처음에 대부분의 임베디드 HMI 애플리케이션은 단일 장치에서 특정 작업을 처리하는 데 전념했습니다. 일반적인 내장형 HMI는 간단한 기계 조작반의 버튼, 표시기, 아날로그 게이지 및 썸휠을 대체하는 데 사용됩니다. 이는 저속 직렬 통신 링크를 통해 기계의 컨트롤러(일반적으로 프로그래밍 가능 논리 컨트롤러(PLC))와 통신하지만 다른 장치, 컨트롤러 또는 컴퓨터와는 통신하지 않습니다.
이러한 기본 임베디드 HMI의 프로그래밍은 PC에서 수행되며 컴파일된 프로그램은 직렬 통신을 통해 HMI에 다운로드됩니다. 임베디드 HMI는 비용이 많이 들 수 있는 독점 운영 체제(OS)와 하드웨어를 사용합니다. 일단 프로그래밍되면 내장된 HMI는 PC에서 다시 프로그래밍하고 HMI를 종료하고 새 프로그램을 로드하지 않는 한 수정하거나 변경할 수 없습니다.
이러한 높은 비용과 제한에도 불구하고 내장형 HMI는 기존 유선 운영자 인터페이스 솔루션에 비해 유연성, 성능 및 비용 측면에서 엄청난 개선을 제공합니다.{0}}
가장 큰 절감 효과는 모든 운영자 인터페이스 장치에 대한 PLC 입력 및 출력이 제거되었기 때문입니다. 유선 패널- 장착 작업자 인터페이스 장치를 사용하면 모든 푸시버튼에 해당하는 개별 PLC 입력이 필요하고, 모든 조명은 개별 PLC 출력에 의해 구동되며, 모든 미터에는 아날로그 PLC 출력이 필요하고, 모든 썸휠과 전위차계는 아날로그 PLC 입력에 연결됩니다. 이것은 초기에 매우 비쌌을 뿐만 아니라 악몽이었습니다.
배선으로 연결된 작업자 인터페이스를 사용하면 단순히 표시 등을 추가하려면 인클로저 전면 패널에 구멍을 뚫고 조명과 명판을 설치하고 조명을 PLC 출력에 다시 연결하고 PLC를 다시 프로그래밍해야 합니다. 이는 전면 패널 공간이 충분하고 여분의 PLC 출력이 있다고 가정합니다. 이와 대조적으로 추가 표시 기호를 추가하기 위해 HMI 및 PLC를 다시 프로그래밍하는 작업은 비교적 간단합니다.
많은 수의 버튼, 조명, 게이지, 썸휠 또는 전위차계가 필요한 기계 및 기타 애플리케이션의 경우{0}}모두 해당 PLC I/O가 내장된-HMI를 사용하면 상당한 비용 절감 효과를 얻을 수 있습니다. 또한 내장형 HMI는 차트 레코더를 대체할 수 있는 추세 분석 및 차트 작성과 같은 고급 기능을 제공할 수도 있습니다.
HMI 진화
기본 기계 운영자 인터페이스에서 고급 시스템으로 발전하기 위해 내장형 HMI는 SCADA 시스템(예: PC 및 Windows 운영 체제)의 발전을 주도한 것과 동일한 기술 변화를 활용합니다.
1990년대 초에 PC가 공장과 공장에 도입되었으며 종종 제어실에서 SCADA 및 유사한 소프트웨어를 호스팅했습니다. 20세기 후반에는 고급 HMI 애플리케이션을 공장 현장으로 마이그레이션할 수 있도록 산업용 PC가 도입되었습니다.
열악한 실시간 성능과 Windows의 잦은 재부팅으로 인해 처음에는 시장에서 약간의 거부감이 있었지만 이러한 PC- 기반 고급 HMI는 사실상의 표준이 되었으며 독점 SCADA 및 기타 고급 HMI 시스템의 종말을 알리게 되었습니다.
다음 혁명은 대역폭과 네트워킹과 관련된 영역에서 일어났습니다. 이더넷 기능의 확장 덕분에 대역폭이 대폭 증가하여 시스템을 쉽게 연결할 수 있게 되었고 자동화 사일로가 종식되었습니다.
TCP/IP와 같은 네트워크 표준의 도입과 점점 더 개방적인 PC{0}} 기반 SCADA 아키텍처로 인해 노트북, 사무실 PC 등 점점 더 많은 원격 장치에서 작업 현장 정보에 액세스할 수 있게 되었습니다.
PC- 기반 SCADA가 도입된 후 Microsoft Windows CE OS 플랫폼이 도입되면서 개발자는 PC- 기반 SCADA 시스템의 다양한 도구와 기능을 다양한 소형 원격 장치에 제공할 수 있게 되었습니다. 그 결과, 많은 공급업체가 저렴한-플랫폼을 구축하기 위해 경쟁하여 하드웨어 가격을 낮추었습니다.
동시에 인터넷은 내장형 HMI, PLC, SCADA 시스템을 비롯한 광범위한 하드웨어 플랫폼 간의 정보 교환을 위한 길을 열었습니다. 내장된 고급 HMI 소프트웨어 패키지는 처음에는 브라우저에서, 그다음에는 애플리케이션에서 원격 액세스를 제공하기 시작했습니다. 운영자와 관리자가 어디에서나 정보를 볼 수 있는 기능을 제공함으로써 더 적은 노동력으로 공장을 보다 효율적으로 운영할 수 있었기 때문에 이는 단순한 편의 요소 그 이상이었습니다.
Windows CE와 내장형 Windows 후속 버전을 표준 운영 체제로 채택함으로써 내장형 HMI는 고급 PC- 및 Windows- 기반 HMI 소프트웨어 패키지와 더욱 비슷하게 보이고 작동합니다. 많은 사용자의 경우 이제 내장형 HMI가 자신의 애플리케이션에 훨씬 더 적합하므로 PC- 기반 HMI에서 전환할 수 있습니다. 프로그래밍 소프트웨어, 런타임 라이센스, 연간 소프트웨어 유지 관리 비용 및 대상 플랫폼을 포함하여 임베디드 HMI와 관련된 모든 것이 훨씬 저렴하기 때문에 결과적으로 막대한 비용 절감이 가능합니다.
산업 환경에서 PC{0}} 기반 HMI를 사용하려면 산업용 PC와 모니터가 필요합니다. 내장된 HMI를 사용하면 산업적으로 향상된 플랫폼이 훨씬 저렴한 비용으로 동일한 역할을 수행할 수 있습니다. 최신 임베디드 HMI 소프트웨어는 처리 능력, 메모리, 기타 하드웨어 리소스가 제한된 임베디드 플랫폼에 상주할 수 있지만 사용자 친화적인 그래픽 인터페이스, 원격 액세스, 실시간-보고, 핵심 성과 지표 추세 분석과 같은 고급 기능을 제공합니다.
원격 액세스 및 사용자 친화적인-인터페이스
엔지니어와 운영자는 특히 HMI의 경우 개인 장치에서 얻는 것과 동일한 사용 편의성과 기능이 작업 환경에서도 그대로 유지되기를 기대합니다. 오늘날의 스마트폰과 태블릿은 무선 연결, 그래픽 인터페이스 및 뛰어난 이동성에 대한 사용자 기대치를 설정하고 있으므로 가전제품이 산업용 HMI의 주요 동력이 되고 있는 것은 놀라운 일이 아닙니다. 실제로 많은 조직에서는 생산 직원이 자신의 스마트폰과 태블릿을 모바일 HMI로 사용할 수 있도록 허용하는 "BYOD(Bring Your Own Device)" 정책을 도입하여 비용을 절감하고 있습니다.
HMI 사용자는 이제 모든 장치에 걸쳐 통합된 운영자 인터페이스 경험을 요구하고 있습니다. 그들은 운영 체제에 관계없이 내장형 HMI 화면부터 스마트폰 및 태블릿에 이르기까지 다양한 하드웨어 유형에서 동일한 대시보드 경험을 제공하기 위해 내장형이든 PC 기반이든-HMI 소프트웨어를 원합니다.-
이에 대응하여 이제 다수의 내장형 HMI 소프트웨어 패키지가 이러한 기능을 제공합니다. 이러한 소프트웨어 솔루션은 PC, 기타 내장형 HMI, 스마트폰 및 태블릿에서 액세스할 수 있는 내장형 HMI 장치용 애플리케이션을 만듭니다.
HTML5 지원을 제공함으로써 이러한 HMI 솔루션은 기본 HMI 화면에 쉽게 액세스할 수 있지만 HTML5 표준을 지원하는 모든 장치에 맞게 크기가 조정됩니다. HTML5 표준을 사용하면 내장된 HMI 소프트웨어 공급업체가 거의 모든 스마트폰이나 태블릿에 애플리케이션을 신속하게 출시할 수 있으므로 인터넷 브라우저 다운로드 속도가 느리거나 특정 장치에 대한 애플리케이션이 생성될 때까지 몇 달을 기다려야 하는 일이 없습니다. BYOD 정책이 더욱 보편화됨에 따라 직원이 직장에서 여러 장치를 사용하고 브라우저보다 성능이 뛰어난 애플리케이션을 요구함에 따라 HTML5 지원이 요구 사항이 될 것입니다.
직원 효율성을 높이기 위해서는 데이터가 여러 장치에서 동일한 방식으로 표시되어야 할 뿐만 아니라 액세스 및 조작도 쉬워야 합니다. 멀티-터치 기술은 또 다른 'me too' 기능처럼 보일 수도 있지만 실제로는 사용자가 기존 단일{2}}터치 스크린보다 최대 3배 빠르게 명령을 실행할 수 있도록 도와줍니다.
정보를 검색하는 데 점점 더 많은 휴대용 장치가 사용됨에 따라 사용자는 데이터와 상호 작용하는 친숙하고 빠른 방법이 필요합니다. 멀티-터치는 스마트폰과 태블릿의 익숙한 기능을 스크롤, 확대/축소, 개체 회전, 드릴다운과 같은 산업용 애플리케이션에 제공합니다.- 응급 상황에서 드롭다운 메뉴와 명령을 사용하여 화면 사이를 이동하면서 귀중한 시간을 낭비하는 대신 멀티-터치 사용자는 필요한 정보를 찾은 다음 문제 영역을 확대하고 몇 초 만에 변경할 수 있습니다.
미래는 우리 주변에 있습니다
HMI의 발전으로 산업 자동화 인터페이스 장치의 범위가 확장되었으며 애플리케이션이 더욱 통합됨에 따라 언젠가 시각화와 같은 새로운 용어로 대체될 수도 있습니다. 임베디드 HMI를 논의할 때 이러한 가능성은 더욱 커질 수 있습니다.
제한된 기능과 기계 앞의 사용자만 액세스할 수 있는 고립되고 값비싼 독점 HMI의 시대가 빠르게 끝나가고 있습니다. 오늘날의 내장형 HMI 애플리케이션은 SCADA 및 기타 고급 HMI 시스템의 많은 기능을 제공하면서도 훨씬 더 매력적인 가격대로, 특히 산업적으로 향상된 플랫폼이 필요한 생산 현장 애플리케이션의 경우 더욱 그렇습니다.
어떤 경우에는 작업 현장에 작업자가 여전히 필요하지만, 로컬 컨트롤러 및 HMI와 통신하는 원격 HMI 장치의 확산으로 작업자의 이동성과 생산성이 크게 향상될 것입니다. 이 미래는 인간의 필요성을 대체하지는 않지만 여러 공장과 공장 영역에 걸쳐 인간의 범위를 크게 늘려 필요에 따라 전문 지식을 신속하게 적용하여 운영을 개선할 수 있게 해줄 것입니다.