Phần mềm HMI (Human Machine Interface ) là gì? Ứng dụng, cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Phần mềm HMI (Human Machine Interface) là giao diện đồ họa giúp con người tương tác, giám sát và điều khiển máy móc hoặc toàn bộ dây chuyền sản xuất. Hệ thống HMI chuyển đổi các dữ liệu kỹ thuật phức tạp từ hệ thống thành các hình ảnh, biểu đồ và nút bấm trực quan trên màn hình. Cùng Q System tìm hiểu thông tin chi tiết về phần mềm HMI là gì, cấu tạo, nguyên lý hoạt động và ứng dụng của hệ thống HMI trong doanh nghiệp.

1. Phần mềm HMI là gì?

HMI (Human Machine Interface) được hiểu là Giao diện người và máy. Đây là một thiết bị hoặc phần mềm cho phép người vận hành giao tiếp, giám sát và điều khiển các thiết bị máy móc công nghiệp một cách trực quan.

Thay vì phải thao tác thủ công qua hàng loạt nút bấm, công tắc hay bảng điều khiển cơ học phức tạp, HMI số hóa toàn bộ dữ liệu lên màn hình, chuyển đổi các tín hiệu kỹ thuật từ bộ điều khiển (PLC) thành hình ảnh, biểu đồ và thông số mà con người có thể dễ dàng đọc hiểu và ra lệnh ngược lại cho hệ thống.

Đặc điểm nhận diện một HMI tối ưu:

• Tính trực quan: Hiển thị trạng thái máy (đang chạy, lỗi, dừng) bằng màu sắc và hình ảnh động.

• Tính tương tác: Cho phép nhập liệu, thay đổi thông số vận hành (tốc độ, nhiệt độ, áp suất) ngay trên màn hình.

• Tính lưu trữ: Ghi chép lịch sử vận hành, cảnh báo lỗi (Alarms) và xuất báo cáo dữ liệu.

2. Những ưu điểm của hệ thống HMI

Tối ưu hóa, đơn giản hóa tất cả các thao tác vận hành: Nếu như trước kia một hệ thống phức tạp phải gồm rất nhiều nút nhấn , công tắc, thiết bị ngoại vi để điều khiển vận hành. Thì nay HMI cho phép vận hành toàn bộ hệ thống trên một giao diện được thiết kế trực quan, sinh động.

Hiển thị được tất cả các thông tin, dữ liệu, các sự cố phát sinh trong suốt quá trình hoạt động và vận hành máy móc theo thời gian thực. Nhờ đó người vận hành có thể tiếp nhận đầy đủ thông tin, điều chỉnh và xử lý sự cố kịp thời.

Phần mềm HMI với tính "mềm dẻo", nghĩa là có thể thau đổi và bổ sung thông tin khi cần thiết. Điều này có ý nghĩa trong trọng thời đại 4.0 khi dữ liệu luôn được cập nhật.

HMI cũng có khả năng lưu trữ cao, kết nối mạnh với nhiều loại thiết bị, tương thích cho nhiều loại giao thức.

3. Ứng dụng của Human machine interface là gì?

HMI trước đây thực sự rất xa xôi, lạ lẫm và phương Tây. Tuy nhiên, gần đây nó đã trở lên phổ biến và vô cùng quen thuộc đối với hầu hết các doanh nghiệp. Nó hiện hữu trong tất cả các ngành : Dầu Khí, Thực phẩm và đồ uống, khai thác, kiến trúc hạ tầng, năng lượng, hóa chất…

Để luôn giữ vai trò quan trọng và đi sâu vào các lĩnh vực, các ngành thì hệ thống HMI luôn có những bước tiến vượt bậc về độ hoàn thiện, chất lượng và khả năng liên kết với công nghệ của hãng thứ 3. Giao diện HMI cung cấp tính năng đồ họa mạnh mẽ tạo ra các ứng dụng sinh động hơn, giúp người dùng dễ dàng thiết kế, triển khai, sử dụng và khắc phục sự cố phát sinh.

4. Tìm hiểu về cấu tạo, nguyên lý hoạt động HMI

4.1. Cấu tạo của hệ thống HMI

HMI bao gồm các thành phần chủ yếu sau:

• Phần cứng: Màn hình, chíp, CPU, phím bấm cùng bộ nhớ chương trình ROM, RAM...
• Phần mềm: Các hàm và lệnh, đối tượng object, công cụ xây dựng HMI, công cụ mô phỏng, công cụ kết nối, nạp chương trình
• Truyền thông: Các cổng USB, Ethernet, RS485, RS232; các giao thức Mobus, MPI, PPI, CANbus.

4.2. Nguyên lý hoạt động của Human Machine Interface

Khi người vận hành nhấn nút trên màn hình, tiến hành cài đặt thông số, lúc này các yêu cầu được gửi đến PLC, PLC sẽ điều khiển máy móc hoạt động giúp cho quá trình vận hành diễn ra dễ dàng. Bên cạnh đó, hệ thống máy móc cũng có thể gửi trạng thái hoạt động, thông sô hiện có lên màn hình HMI thông qua PLC để con người có thể giám sát, điều khiển.

4.3. Có những loại HMI nào?

HMI truyền thống thường có thiết  bị nhập thông tin là bút bấm, công tắc chuyển mạch; trong khi thiết bị xuất thông tin là còi, đồng hồ đo, đèn báo, bộ tự ghi dùng giấy.

Phần mềm HMI hiện đại có những sự khác biệt, ưu việt hơn.

• HMi trên nền PC, Window: hệ thống scada, Citect...
• HMI nhúng: HMI chuyên dụng

Bên cạnh đó còn có một số loại biến thể HMI sử dụng PoketPC, Palm.

5. Thực tế phần mềm HMI số 1 thế giới mà AVEVA cung cấp là gì?

Wonderware/AVEVA là hãng phần mềm công nghiệp hàng đầu thế giới chuyên cung cấp các:

• Phần mềm HMI/SCADA 
• Lưu trữ , phân tích dữ liệu,
• Các giải pháp quản lý sản xuất
• Chuyển đổi kỹ thuật số
• Quản lý đám mây

Phần mềm và giải pháp của hãng được sử dụng trong tất cả các ngành: Thực phẩm và đồ uống, nước & nước thải, dầu khí – hóa chất,  năng lượng, đóng tàu, khai thác mỏ,…Tiêu biểu phải nói đến việc ứng dụng phần mềm của AVEVA trong ngành Thực phẩm và đồ uống với sự tin dùng của hơn 2000 công ty tại hơn 4000 nhà máy. Hơn 550 công ty lọc dầu sử dụng  tạo nguồn doanh thu lớn cho AVEVA.

Hình ảnh sau đây mô tả chi tiết sự hiện diện rộng khắp các phần mềm của AVEVA trong các ngành trên thế giới - Con số được thống kê năm 2019, hiện tại đã vượt xa rất nhiều.

Tại Việt Nam, phần mềm HMI của AVEVA cũng được tin dùng ở rất nhiều công ty và nhà máy thông qua Đại diện ủy quyền phân phối duy nhất là Công ty TNHH Hệ Thống Quy - Q Systems:

• 2500+ Wonderware licenses được cung cấp trên thị trường Vietnam
•  130 khách hàng thuộc đa dạng các ngành công nghiệp & 20 công ty uy tín trên toàn cầu
•  20 nhà tích hợp địa phương
•  8 trường đại học và học viện
•  10 dự án điện quốc gia ( cung cấp tư vấn toàn diện)
•  Hơn 200+ dự án cho HVAC, truyền tải phân phối điện năng, hệ thống giám sát & điều khiển quá trình sản xuất, SCADA, nâng cấp…

Trên đây, Q SYSTEMS đã chia sẻ cho bạn một số kiến thức cơ bản về HMI (Human Machine Interface). Chúng tôi hy vọng những chia sẻ của chúng tôi sẽ giúp ích cho bạn trong quá trình nghiên cứu, tìm hiểu, học tập và làm việc. Xin cảm ơn!