Oavsett om vi inser det eller inte, har de flesta av oss, som vardagskonsumenter, bildat några av våra egna åsikter om utseendet och användningen av mänskliga maskingränssnitt (HMIS). Det beror på att vår regelbundna användning av smartphones, webbplatser och till och med kontrollerna i våra bilar faktiskt involverar digitala HMIS. När vi interagerar med dem förstår vi intuitivt vad som är klart, vad som är lätt att utföra och vad som är besvärligt eller svårt.
För anläggningsutrustning och system har specialiserade industriella HMI funnits i många år. Hårdvara och programvara har förbättrats för att ge fler alternativ, men ibland finns det för många val, vilket resulterar i mer komplexa konfigurationer än vad som faktiskt behövs. Å andra sidan har omfattande standarder nyligen utvecklats bättre. Standarder är emellertid inte alltid lämpliga för varje bransch, systemtyp eller preferens, och de kanske inte är tillräckligt specifika för alla objekt som en HMI måste visa.
Industrial System och Original Equipment Manufacturer (OEM) utvecklare, som behöver HMIS och vill att de ska vara användbara, kanske inte har tid eller dedikerad personal för att skapa sina egna HMI -standarder och stilar. Det bästa alternativet för att lösa detta problem är vanligtvis enkelhet och tydlighet, en beprövad metod för att tillhandahålla optimal situationell medvetenhet och användbarhet för HMIS. Den här artikeln ger grundläggande tips och bästa metoder för planering och implementering av en effektiv fabriksautomation HMI.
Kontrollera tillgängliga resurser
Det är viktigt att kontrollera tillgängliga resurser innan du startar någon design från grunden. Branschdokument och standarder som tillhandahålls av ISA101 och andra organisationer ger HMI -designriktlinjer, men många fokuserar på processindustrin, petrokemisk industri och kärnkraftsindustri.
Beroende på den använda HMI -plattformen kan utvecklingsmiljön tillhandahålla standard- eller valbibliotek, såväl som andra AIDS för att skapa nya projekt, och dessa resurser är värda att titta på. Tänk på att vissa ändringar kommer att behöva göras innan dessa biblioteksobjekt kan antas som företagsstandard.
Att skapa en effektiv anläggning HMI för en ny applikation är ofta en iterativ process som kan förenklas om du börjar med tillämpliga standarder eller prover. Att definiera byggstenobjekt är ett bra ställe att börja.
Bestämma designelement
Varje slutanvändare kommer sannolikt att använda en blandning av typiska branschelement, såsom ventiler och pumpar, såväl som vissa specialiserade komponenter - som alla måste visas på HMI. Det första steget bör vara att identifiera de element som kommer att återanvändas och skapa en standarddesign för varje.
Inte alla HMI -designelement är associerade med fysiska enheter. HMI beskrivs inte nödvändigtvis i några mekaniska eller elektriska designdokument.
När det gäller styrenheter, vanligtvis programmerbara logikstyrenheter (PLC), måste HMI utvecklas i nära samband med PLC -koden. Om PLC har speciella enhetslarm eller andra härledda värden, till exempel motoriska tidstider, måste HMI hantera dessa larm.
Bygga en storyboard
Storyboards är ett sätt att kartlägga den kreativa processen. De är ofta associerade med filmer, men kan också vara användbara för att skapa romaner, arkitektur och programvara. När man utvecklar växt HMIS tillåter storyboards att designers kan planera antalet skärmar och hierarkier som krävs så att teamet kan granska processen innan man genomför viktigt HMI-konfigurationsarbete.
Formgivare kan skapa storyboards med hjälp av textbaserade konturer, kalkylblad, skisser eller en kombination av tekniker.
Oavsett vilken metod som används bör den vara flexibel och låta granskningsteamet förstå och hjälpa till att ordna bra arrangemang.
Storyboard bör visa hur systemet, delsystemen och andra detaljer är sammanhängande, vilket i lekmannens termer betyder vad som visas på varje skärm. Detta arrangemang beror starkt på komplexiteten i automatiseringen och byggstenobjekten som måste visas.
En grundmaskin kan konfigureras med endast en eller två skärmar för att skildra alla driftsförhållanden och ge vissa objekt för operatörens interaktion. Mer komplexa maskiner har fler skärmar, av vilka några tillhandahåller detaljerade operatörsinsatser, historiska datatrender, larm/händelseloggar och härledda prestanda och diagnostisk information.
När komplexiteten i fabriksautomationen når en viss nivå kan det vara användbart att introducera begreppet HMI organisatorisk hierarki, till exempel:
● Nivå 1 -instrumentpanel: Ger en "översikt" av operativ information;
● Nivå 2 Typisk kontroll: En förenklad operativ skärm som ger grundläggande övervaknings- och kontrollalternativ;
● Nivå 3 detaljerade kontroller: detaljerade operativa skärmar som ger mer information än nivå 2;
● Nivå 4 Specifika kontroller: Pop-up-fönster med mycket detaljerad konfiguration eller diagnostisk information som används sällan.
När man bygger en storyboard är det viktigt att komma ihåg att teammedlemmarna inte bara bör inkludera programmerare, utan också människor från andra tekniska discipliner, såväl som operationspersonal, underhållsmedlemmar och administratörer. Varje medlem bör bidra enligt sin roll.
Definiera stilen på en HMI
Stilen för en HMI omfattar ett antal utseende, känsla och funktionalitetsfaktorer. Det nuvarande konceptet med en "högpresterande" HMI kräver minimal färg, enkla objekt och vad användaren antar måste vara lämplig för deras specifika applikation. Saker att tänka på när du skapar en HMI -stilguide inkluderar navigering och giltighet, färgval, datatextdefinitioner, enkel grafik och användbarhet.
1. Navigeringsinställningar. Sunt förnuft antyder att de viktigaste kontrollerna vanligtvis är start- och stoppkommandon och navigeringsknapparna, som alltid bör vara enkla att använda. Det är vanligt att reservera lite utrymme på varje skärm för dessa kontroller.
Pop-up-fönster är vanligtvis mindre skärmar som visas framför den helt visade skärmen och kan användas för att tillfälligt visa och ange mycket specifik information och sedan stänga dem. Ibland är det bra att låta pop-ups fortsätta, till exempel den proportionella integrala-differentiella (PID) justeringspanelen. Även om pop-up-fönster är användbara för sällan använda detaljerade uppgifter, kan de störa normala operationer och ta plats på skärmen, så de bör undvikas så mycket som möjligt.
Lösenord bör användas efter behov för säkerhet, men bör användas med försiktighet för att undvika att låsa upp systemet och hindra operationspersonal. Det är ofta användbart att uppnå justeringar av maskinparametrar på en enda lösenordsskydd.
2. Använd färg med försiktighet. Färger kan användas för bakgrunder, teckensnitt, statiska element och animerade objekt, men de kan vara ett mycket kontroversiellt HMI -tema. De flesta standarder rekommenderar att du använder ljusgrå bakgrunder och gråskala föremål och reserverar färg för ovanliga arbetsförhållanden. Detta ger enkel synlighet och indikerar viktiga händelser för användaren. Vissa branscher eller utrustning kan dock besluta att använda färg. Kraftindustrin använder vanligtvis rött för energisering (fara) och grönt för strömavbrott (säkerhet). Om utrustningsobjektet har tre färgkodade delsystem bör dessa färger inkluderas i titelfältet för enkel identifiering.
Undvik också att använda animerad färgkodning som endast beror på objektet. Om möjligt är det bäst att tillhandahålla extra kompletterande symboler för att indikera tillståndet eller tillståndet för.
3. Definiera textdata. Stilar sträcker sig också till vilka teckensnitt som används och om texten är kapitaliserad. Definiera bara några få teckensnitt för att täcka nödvändiga alternativ. Boka större eller djärva teckensnitt för rubriker och viktigt innehåll och mindre teckensnitt för detaljer. Ta reda på vilka värden som endast är för displayer och vilka som kan matas in av operationspersonalen. Inkludera tekniska enheter och tillåtna intervall.
4. Förenkla grafik för att förbättra driftseffektiviteten. En av de viktigaste fördelarna med Digital HMI är förmågan att presentera användare med igenkännbara grafiska bilder och ikoner som inte behöver läsas eller minska möjliga missförstånd på grund av språkbarriärer. Detta betyder dock inte att grafik ska vara detaljerade tekniska ritningar, komplexa fotografier eller animationer.
Istället är modern bästa praxis att tillhandahålla förenklad ikonisk grafik där det är möjligt. Animering kan vara användbar i vissa begränsade situationer, men den konsumerar behandlingsresurser och anses ofta vara en distraktion.
Medan användningen av bitmapbilder är avskräckt, finns det många goda skäl att inkludera dem i fabriksautomation. Till exempel kan designers märka bilder av utrustning och komponenter med pilar för att tydligt indikera för användaren där ett problem uppstår.
5. Användbarhet först. Titta på andra avancerade funktioner som hjälper operatören att göra sitt jobb. Istället för att bara visa den aktuella nivån på ett fartyg, visa nivån som en trend så att operatören kan se hur nyligen systemet har fungerat. Gå ett steg längre och visa nyckelindikatorvärden på skärmen via Mini-trend.
Ett liknande koncept gäller för larm. För de flesta system är det viktigt att indikera för närvarande aktiva larm. En detaljerad historisk larm/händelselogg med datum/tidsstämplar kan hjälpa till med snabb felsökning genom att låta användaren se hur ett problem utvecklas.
Situationsmedvetenhet är målet
Begreppet situationell medvetenhet utvecklades från militär doktrin och nyligen från luftfarten, men det gäller också industriell fabriksautomation. Det ultimata målet för HMI för automatiseringssystem är att tillhandahålla all relevant information så att användaren kan förstå vad som händer och veta vad som måste göras.
Medan stora ingenjörsföretag eller processanläggningsföretag kan ha betydande resurser att ägna sig åt HMI -utveckling, kan mindre företag, systemintegratorer och OEM: er dra full nytta av de senaste designkoncepten. Tänk på designtema och upplevelser som beskrivs ovan i början av designprocessen och involverar nyckelpersoner för att säkerställa att en ren och lättanvänd HMI-upplevelse skapas.