当初、ほとんどの組み込み HMI アプリケーションは、単一のデバイスで特定のタスクを処理することに特化していました。一般的な組み込み HMI は、単純な機械オペレータ パネルのボタン、インジケータ、アナログ ゲージ、サムホイールの代わりに使用されます。マシンのコントローラ (通常はプログラマブル ロジック コントローラ (PLC)) と低速シリアル通信リンクを介して通信します。- 他のデバイス、コントローラ、コンピュータとは通信しません。
これらの基本的な組み込み HMI のプログラミングは PC 上で実行され、コンパイルされたプログラムはシリアル通信を介して HMI にダウンロードされます。組み込み HMI は独自のオペレーティング システム (OS) とハードウェアを使用するため、コストがかかる場合があります。一度プログラムすると、PC 上で再プログラムし、HMI をシャットダウンして、新しいプログラムをロードしない限り、組み込み HMI を修正または変更することはできません。
このような高いコストと制限にもかかわらず、組み込み HMI は、既存の有線オペレータ インターフェース ソリューションに比べて、柔軟性、パフォーマンス、コストの点で大幅な改善をもたらします。{0}
最も大幅な節約は、すべてのオペレータ インターフェイス デバイスの PLC 入出力が不要になったことによるものです。配線パネル-に取り付けられたオペレータ インターフェース デバイスでは、すべての押しボタンに対応するディスクリート PLC 入力が必要で、すべてのライトはディスクリート PLC 出力によって駆動され、すべてのメーターにはアナログ PLC 出力が必要で、すべてのサムホイールとポテンショメータはアナログ PLC 入力に接続されます。これは前払い費用が非常に高かっただけでなく、悪夢でした。
配線されたオペレータ インターフェイスでは、インジケータ ライトを追加するだけで、エンクロージャのフロント パネルに穴を開け、ライトとその銘板を取り付け、ライトを PLC 出力に接続し、PLC を再プログラムする必要があります。これは、十分なフロント パネル スペースと予備の PLC 出力があることを前提としています。対照的に、HMI と PLC を再プログラムしてインジケーター シンボルを追加するタスクは比較的簡単です。
多数のボタン、ライト、ゲージ、サムホイールやポテンショメータを必要とする機械やその他のアプリケーションでは、{0}すべて対応する PLC I/O を備えた{1}}HMI を埋め込むことで大幅なコスト削減が可能になります。さらに、組み込み HMI は、チャート レコーダーに代わるトレンドやチャート作成などの高度な機能を提供できる場合があります。
HMIの進化
独立した基本的な機械オペレータ インターフェイスから高度なシステムに進化するために、組み込み HMI は、SCADA システム (つまり、PC および Windows オペレーティング システム) の進化を推進したのと同じ技術的変化を利用します。
1990 年代初頭、PC が工場やプラントに導入され、制御室で SCADA や同様のソフトウェアがホストされることが多くなりました。今世紀後半には、高度な HMI アプリケーションを工場現場に移行できるようにするために産業用 PC が導入されました。
Windows のリアルタイム パフォーマンスの低さと頻繁な再起動により、市場では当初消極的でしたが、これらの PC ベースの高度な HMI は事実上の標準となり、独自の SCADA やその他の高度な HMI システムに終焉を告げました。{0}{1}
次の革命は、帯域幅とネットワークの関連分野で起こりました。イーサネット機能の拡張により、帯域幅が劇的に増加し、システムを簡単に接続できるようになり、自動化のサイロ化が解消されました。
TCP/IP などのネットワーク標準と、オープン化が進む PC ベースの SCADA アーキテクチャの導入により、ラップトップやオフィス PC などのリモート デバイスが現場の情報にアクセスできるようになりました。{0}
PC{0}} ベースの SCADA の導入に続き、Microsoft Windows CE OS プラットフォームの導入により、開発者は PC{1}} ベースの SCADA システムのツールや機能の多くを、さまざまな小規模な容量のリモート デバイスに提供できるようになりました。その結果、多くのベンダーが低コストのプラットフォームを構築するために競争し、ハードウェアの価格を引き下げました。-
同時に、インターネットは、組み込み HMI、PLC、SCADA システムなどの幅広いハードウェア プラットフォーム間の情報交換への道を開きました。組み込みの高度な HMI ソフトウェア パッケージは、最初はブラウザから、次にアプリケーションからのリモート アクセスを提供し始めました。これは単なる利便性の要因ではなく、オペレーターやマネージャーがどこからでも情報を閲覧できるようにすることで、より少ない労力でプラントをより効率的に稼働させることができました。
Windows CE とその後継の組み込み Windows を標準オペレーティング システムとして採用することにより、組み込み HMI は高度な PC{0}} および Windows{1}} ベースの HMI ソフトウェア パッケージのように見え、機能します。多くのユーザーにとって、埋め込み型 HMI はアプリケーションにとって十分すぎるほどであり、PC ベースの HMI から切り替えることができます。-これにより、プログラミング ソフトウェア、ランタイム ライセンス、年間ソフトウェア メンテナンス料金、ターゲット プラットフォームなど、組み込み HMI に関連するすべてのものがはるかに安くなるため、大幅なコスト削減が実現します。
産業環境で PC{0}} ベースの HMI を使用するには、産業用 PC とモニタが必要です。組み込み HMI を使用すると、産業用に強化されたプラットフォームが、大幅に低いコストで同じ役割を果たすことができます。最新の組み込み HMI ソフトウェアは、処理能力、メモリ、その他のハードウェア リソースが限られている組み込みプラットフォーム上に常駐できますが、ユーザーフレンドリーなグラフィカル インターフェース、リモート アクセス、主要業績評価指標のリアルタイム レポートと傾向などの高度な機能も提供します。-
リモート アクセスとユーザー フレンドリーなインターフェース-
エンジニアやオペレーターは、特に HMI に関しては、個人用デバイスと同じ使いやすさと機能が作業環境に存在することを期待しています。今日のスマートフォンやタブレットは、ワイヤレス接続、グラフィカル インターフェイス、優れたモビリティに対するユーザーの期待を高めており、家庭用電化製品が産業用 HMI の主要な要素になりつつあることは驚くべきことではありません。実際、多くの組織は、制作スタッフが自分のスマートフォンやタブレットをモバイル HMI として使用できるようにする「Bring Your Own Device」（BYOD）ポリシーを導入することでコストを削減しています。
HMI ユーザーは現在、すべてのデバイスにわたる統一されたオペレーター インターフェイス エクスペリエンスを求めています。彼らは、HMI ソフトウェアが-組み込みか PC{2}} ベースか-で、オペレーティング システムに関係なく、組み込み HMI 画面からスマートフォンやタブレットに至るまで、複数のハードウェア タイプにわたって同じダッシュボード エクスペリエンスを提供できるようにしたいと考えています。
これに応じて、多くの組み込み HMI ソフトウェア パッケージがこれらの機能を提供するようになりました。これらのソフトウェア ソリューションは、PC、他の組み込み HMI、スマートフォン、タブレットからアクセスできる組み込み HMI デバイス用のアプリケーションを作成します。
HTML5 サポートを提供することにより、これらの HMI ソリューションはメイン HMI 画面に簡単にアクセスできますが、HTML5 標準をサポートするすべてのデバイスに適合するサイズになっています。 HTML5 標準により、組み込み HMI ソフトウェア ベンダーは事実上すべてのスマートフォンやタブレットにアプリケーションを迅速に展開できるため、ユーザーはインターネット ブラウザのダウンロードが遅くなったり、特定のデバイス用のアプリケーションが作成されるまで何ヶ月も待たされたりする必要がなくなります。 BYOD ポリシーが普及するにつれて、スタッフは仕事で複数のデバイスを使用し、ブラウザーを上回るパフォーマンスのアプリケーションを要求するため、HTML5 サポートが必須になります。
スタッフの効率を向上させるために、データはデバイス間で同じ方法で表示されるだけでなく、アクセスや操作が簡単でなければなりません。マルチタッチ テクノロジーは別の「私も」機能のように見えるかもしれませんが、実際には、ユーザーは従来のシングル タッチ スクリーンよりも最大 3 倍速くコマンドを実行できます。-
情報の取得に使用されるハンドヘルド デバイスが増えるにつれ、ユーザーはデータを操作するための使い慣れた高速な方法を必要としています。マルチタッチは、スクロール、ズーム、オブジェクトの回転、ドリルダウンなど、スマートフォンやタブレットの使い慣れた機能を産業用アプリケーションにもたらします。-緊急時にドロップダウン メニューやコマンドを使用して画面間を移動する貴重な時間を無駄にする代わりに、マルチタッチ ユーザーは必要な情報を見つけて、問題のある領域にズームインして数秒で変更を加えることができます。-
未来は私たちの周りにあります
HMI の進歩により産業オートメーション インターフェイス デバイスの範囲が拡大し、アプリケーションの統合が進むにつれて、いつの日か視覚化などの新しい用語に置き換わる可能性があります。組み込み HMI について議論する場合、この可能性はさらに大きくなる可能性があります。
機能が制限され、マシンの前にいるユーザーのみがアクセスできる、孤立した高価な独自の HMI の時代は急速に終わりを迎えています。現在の組み込み HMI アプリケーションは、SCADA やその他の高度な HMI システムの機能の多くを提供しますが、特に産業用に強化されたプラットフォームを必要とするプラントフロア アプリケーションの場合、はるかに魅力的な価格帯で提供されます。-
場合によっては依然として作業現場でオペレーターが必要ですが、ローカルコントローラーや HMI と通信するリモート HMI デバイスの普及により、作業者の機動性と生産性が大幅に向上します。この将来は人間の必要性に取って代わるものではありませんが、人間が複数の工場や工場エリアにまたがる範囲が大幅に拡大し、必要に応じて専門知識を迅速に適用して業務を改善できるようになります。