HMI Là Gì? Cấu Tạo, Ứng Dụng Màn Hình Cảm Ứng HMI Trong Điều Khiển Tự Động Hoá

99 lượt xem
Chia sẻ:
HMI Là Gì? Cấu Tạo, Ứng Dụng Màn Hình Cảm Ứng HMI Trong Điều Khiển Tự Động Hoá

Hiện nay, thuật ngữ “HMI” đã quá quen thuộc với những ai hoạt động trong ngành kỹ thuật đặc biệt là trong lĩnh vực công nghiệp điều khiển tự động hóa thông minh. Vậy HMI là gì? Cấu tạo, nguyên lý hoạt động và ứng dụng màn hình cảm ứng HMI trong công nghiệp như thế nào? Hãy cùng Luci tìm hiểu ngay nội dung trong bài viết dưới đây.

Tìm hiểu chung về giao diện HMI

Giao diện HMI giúp điều khiển tự động hóa máy móc, dây chuyền sản xuất được đơn giản hóa bằng bảng điều khiển cảm ứng, nút nhấn, máy tính bảng, thiết bị di động, máy tính có bàn phím. Sự phát triển của giao diện HMI đã trải qua các quá trình cải tiến như sau:

Tương tác với máy móc bằng cơ chế xử lý hàng loạt 

Vào năm 1950, ngành công nghiệp đã ứng dụng phương thức xử lý hàng loạt bằng cách tương tác máy móc thông qua việc nhập liệu thông tin nhà máy, công xưởng. Điểm nổi bật của phương pháp xử lý hàng loạt này là yêu cầu người dùng xác định tất cả các thao tác để đưa vào máy móc thông qua “Thẻ Đục Lỗ”. Sau đó, máy đánh giá Thẻ Đục Lỗ và đưa ra kết quả cho người dùng. Tuy nhiên, đây không phải là một phương thức hiệu quả tương tác giữa con người với máy móc.

Tương tác với máy móc bằng Thẻ Đục Lỗ
Tương tác với máy móc bằng Thẻ Đục Lỗ

Tương tác với máy móc bằng giao diện dòng lệnh

Phương thức tương tác với máy thông qua dòng lệnh đã chỉ định sẵn – tức là người dùng soạn văn bản để tiếp xúc với máy. Về sau, phương thức này được cải tiến thêm các chức năng giúp tối ưu hóa công việc trở nên thuận tiện hơn.

Tương tác máy móc bằng giao diện người dùng đồ họa

Kế thừa và phát triển giao diện dòng lệnh thành giao diện người dùng đồ họa (viết tắt GUI) cho phép người dùng tương tác với máy móc bằng các yếu tố đồ họa như cửa sổ, biểu tượng và nút nhấn. Đây được gọi là mô hình WIMP gồm cửa sổ, biểu tượng, con trỏ và menu, chuột và bàn phím.

Tương tác với máy móc bằng giao diện màn hình cảm ứng (HMI)

Sự phát triển công nghệ ngày càng tăng cao, nhu cầu tương tác giữa người và máy càng phức tạp. Điều này dẫn đến sự ra đời của màn hình cảm ứng HMI cho phép người dùng tương tác với các đối tượng ảo thông qua tay cầm vật lý.

HMI là gì? 

HMI (viết tắt của Human Machine Interface và được dịch là “Giao Diện Người – Máy”) 

là một thiết bị được tích hợp trong các loại thiết bị, máy móc cho phép người sử dụng có thể tương tác giao tiếp thiết bị đó thông qua một màn hình cảm ứng hay các nút bấm.

Hoặc, HMI là một giao diện màn hình cảm ứng có chức năng điều khiển tự động và hiển thị thông tin nhằm mục đích giúp người vận hành có thể dễ dàng kiểm soát tất cả các thiết thị và máy móc trong nhà máy, công xưởng… 

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của màn hình cảm ứng HMI trong công nghiệp 

Màn hình cảm ứng HMI đóng vai trò quan trọng trong quá trình điều khiển và vận hành các thiết bị và được cấu tạo như sau:

Cấu tạo màn hình cảm ứng HMI
Cấu tạo màn hình cảm ứng HMI

Cấu tạo màn hình cảm ứng HMI

Màn hình cảm ứng HMI được chia 3 bộ phận chính, cụ thể là:

Phần cứng: Màn hình, phím bấm, chip xử lý dữ liệu bộ nhớ như ROM, RAM, EPROM/Flash và các cổng kết nối Ethernet, RS232, RS485, USB.

Phần mềm: Hàm và dòng lệnh để điều khiển, phần mềm hệ thống thiết bị, công cụ nạp xuất chương trình và kết nối, công cụ xây dựng HMI và các ứng dụng mô phỏng.

Truyền thông: Gồm các cổng kết nối (RS232, RS485, Ethernet, USB) thông qua các giao thức Modbus, PPI, CANbus, Profibus, MPI … 

Nguyên lý hoạt động giao diện Người – Máy (HMI) 

Màn hình cảm ứng HMI được xem là giao diện vận hành giữa người  – máy thông qua PLC ( Programmable Logic Controller) được kết nối bằng cáp tín hiệu. Sau đó, người vận hành tác động vào máy và cài đặt thông số bằng cách nhấn nút trên màn hình cảm ứng HMI, yêu cầu sẽ được gửi đến PLC. Sau đó, PLC nhận thông tin và kích hoạt, điều khiển máy móc hoạt động. 

Đồng thời, các hệ thống thiết bị máy móc dây chuyền ban đầu cũng gửi lại trạng thái hoạt động, thông số hiển thị lên màn hình HMI thông qua PLC giúp cho người vận hành kiểm soát quá trình sản xuất một cách tự động hóa, tối ưu hiệu suất công việc. 

Các thông số đặc trưng của Human Machine Interface (HMI) 

Kích thước màn hình: Đây là thông số quyết định độ lớn màn hình cảm ứng HMI ảnh hưởng đến khả năng hiển thị thông tin.

Dung lượng bộ nhớ chương trình, bộ nhớ dữ liệu và Flash dữ liệu: Đây là các thông số quyết định đến số lượng biến số có thể lưu trữ tối đa thông tin và dữ liệu trong HMI.

Số lượng các phím và các phím cảm ứng trên màn hình: Thông số này có chức năng điều khiển thao tác vận hành của HMI để mang đến sự tiện lợi và tăng tính trải nghiệm cho người dùng.

Số lượng các phím và các phím cảm ứng HMI
Số lượng các phím và các phím cảm ứng HMI

Chuẩn truyền thông, các giao thức hỗ trợ: Giao diện người và máy (HMI) cần hỗ trợ các chuẩn truyền thông(RS-232, RS-485, Ethernet, USB), các giao thức hỗ trợ gồm Modbus, Profibus để kết nối và giao tiếp với các thiết bị máy móc khác trong một hệ thống.

Số lượng loại các đối tượng và hàm lệnh mà HMI hỗ trợ: bao gồm các biểu đồ, xu hướng, đèn báo, và các hàm lệnh điều khiển.

Các cổng mở rộng: Màn hình cảm ứng HMI gồm cổng in, cổng USB, PCMCIA, PC100 và khe cắm thẻ nhớ CF thực hiện chức năng mở rộng khả năng kết nối và tích hợp với thiết bị khác.

Phân loại màn hình cảm ứng HMI hiện nay 

Để đáp ứng nhu cầu công việc trong quá trình vận hành và sản xuất thì màn hình cảm ứng HMI được chia thành 2 loại như sau: 

Phân loại màn hình cảm ứng HMI
Phân loại màn hình cảm ứng HMI

Thiết bị HMI truyền thống

Đối với thiết bị màn hình cảm ứng HMI truyền thống cho phép thực hiện các công việc như nhập và xuất thông tin dữ liệu cơ bản.

Thiết bị nhập thông tin gồm:

  • Công tắc chuyển mạch: Đây là thiết bị được sử dụng để nhập thông tin thông qua việc chuyển đổi trạng thái ON/OFF hoặc các thao tác khác.
  • Nút bấm: Được sử dụng để nhập thông tin bằng cách nhấn vào các nút phím để thực hiện hoạt động.

Thiết bị xuất thông tin gồm:

  • Đèn báo: Thiết bị sử dụng để xuất thông tin bằng cách hiển thị trạng thái ON/OFF thông qua ánh sáng đèn.
  • Còi: Chuyên dùng để phát ra âm thanh hoặc nguồn tín hiệu cảnh báo.
  • Đồng hồ đo: Thiết bị chuyên sử dụng để xuất thông tin về thời gian, giá trị đo lường.
  • Các bộ tự ghi dùng giấy: Sử dụng để ghi lại thông tin và dữ liệu trên giấy để người vận hành theo dõi và lưu trữ dữ liệu.

Thiết bị HMI hiện đại

Với sự phát triển của công nghệ, thiết bị HMI hiện đại đã được cải tiến và mang đến nhiều tiện ích cho người dùng. Màn hình cảm ứng HMI hiện đại chia thành 2 loại, cụ thể:

  • HMI trên các nền máy tính nhúng: Hệ điều hành là Windows CE 6.0 được sử dụng cho các thiết bị tích hợp nhỏ gọn và chuyên dụng cho việc điều khiển.
  • HMI trên nền PC và WINDOWS, MAC, CITECT thì được gọi là Scada. Và phần mềm SCADA có chức năng để tạo giao diện và quản lý hệ thống.

Giao diện HMI được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực công nghiệp và tự động hóa

Giao diện HMI được xem là thiết bị không thể thiếu trong lĩnh vực công nghiệp giúp đẩy nhanh quá trình tự động hóa các công đoạn sản xuất phức tạp, đòi hỏi sự chính xác cao. Vậy, màn hình cảm ứng HMI được ứng dụng rộng rãi trong:

Giao diện HMI được ứng dụng trong công nghiệp 
Giao diện HMI được ứng dụng trong công nghiệp

Quy trình sản xuất máy móc và thiết bị: Trong ngành công nghiệp sản xuất, giao diện màn hình cảm ứng HMI được sử dụng để giám sát và kiểm soát các giai đoạn sản xuất. Thiết bị HMI cho phép nhân viên điều khiển tự động hóa các máy móc và thiết bị, theo dõi thông số hoạt động, hiển thị dữ liệu sản xuất và nhận thông báo bảo trì thiết bị kịp thời.

Điều khiển và giám sát hệ thống tự động trong lĩnh vực điện, nước và xử lý chất thải: HMI được ứng dụng để điều khiển và giám sát hệ thống tự động trong lĩnh vực điện lực, nước và xử lý chất thải. Màn hình cảm ứng HMI giúp quản lý và kiểm soát các thiết bị, máy móc một cách dễ dàng, nâng cao năng suất làm việc cho nhân viên.

Điều khiển và quản lý thiết bị tòa nhà thông minh: Ứng dụng vào hệ thống quản lý tòa nhà thông minh, HMI giúp để điều khiển và giám sát các thiết bị trong tòa nhà như: hệ thống đèn chiếu sáng, hệ thống điều hòa không khí, kiểm soát an ninh và hệ thống giám sát camera. Ban quản lý tòa nhà có thể tương tác với màn hình cảm ứng HMI để điều chỉnh, kiểm soát các thiết bị trong tòa nhà và kịp thời phát hiện sự cố thiết bị để có phương án sửa chữa, bảo trì kịp thời.

Kiểm soát và điều khiển ô tô và xe hơi tự động: Ứng dụng HMI trong việc kiểm soát, điều phối các phương tiện di chuyển. HMI cho phép người lái phương tiện điều khiển ô tô, xe hơi tự động các chức năng như định vị, hệ thống âm thanh, điều hòa không khí thông qua một màn hình cảm ứng hay nút bấm.

Ngoài ra, HMI còn được ứng dụng trong các loại thiết bị như điện thoại thông minh, ipad, máy tính bảng và laptop điều khiển thông qua màn hình cảm ứng.

Những lưu ý khi sử dụng giao diện Người – Máy HMI mà bạn nên biết

Để sử dụng giao diện người – máy hiệu quả cũng như vận hành đúng cách thì cần lưu ý các vấn đề sau:

Lưu ý khi sử dụng giao diện Người - Máy HMI
Lưu ý khi sử dụng giao diện Người – Máy HMI

Tìm hiểu kỹ thông tin hướng dẫn sử dụng: Trước khi sử dụng và vận hành màn hình cảm ứng HMI, bạn cần tìm hiểu và đọc kỹ thông tin hướng dẫn sử dụng giao diện Người – Máy. Điều này sẽ giúp hạn chế những lỗi và đảm bảo an toàn trong quá trình sử dụng. 

Kiểm tra và bảo dưỡng HMI định kỳ: Đây là việc làm quan trọng giúp việc sử dụng màn hình HMI hiệu quả. Thực hiện việc kiểm tra và bảo dưỡng giao diện HMI định kỳ để đảm bảo màn hình cảm ứng HMI luôn hoạt động ổn định. 

Lắp đặt HMI ở nơi an toàn: Màn hình cảm ứng HMI phải được lắp đặt ở nơi an toàn. Hạn chế lắp đặt HMI nơi có nhiệt độ quá cao hoặc quá lạnh, hoặc môi trường quá bụi bẩn.

Sao lưu và bảo vệ dữ liệu: Đối với một số màn hình cảm ứng HMI có chức năng lưu trữ dữ liệu, hãy nhớ thực hiện sao lưu thông tin định kỳ để bảo vệ các dữ liệu quan trọng. 

Ứng dụng HMI – Quản lý đô thị, tòa nhà thông minh ứng dụng giải pháp IoT của Luci 

Để mang đến cho bạn những trải nghiệm tuyệt vời từ màn hình cảm ứng HMI được ứng dụng giải pháp IoT của Luci giúp kết nối vạn vật. Dưới đây là một số đặc quyền mà bạn nhận được

Tính dễ sử dụng: HMI cung cấp giao diện Người – Máy thân thiện với người dùng, thiết bị dễ sử dụng. Người dùng có thể tương tác với các thiết bị để điều khiển hệ thống một cách đơn giản thông qua màn hình cảm ứng HMI giúp giảm thiểu sự phức tạp trong quá trình kiểm soát tòa nhà.

Hiển thị thông tin, dữ liệu chi tiết: HMI kết hợp với IoT (Internet vạn vật) cho phép người dùng truy cập vào thiết bị để hiển thị các thông tin quan trọng về quy trình và hoạt động của hệ thống. Điều này giúp người dùng nhận biết về tình trạng và hiệu suất làm việc của từng thiết bị.

Tích hợp tính năng các thiết bị: Giao diện HMI có khả năng tích hợp nhiều tính năng của thiết bị cùng một lúc như lập trình, điều khiển, giám sát, và ghi dữ liệu. Điều này sẽ giúp tăng khả năng xử lý công hiệu quả và tăng hiệu suất làm việc.

Di động và tiện lợi: Một số màn hình cảm ứng HMI có thể lắp đặt cho điện thoại di động thông minh, máy tính bảng giúp người dùng tiếp cận và kiểm soát từ xa các thiết bị máy móc và quy trình làm việc tự động.

Như vậy, Luci đã vừa chia sẻ đến bạn một số thông tin về về HMI. Hy vọng những thông tin hữu ích này sẽ giúp bạn hiểu hơn về màn hình cảm ứng Người – Máy. Nếu bạn cần giải đáp thắc mắc, cũng như tư vấn thêm về giải pháp IoT của Luci hãy liên hệ ngay hotline 0888 729 119.

Trụ sở Hà Nội: Tầng 2, toà New Skyline, Đường Nguyễn Khuyến, Phường Văn Quán, Quận Hà Đông, Tp. Hà Nội

Văn phòng Hồ Chí Minh: Tầng 8, Tòa nhà Pearl Plaza, Số 561A Điện Biên Phủ, P.25, Q.Bình Thạnh, TP. Hồ Chí Minh

Hotline: 0888 729 119

Website: luci.vn

Email: info@luci.vn

Theo dõi
Thông báo của
guest
0 Góp ý
Phản hồi nội tuyến
Xem tất cả bình luận
Mục lục