Czwartek, 12 luty 2009

Panele operatorskie i komputery panelowe

Panele operatorskie to stały element krajobrazu zakładów przemysłowych, a także nieodzowna część wielu maszyn i systemów automatyki. Służą one do wyświetlania informacji, wizualizacji stanu procesów technologicznych, a także kontroli pracy maszyn i instalacji przemysłowych. W ostatnich latach, które były dla polskich dostawców tych urządzeń bardzo dobrym okresem, spopularyzowały się one także w wielu nowych aplikacjach, czego przykładami są Digital Signage oraz zastosowania związane z automatyką budynkową.

Panele operatorskie i komputery panelowe

Dostawcy na rynku polskim

W dwuczęściowym raporcie przyglądamy się krajowemu rynkowi paneli operatorskich (HMI) oraz komputerów panelowych, a także technologiom związanym z tymi urządzeniami. W szczególności dyskutujemy zmiany, które zaszły w ich zakresie w ostatnich dwóch, trzech latach, czyli od czasu publikacji w APA pierwszej edycji raportu rynkowego poświęconego tytułowym urządzeniom.

Fot.1 Komputer panelowy z serii CP72xx firmy Beckhoff Automation cechuje się stopniem ochrony IP65 zarówno od frontu, jak też i z tyłu

Na polskim rynku paneli operatorskich i komputerów panelowych działa kilkudziesięciu dostawców – firmy te sklasyfikować można w trzech grupach. Pierwszą stanowią krajowe oddziały zagranicznych producentów tytułowych urządzeń – m.in. Beckhoff Polska, B&R Automatyka, Kontron East Europe, polskie oddziały Lenze-Rotiw, Omron Electronics, Siemens czy niedawno utworzony Panasonic Electric Works Polska.

Firmy te oferują panele jako element szerszej oferty, obejmującej również komputery przemysłowe, napędy i inne podzespoły systemów automatyki i sterowania. Urządzenia wymienionych marek dostarczane są w Polsce zazwyczaj również przez niezależnych dystrybutorów, którzy stanowią drugą z obszernych grup dostawców na rynku. Zazwyczaj oferują oni wyroby 1, 2 konkretnych producentów paneli – przykładami są Impol-1 i Sitaniec Technology, w których asortymencie znajdziemy wyroby Siemensa, a także Automatech oraz MBB oferujące urządzenia i rozwiązania z logo Panasonic Electric Works.

Znaczącą grupę podmiotów działających w omawianej branży stanowią wreszcie dostawcy, którzy związani są umowami o dystrybucję z wybranymi producentami zagranicznymi. Nieraz są to umowy na wyłączność, więc firmy te promują w kraju określone marki i są z nimi zazwyczaj dobrze kojarzone. Do tego typu dystrybutorów należą Astor, Comp-Art Automation, MPL Technology, Sabur i inni. W ich ofercie znajdziemy oprócz HMI również inne produkty, często takie, które pozwalają im zaoferować bardziej złożone, a nawet kompletne rozwiązania, np. w zakresie sterowania czy automatyzacji.

Rys.1 Najbardziej znane na polskim rynku marki HMI i komputerów panelowych; uwaga - zestawienie obrazuje liczbę wystąpień danych marek w ankietach wypełnianych przez dostawców biorących udział w raporcie - nie jest to udział poszczególnych firm w rynku lub podział pod względem wartości sprzedaży (źródło: badanie rynku APA)

W omawianej grupie dostawców znajduje się też trójka firm specjalizujących się w komputerach przemysłowych i urządzeniach pokrewnych, którymi są CSI, Elmark Automatyka i Guru Control Systems. Oferują one nie tylko produkty, ale też kompletację większych systemów, a nawet integrację i wykonywanie wdrożeń. Wykaz marek produktów dystrybuowanych przez tych oraz innych dostawców znajduje się w tabeli 4 na końcu raportu.

Sektor rynku związany z wizualizacją to obszar, o który swoją działalność chętnie rozszerza coraz więcej podmiotów z rynku automatyki. W ostatnich latach zachętą do zwiększania aktywności w tej branży był bardzo szybki rozwój omawianego sektora. W szczególności 2008 rok, który należał również do jednego z najlepszych okresów na polskim rynku automatyki, przełożył się na dobre wzrosty w sektorze dystrybucji urządzeń HMI i komputerów panelowych.

W przypadku większości firm były one dwucyfrowe i wynosiły od 10 do 50% w stosunku do stanu z 2007 roku (patrz wykres 2). Zainteresowanie firm omawianą tematyką potwierdza również ich udział w bieżącym raporcie. W zestawieniu tabelarycznym pojawiają się 34 firmy, w tym większość głównych dostawców paneli operatorskich w kraju, dzięki czemu można mówić o w miarę kompletnej reprezentacji omawianego sektora rynku w Polsce.

W stosunku do poprzedniej edycji raportu (publikacja APA 1/2007) pojawili się zarówno nowi dostawcy na rynku (np. Panasonic Electric Works Polska), ale też firmy, które z różnych przyczyn nie wystąpili w poprzednim zestawieniu (m.in. Automatech, B&L, BIAP, Elhurt, Infoel, TechBase).

Rys.2 Histogram wzrostów odnotowywanych w 2008 roku przez firmy biorące udział w raporcie w zakresie sprzedaży paneli operatorskich i komputerów panelowych (źródło: badanie rynku APA)

Praktycznie każdy z dostawców biorących udział w raporcie oferuje pełną gamę urządzeń z omawianego zakresu – tj. od małych paneli (często nawet z ekranami monochromatycznymi), poprzez HMI z ekranami o przekątnych powyżej 10", po komputery panelowe (patrz tabela 1). Uzupełnieniem asortymentu jest osprzęt do paneli oraz oprogramowanie (narzędziowe oraz systemy operacyjne).

Dokonując podziału pod względem popularności marek na rynku polskim, widać, że zdecydowanie na czoło wysunęły się Siemens i urządzenia Simatic HMI. Zostały one wymieniona jako najbardziej rozpoznawalna marka przez 16 uczestników raportu. O połowę mniej firm wskazało jako najpopularniejsze produkty firmowane logo Advantechu, na kolejnych, bliskich miejscach znalazły się GE Fanuc Intelligent Platforms, Pro-face, a także IEI Technology (patrz wykres 1).

Naturalnie wyników tych nie można traktować jako odzwierciedlenia rzeczywistej wartości sprzedaży lub udziału danych firm w rynku polskim – są one jedynie zestawieniem opinii dostawców biorących udział w raporcie. Na podstawie jednak dosyć licznej próbki tych firm, obejmującej dystrybutorów i przedstawicielstwa producentów zagranicznych działające w Polsce, można wnioskować o popularności danych marek paneli wśród ich odbiorców krajowych.

Wojciech Kmiecik

Dyrektor ds. marketingu i PR, ASTOR

  • Czy oferowanie małych i tanich paneli jest opłacalne?

Zakres funkcjonalny stosowanych paneli jest bardzo różny, a zatem i ceny są zróżnicowane. W obsłudze maszyn, gdy nie jest wymagana prezentacja dużej ilości parametrów, nadal stosowane są proste panele z miniklawiaturą. Najmocniejsze panele wyposażono natomiast w funkcje prostszych systemów wizualizacji oraz, jak w przypadku paneli operatorskich QuickPanel CE, bogate możliwości sieciowe, co pozwala tworzyć efektywne kosztowo lokalne systemy wizualizacji. Wprowadziliśmy także małe panele operatorskie firmy Horner zintegrowane ze sterownikiem PLC.

Jest to rozwiązanie bardzo ekonomiczne, szczególnie do sterowania maszynami, gdzie potrzebny jest jednocześnie panel i sterownik. Takie zintegrowane urządzenie jest bardziej niezawodne (nie ma okablowania pomiędzy sterownikiem i panelem), zajmuje mniej miejsca i w efekcie jest tańsze w zakupie oraz eksploatacji.

  • Jaka jest struktura rynku paneli operatorskich w Polsce?

Ze zleconego przez nas niezależnej firmie badawczej badania rynku wynika, że polski rynek paneli operatorskich jest rozproszony. Rynek paneli ewoluuje od prostych znakowych paneli monochromatycznych z miniklawiaturą do graficznych, kolorowych paneli z ekranami dotykowymi. Stopniowo dystans pomiędzy funkcjonalnością najbardziej rozbudowanych paneli operatorskich a przemysłowymi komputerami panelowymi zmniejsza się. Wraz z postępującą automatyzacją w polskim przemyśle można spodziewać się wzrostu także rynku paneli.

...I ICH KLIENCI

Rys.3 Krajowi odbiorcy paneli HMI i komputerów panelowych w opinii dostawców biorących udział w raporcie (źródło: badanie rynku APA)

Klientami zdecydowanej większości uczestników raportu są odbiorcy z branży przemysłowej (patrz wykres 3). Panele operatorskie i komputery panelowe trafiają do zakładów przemysłowych (linie produkcyjne, instalacje technologiczne, itp.), do producentów maszyn (sektor OEM) oraz integratorów systemów. Ostatni z wymienionych nie są wprawdzie klientami końcowymi, ale korzystają z rozwiązań HMI w wykonywanych wdrożeniach. Klienci z tych grup stanowią, zdaniem polskich dostawców paneli, około 60% ogółu odbiorców omawianych urządzeń.

Należy zaznaczyć, że zaliczają się do nich też firmy z bardzo szeroko rozumianego przemysłu, a więc nie tylko zakłady produkcyjne, ale też np. ciepłownicze, przedsiębiorstwa z branży wodno-kanalizacyjnej oraz energetycznej. Kolejnymi zastosowaniami paneli operatorskich są te związane z transportem oraz aplikacjami komercyjnymi. Około 15% ogółu klientów pochodzi natomiast z branży medycznej i wojskowej, przy czym obydwa sektory są specyficzne ze względu na wymagania co do produktów.

Rys.4 Urządzenia, które cieszą się największym popytem pośród klientów z polskiego sektora przemysłowego; (1) dotyczy paneli z ekranami kolorowymi o przekątnych poniżej 10

W przypadku medycyny dotyczą one m.in. wysokiej jakości obrazu wyświetlanego przez panele, a wojska – odpowiedniego stopnia ochrony, różnych zabezpieczeń oraz odporności na wibracje i trudne warunki pracy. Obsługę klientów z ostatnich sektorów prowadzi mniej niż połowa omawianych w raporcie dostawców.

Pomimo niemalejącej popularności paneli dostarczanych do sektora przemysłowego, wiele firm na rynku rozszerzało w ostatnich latach swoją aktywność na branże poza przemysłem – takie jak te wymienione w ostatnim akapicie. Niedawny okres to rozwój wykorzystania paneli w systemach automatyki budynkowej (biurowce, hotele, sklepy, domy), aplikacjach Digital Signage oraz popularnych POI/ KIOSK. Część dostawców rozwinęła również działalność w obszarze terminali mobilnych, czemu sprzyjało zaproponowanie przez producentów paneli mogących pracować w niekorzystnych warunkach środowiskowych, które wyposażone są w interfejsy do transmisji bezprzewodowej.

Naturalnie rośnie też użycie HMI w zastosowaniach związanych z transportem, co dotyczy zarówno samochodów, jak i pojazdów szynowych. Obejmuje to ich wykorzystanie w pojazdach nowych oraz w modernizacji istniejących.

Grzegorz Kowalczyk

Product Manager CSI Computer Systems for Industry

  • Na które cechy paneli operatorskich zwracają uwagę klienci? Jakie są najczęstsze zastosowania tych urządzeń?

Urządzenia HMI dawno już przestały służyć jedynie jako końcówki systemów sterowania. Rozwijające się rynki to aplikacje mobilne, systemy Building Automation, coraz bardziej popularne systemy POI/KIOSK oraz Digital Signage. W przypadku wdrożeń przemysłowych klienci zwracają największą uwagę na wytrzymałość mechaniczną, dobrą dostępność w dłuższym terminie oraz markę producenta.

Jeżeli chodzi o rozwiązania przeznaczone na rynki Digital Signage czy do aplikacji POI/KIOSK istotne są dobre parametry i, w większym stopniu, cena. Ważne są też stopień ochrony IP oraz możliwość elastycznego podejścia do kwestii montażu czy zasilania.

  • Które produkty są najbardziej innowacyjne? Jakie rozwiązania stosują firmy w swoich produktach?

Najwięcej nowości pojawia się w panelach i terminalach mobilnych. Do oferty wprowadzane są rozwiązania o bardzo dobrych parametrach mechanicznych i szerokich zakresach temperatur pracy. Zastosowanie znajdują tu wszelkie technologie transmisji bezprzewodowej (GSM/GPS/GPRS/WiFi).

Bardzo ciekawe podejście stosuje Advantech, który poza standardowymi komputerami panelowymi umożliwia swoim klientom skonfigurowanie dedykowanego panelu poprzez integrowanie ze sobą jednego z komputerów kompaktowych (seria UNO) i monitora przemysłowego (seria FPM). W efekcie klient właściwie dowolnie może dostosowywać funkcjonalność takiej hybrydy do specyficznych potrzeb aplikacji, wykorzystując ich modułową konstrukcję.

  • Jakiego rodzaju wyświetlacze są najchętniej stosowane?

Obecnie już nie tylko wielcy producenci OEM są zainteresowani zakupem tzw. LCD-kitów (matryca wyposażona w nakładkę dotykową oraz inwerter i zestaw kabli). Coraz więcej mniejszych podmiotów skłania się do wprowadzania kolorowych ekranów LCD do nowo opracowywanych konstrukcji swoich produktów, w których dotychczas stosowano co najwyżej monochromatyczne wyświetlacza tekstowe. Zastosowania i inwencja klientów czasami zaskakują nas samych.

ZMIANY, ZMIANY

Rys.5 Cechy decydujące o wyborze panelu operatorskiego lub komputera panelowego przez polskich odbiorców (źródło: badanie rynku APA)

Druga edycja raportu jest dobrą okazją do zaobserwowania zmian, jakie w ostatnich latach miały miejsce na omawianym rynku. W stosunku do stanu z 2006 roku (pierwsza edycja raportu opublikowana została w APA 1/2007) na rynku popularyzowały się urządzenia o dużych przekątnych ekranu i zaawansowanej funkcjonalności. Pozwalają one na łatwą, intuicyjną obsługę sterowanych maszyn, ich diagnostykę i prezentację dużych ilości danych.

Temu ostatniemu sprzyjają też rosnące możliwości multimedialne paneli operatorskich – niektórzy ich dostawcy wręcz przyznają, że funkcjonalna, ale też efektowna wizualizacja to ważny wymóg stawiany przez ich klientów i ukoronowanie systemu automatyki. Porównując odpowiedzi dostawców tytułowych urządzeń, zaobserwować można jednak ciekawą tendencję, która wiąże się z popularyzacją nie dużych paneli kolorowych, ale raczej wersji mniejszych (z wyświetlaczami o przekątnej poniżej 10"), a także... paneli monochromatycznych (patrz wykres 4).

Zmiany te wytłumaczyć można m.in. wzrostem popytu w ostatnich latach ze strony rynku OEM, czyli producentów maszyn. W tym przypadku często stosowane są właśnie panele niewielkie, które służą do wykonywania kilku nastaw maszyny lub podawania podstawowych informacji o jej pracy. Wyniki te, które mogą wydawać się sprzeczne z opisanymi powyżej, znajdują uzasadnienie, jeżeli weźmie się pod uwagę fakt, że przedstawione na wykresie dane dotyczą najczęściej sprzedawanych obecnie urządzeń, a nie zmian w sprzedaży w stosunku do stanu sprzed kilku lat.

Niewielkie różnice wystąpiły natomiast w przypadku preferencji zakupowych klientów (wykres 5). Podobnie jak wcześniej istotnym czynnikiem branym pod uwagę przy zakupach są parametry techniczne urządzenia, w drugiej kolejności są to jego aplikacja czy marka (producent). W tym roku w ankiecie zapytaliśmy również o cenę, która wysunęła się na pierwsze miejsce tej klasyfikacji.

Trudno się temu dziwić w sytuacji, gdy na rynku urządzeń HMI działa coraz więcej firm, które oferują wiele podobnych do siebie produktów. Klienci wiedzą, że w przypadku tego asortymentu mają wybór i mogą szukać najtańszego dostawcy. Z drugiej strony, szczególnie w przypadku integratorów systemów, panel operatorski to często element większej dostawy czy kompletacji. Klienci mogą decydować się na wybór konkretnego urządzenia, jeżeli jest on jednolity pod względem marki z innymi urządzeniami w systemie lub przykładowo polecany przez danego dostawcę.

Ponieważ wielu dystrybutorów urządzeń automatyki, tworząc swoją ofertę rynkową, preferuje współpracę z jednym lub kilkoma dostawcami każdego rodzaju podstawowych urządzeń (PLC, napędy, HMI i inne), bardzo często właśnie oni sugerują klientowi wybór konkretnego typu panelu operatorskiego.

Technologie HMI

W drugiej części raportu przypatrujemy się technologiom związanym z panelami operatorskimi, w szczególności kwestiom dotyczącym wykorzystywanych w nich dotykowych ekranów LCD, układów procesorowych oraz interfejsów komunikacyjnych. Każdą z nich opisujemy również w kontekście zmian, które zaszły w tych dziedzinach w ostatnich kilku latach.

Ekrany dotykowe

Chociaż niezmiennie najpopularniejszym rodzajem ekranów dotykowych są wersje rezystancyjne, warto poznać inne tego typu rozwiązania. Wymienione zostały one wraz z podstawowymi parametrami w tabeli.

EKRAN W CENTRUM UWAGI

Głównym i najbardziej widocznym elementem każdego panelu operatorskiego i komputera panelowego jest wyświetlacz LCD. W znakomitej większości przypadków jest to ekran z matrycą aktywną – typowo TFT (Th in Film Transistor), który zastąpił wersje starszego typu – m.in. STN-LCD. Bardzo duży postęp, który zaszedł przez ostatnie lata w technologii wytwarzania matryc ciekłokrystalicznych, pozwolił na masową produkcję ich wersji o dużych rozdzielczościach i głębi kolorów, które cechują się dobrą jasnością i kontrastem, a także możliwością oglądania pod dużymi kątami. Cechy te są bardzo istotne szczególnie w zastosowaniach przemysłowych, gdzie panel pracować może np. w miejscu nasłonecznionym i obserwowany jest często pod różnym kątem.

Na rynku oferowane są HMI z ekranami o przekątnych od kilku do ponad 20 cali. Wraz ze spadkiem cen samych matryc następuje też naturalna popularyzacja wersji większych, które pozwalają na wyświetlanie wielu informacji, a także ich odczyt z większych odległości. Naturalnie istnieją zastosowania, jak choćby te związane z maszynami i urządzeniami, gdzie dominują panele małe, często nawet tekstowe monochromatyczne. Wynika to zazwyczaj z ograniczeń związanych z wielkością i charakterem samych urządzeń, do których trafiają.

Warto też dodać, że ważnym elementem decydującym o użyciu danego wyświetlacza (i jego cenie !) jest też zakres temperatur pracy. W tym przypadku największym ograniczeniem jest dolna temperatura, która standardowo kończy się na zerze stopni – pracę w warunkach poniżej zera umożliwiają dopiero wersje specjalne tych urządzeń.

Standardowym uzupełnieniem wyświetlacza LCD w większości nowoczesnych paneli operatorskich jest ekran dotykowy. Umożliwia on intuicyjną obsługę maszyny czy zmianę parametrów pracy danej instalacji. Ekrany dotykowe występują w różnych odmianach (patrz artykuł „Kompendium technologii paneli dotykowych ” w APA 01/2007), przy czym najpopularniejsze są ich wersje rezystancyjne. W przypadku tej technologii miejsce dotyku określane jest na podstawie spadku napięcia pomiędzy odpowiednimi warstwami ekranu, który to spadek jest proporcjonalny do współrzędnych punktu. Innymi wersjami ekranów dotykowych są m.in. pojemnościowe i zyskujące na popularności SAW-y, tj. z powierzchniową falą akustyczną (Surface Acoustic Wave). Różnią się one ceną i cechami użytkowymi – trwałością, precyzją działania czy przepuszczalnością światła (patrz ramka).

Producenci paneli, oprócz urządzeń z ekranami dotykowymi, oferują też produkty z tradycyjną klawiaturą, która może cechować się różnym stopniem złożoności. Składać się ona może z kilku przycisków numerycznych lub funkcyjnych, ale też zawierać może pełen zestaw klawiszy alfanumerycznych. Uzupełniającym elementem sterującym spotykanym w części paneli jest touch-pad.

Piotr Merwart

Dyrektor działu systemów sterowania i sieci przemysłowych ASTOR

Jednym z zadań, jakie obecnie stawia się automatyce, jest szybkie dostarczanie danych z procesu produkcyjnego do systemów wspomagających zarządzanie. Wymusza to stosowanie rozwiązań, które pozwalają na szybką konsolidację danych pobieranych z systemów sterowania, a równocześnie skracają czas wdrażania systemów. Z tego względu coraz większe znaczenia ma stosowanie w panelach operatorskich funkcji wspomagających rozwiązywanie takich zadań – np. obsługa standardów OPC i OPC A&E ułatwiających komunikację z systemami SCADA, metody bezpiecznego i pewnego przesyłu danych do przemysłowych baz danych czy też udostępnianie przez panele operatorskie danych i raportów w sieci Internet.

Zastosowanie protokołów komunikacyjnych OPC i OPC A&E pozwala na ujednolicenie informacji o zdarzeniach i alarmach w ramach całego systemu sterowania i skrócenie czasu reakcji służb utrzymania ruchu. Dla mniejszych systemów sterowania w zakładach bez centralnych baz danych czy systemów SCADA ciekawą opcją wspierającą zarządzanie informacją jest możliwość zdalnego (przez Internet) przeglądania danych i raportów uruchamianych na panelach operatorskich QuickPanel CE.

Polecane

Nowe produkty

Zobacz również