ПРОМЫШЛЕННАЯ АВТОМАТИЗАЦИЯ

Сенсорная панель оператора, как оптимальное средство общения человека с машиной.

В статье рассмотрены различные аспекты и преимущества применения средств операторского интерфейса.

До 90% информации человек получает через органы зрения, поэтому особое внимание при проектировании и производстве промышленного оборудования следует уделять устройствам операторского интерфейса. Эффективность того или иного подхода должна рассматриваться в контексте конкретного применения. Определяющими критериями выбора могут быть и эргономика, и стоимость, и надежность, и возможность модификации, и возможность масштабирование данных, и т.д.

Правильный выбор средств общения человека и машины может значительно сократить время наладки оборудования за счет интуитивно-понятных средств управления, оптимизировать поиск и устранение сбоев и неисправностей за счет развитых средств диагностики. Часто экономия на этапе разработки оборудования может вызвать дополнительные эксплуатационные затраты.

Наиболее бюджетным и простым в реализации является применение светосигнальной арматуры и щитовых приборов. Однако этот подход хорош только в простых системах при небольшом количестве переключателей, ламп и цифровых или аналоговых приборов. Когда же их количество превышает 10-15 единиц, то пульт оператора становится похож на панель управления самолетом и эффективность восприятия данных в реальном времени резко уменьшается.

Для освоения и наладки таких систем требуется продолжительное обучение и постоянное обращение к руководствам по эксплуатации и схемам соединений. Системы управления, основанные на дискретных элементах ввода/вывода, плохо подходят и для задач диспетчеризации, сбора и хранения данных, например, для регистрации аварийно-предупредительных сообщений с фиксацией даты и времени.

Расширение таких систем трудоемко и требует дополнительных затрат, а зачастую и просто не возможно. Так для увеличения органов управления или отображения данных требуется применение дополнительных устройств, таких как кнопки, лампы, 7-ми сегментные индикаторы, DIP -переключатели и т.д., а так же модулей расширения ввода/вывода для ПЛК. Еще для этого необходима модификация программы ПЛК или изменение электрической схемы оборудования и выделение дополнительного места под новые органы управления. Так же стоит отметить, что и совокупная цена систем управления с использованием большого количества дискретных элементов ввода/вывода получается достаточно высокой, т.к. для каждого канала ввода/вывода должно быть отдельное физическое устройство и точка ввода/вывода в ПЛК.

Более современным является применение сенсорных панелей оператора. В настоящее время на Российском рынке предлагаются достаточно большое количество панелей оператора различных брэндов. Панели могут отличаться размерами и характеристиками экрана, быстродействием процессора и объемом памяти программы и данных, количеством и типом коммуникационных портов и протоколов, функциональными возможностями и объемом библиотеки графических элементов.

Рассмотрим преимущества применения сенсорных панелей оператора в качестве человеко-машинного интерфейса на основе новой серии панелей DOP - AE компании Delta Electronics (Тайвань).

Панели имеют сенсорный графический STN или TFT LCD -экран с размерами диагонали от 5,7 до 10 дюймов цветной или монохромный с разрешением 320х240 и 640х480 точек, что позволяет разместить на одной странице достаточно большое число графических элементов и текста. Память панели 3 MB позволяет создать приблизительно 960 страниц при 3.2 KB на страницу. Следовательно, пользователь в каждом режиме работы может видеть одновременно только то количество информации, которое необходимо для работы в данном режиме и его внимание не перегружается. Причем информация может отображаться в удобном для восприятия графическом виде (в виде графиков, трендов, столбчатых и круговых диаграмм, мигающих или движущихся сообщений и т.д.). В особых случаях внимание оператора можно привлечь звуковым сигналом и миганием сигнальных элементов.

Многоязыковая поддержка позволяет выполнить все текстовые комментарии и сообщения одновременно на нескольких языках и переключаться между языками командой на экране или командой с ПЛК. Эта функция может использоваться производителями оборудования, которое поставляется как на Российский, так и на зарубежные рынки. В этом случае все надписи могут быть выполнены, например, на русском и английском языке. Программа будет универсальной, а оператор сможет выбрать удобный для него язык.

Для выработки команд управления и ввода данных можно использовать непосредственно сенсорный экран резистивного типа или пленочную клавиатуру, состоящую из одного ряда функциональных клавиш. На каждой странице функциональные клавиши могут иметь свое назначение.

Существует предубеждение, что сенсорный экран является ненадежным и при работе в грязных условиях быстро выйдет из строя. Это не совсем так. В современных панелях (в частности DOP - AE ) применяется химически усиленное стекло подложки, а внешняя оболочка нечувствительна к большинству растворителей и иных химических соединений. Наработка на отказ составляет более 1 миллиона нажатий. Грязь не задерживается на стекле и легко может быть удалена кусочком материи. Специальное обслуживание экрана не требуется. Изображения переключателей на экране соответствуют производственным стандартам и могут быть легко идентифицированы персоналом, обслуживающем оборудование.

Важным преимуществом использования сенсорных панелей оператора является возможность простой организации защиты от несанкционированного доступа к данным и органам управления. Панель оператора позволяет разделить обслуживающий персонал на группы. Каждая группа получит доступ только к своей части информации. Для разделения прав доступа используется многоуровневый пароль.

Панелям можно передать выполнение ряда функций основной программы машины и тем самым разгрузить процессор ПЛК. За счет этого можно применить менее производительный контроллер, а иногда и совсем отказаться от контроллера и тем самым снизить себестоимость оборудования. Панели DOP - AE поддерживают язык макропрограммирования, который по синтаксису похож на BASIC . На нем пользователь может создавать программы, которые будут выполняться непосредственно процессором панели оператора, в том числе можно написать драйвер для связи с уникальным оборудованием.

Панели оператора удобно передать математические задачи масштабирования и конвертации данных, перевода величин из одного формата в другой, использовать энергонезависимую память панели для хранения хронологических баз данных и наборов параметров (рецептов) для настройки определенного технологического режима работы. Использование рецептов значительно сокращает время переналадки оборудования на другой техпроцесс.

Помимо всего прочего пульт оператора – это лицо машины. И еще одним плюсом применения сенсорной панели оператора является возможность изготовления оборудования с различными вариантами панелей одной серии без изменений программы и схемы. Там где важна низкая стоимость оборудования, можно поставить монохромную панель с небольшим размером экрана, а в другом случае, например для выставочного образца можно применить панель с максимальными размерами и характеристиками цветопередачи и качества изображения.

Коммуникационные свойства панелей оператора делают простой организацию связи для обмена данными с устройствами верхнего уровня. Порты панели могут работать по различным протоколам, благодаря чему, панель может иметь одновременную связь с контроллерами, преобразователями частоты и сервоприводами разных производителей. Наличие порта USB позволяет осуществить быструю связь с ПК, принтером и Flash -накопителем.

Конечно, использование панели оператора требует затрат труда и времени на этапе разработки нового оборудования, но при последующем тиражировании сроки монтажа и пуско-наладки будут значительно сокращены, т. к. время монтажа одного устройства значительно меньше, чем - установки нескольких десятков приборов, коммутационной и светосигнальной арматуры. А сокращение сроков пуско-наладки и обучения персонала будет обусловлено повышением интеллектуальности взаимодействия человека и машины.