpiąć panel do sieci. HMI posiadają złącze RS232, do którego wpinamy kabel dedykowany do komunikacji ze sterownikiem PLC. Dodatkowo możemy podpiąć urządzenia peryferyjne. Oprócz złączy, urządzenia posiadają slot na kartę SD, z pomocą którego możemy rozszerzyć pamięć wewnętrzną.