SCADA, HMI i OMI – czy to tylko interfejs?

Systemy SCADA, HMI i OMI

Systemy sterowania nadrzędnego SCADA, interfejsy człowiek – maszyna HMI, oraz nowa grupa oprogramowania tzw. interfejsy zarządzania operatywnego OMI często taktowane są jako jedna grupa oprogramowania. Często rozróżnianie odbywa się na poziomie sprzętu i wykorzystanej technologii, a nie funkcjonalności. Zgodnie z takim podziałem systemy HMI są to zazwyczaj panele operatorskie, SCADA działa na komputerach klienckich, a OMI najlepiej jeżeli działało bo przez przeglądarkę, albo na smartphonie menadżera. Okazuje się, że o ile te grupy mocno się przenikają i istnieje oprogramowanie należące do wszystkich grup jednocześnie, to można wyraźnie nakreślić granicę pomiędzy realizowanymi funkcjami.

HMI

HMI to interfejsy człowiek-maszyna (ang. Hunan-Machine Interface). Pozwalają na wymianę informacji pomiędzy operatorem, a urządzeniem. Skrót HMI stosowany jest najczęściej do oprogramowania wizualizującego przebieg proces a produkcyjnego.

Jak wspomniano powyżej często odnosi się do paneli operatorskich. Zasadniczo interfejsem pomiędzy człowiekiem a maszyną nie są muszą być tylko panele. Interfejsem są też przyciski i lampki, które wskazują stan urządzenia i pozwalają wpływać na proces. Interfejs nie musi też być obsługiwany mechanicznie(przyciski, panel dotykowy). Wiele urządzeń korzysta obecnie ze sterowaniu głosem czy gestami i choć nie są to rozwiązania powszechnie przyjęte w przemyśle, to niemożna zaprzeczyć, że służą wymianie informacji pomiędzy człowiekiem a maszyną.

Jak wspomniano, w przemyśle najczęściej jako HMI traktuje się panele operatorskie. Należ jednak zauważyć, że zaawansowane pakiety wizualizacji pełnią taką sama funkcja. Istnieją też panele operatorskie, których funkcjonalność może znacząco odbiegać lub wykraczać poza pełnienie roli prostego interfejsu.

Przemysłowe oprogramowanie HMI służy do sterowania urządzeniami i grupami urządzeń oraz dostarcza operatorowi informacji o przebiegu procesu. Oznaczą to, że aplikacje tego typu zawierają dużo przycisków i pól wprowadzania danych, wskaźniki liczbowe wartości wielkości procesowych czy też stanu urządzeń (praca/awaria, otwarty/zamknięty).
Z oprogramowania tego typu korzysta się najczęściej w pobliżu maszyny, do której odnosi się aplikacja, Żeby operator mógł na bieżąco kontrolować efekty swoich działań.

 

OMI

OMI to interfejsy zarządzania operatywnego (ang. Operations Management Interface). Co do zasady jest to oprogramowanie wizualizacje stanowiące interfejs pomiędzy człowiekiem, a systemem realizującym/wspierającym sterowanie operatywne (np. systemami realizacji produkcji MES).

Można więc przyjąć, że jako takie stanowią rozwinięcie idei HMI. W odróżnieniu jednak systemy te służą wspieraniu zarządzania, a nie sterowaniu maszynami.

Zgodnie z definicją zarządzanie operatywne zajmuje się:

Zarządzanie operacyjne koncentruje się głównie na planowaniu, organizowaniu i nadzorowaniu w kontekście produkcji, wytwarzania lub świadczenia usług. Jako taki koncentruje się na dostarczaniu, zapewniając, że organizacja z powodzeniem zamienia dane wejściowe na wyniki w efektywny sposób. Same nakłady mogą reprezentować wszystko, od materiałów, sprzętu i technologii po zasoby ludzkie, takie jak personel lub pracownicy.

Systemy OM I mają więc za zadanie wspomagać zarządzanie i optymalizację produkcji. Służą do wyświetlania informacji takich jak wskaźniki wydajności, jakości, wydajności energetycznej i innych. Pozwalają też reagować na wyższym poziomie niż systemy HMI (poziom linii produkcyjnej czy zakładu w odróżnieniu od poziomu maszyny czy pojedynczego napędu). Stanowią swojego rodzaju HMI dla menadżerów co wpływa znacząco na ich cechy.

Po pierwsze sposób prezentacji danych musi być odpowiedni dla kadry kierowniczej tj. pozwalać na wyświetlanie wskaźników, podsumowani, czy różnorodnych wykresów.

Po drugie kadra zarządza często pracuje z dala od maszyn, z których dane są zbierane do analizy, co powoduje, że kamienna jest możliwość dostępu przez intranet z poziomu sieci biurowej czy nawet przez Internet z wykorzystaniem chmury.

Po trzecie menadżerowie często korzystają u innego typu urządzeń niż operatorzy maszyn tj. laptopów, smartphonów i tabletów. Jeden z producentów wydał nawet wersję oprogramowania pracującą z system Android Wear umożliwiającą śledzenie kluczowych wskaźników (KPI) na ekranie Smartwatcha.

Cechy te powodują, że od takich systemów wymaga się pracy na wielu różnych platformach z różnymi ustawieniami ekranu i w oderwaniu od stałego miejsca pracy.

W erze Przemysłu 4.0 takie rozwiązania-korzystające z chmury, projektowane na urządzenia mobilne, wspierające optymalizację i oszczędność zyskują naznaczeniu, choć pewnie jeszcze przez pewien czas nie stanął się standardem.

 

SCADA

Systemy sterowania nadrzędnego i akwizycji danych SCADA (ang. Supervisory Control and Data Aqusition) stanowią systemy nadzoru pobiega procesu produkcyjnego.

Wyposażone są w graficzny interfejs użytkownika i pełnią funkcję HMI (stąd częsty zapis „SCADA/HMI”). Nie oznacza to jednak, że do tego sprowadza się cała ich funkcjonalność, choć w wielu zastosowaniach wykorzystywane są tylko w tym celu. Istnieje też oprogramowanie SCADA, które realizuje funkcje sterowania nadrzędnego i akwizycji danych, do którego HMI jest tylko dodatkowym interfejsem, który może zostać w ogóle pominięty.

Systemy tego typu pozwalają nadzorować przebieg procesu, gromadzą informacje o alarmach, wyświetlać trendy wielkości procesowych i realizują pewną logikę w postaci skryptów.

Dzięki możliwości realizacji złożonych algorytmów, dostępowi do danych on-line z systemów sterowania maszyn i możliwości rozbudowy o połączenia do bazy danych czy łączenia z zewnętrznymi bibliotekami systemy te potrafią w pełni sterować przebiegiem procesu i urządzeniami dodatkowymi.

Z jednej strony są więc proste interfejsy, z drugiej złożone systemy sterowania procesem, czy nawet produkcja.

Granica pomiędzy systemami SCADA, a MES, których niektóre funkcje SCADA potrafi pełnić, można przedstawić następująco:

MESManufacturing Execution Systems (Systemy Realizacji Produkcji)

  • System bazodanowy
  • Zarządzanie zleceniami
  • Receptury
  • Genealogia
  • Kontrola parametrów technologicznych (wizualizacja, trendy, alarmy)
  • Portal raportowy (Produkcja, jakość, wskaźniki techniczne, wskaźniki biznesowe)
  • Integracja z ERP (np. SAP, BAAN, AXAPTA …)

SCADASupervisory Control And Data Acquisition (System Nadzoru Przebiegu Procesu Produkcyjnego)

  • System graficzny
  • Wyświetlane online wartości parametrów technologicznych
  • Trendy
  • Alarmy
  • Dostęp lokalny

Należy podkreślić, że systemy SCADA mogą pełnić dodatkowo szereg złożonych funkcji.

 

Możliwości systemów SCADA

W związku z zacierającymi się granicami pomiędzy systemami SCADA, HMI i OMI kłopotliwe może być poznanie pełnego spektrum ich możliwości. Okazuje się bowiem, że każda z tych grup oprogramowania przemysłowego posiada swoją specyfikę i poprzez sprowadzanie ich wszystkich do poziomu narzędzi do wyświetlania danych z systemu sterowania można nie dostrzec pełni ich możliwości.

W wielu przypadkach systemy sterowania bezpośredniego (np. PLC) są tak zaawansowane, że nie wymagają dodatkowego wsparcia w postaci dodatkowej aplikacji sterowania nadrzędnego pracującej na serwerze, a jedynie interfejsu, który umożliwi ich obsługę.

Okazuje się, że dzięki ogromnym możliwościom wizualizacji, interakcji i dostępu jakie dają systemy HMI/OMI oraz możliwości obliczeniowych systemów SCADA możliwości sterowania i nadzoru procesu i produkcji są ogromne. Czasem jedynymi ograniczeniami jest wyobraźnia projektanta systemu i zdrowy rozsądek.

5 thoughts on “SCADA, HMI i OMI – czy to tylko interfejs?”

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *