Poniedziałek, 16 kwietnia 2018

Panele operatorskie HMI coraz potrzebniejsze

HMI stanowią powszechne elementy maszyn, systemów automatyki i linii technologicznych, a także występują w wielu aplikacjach poza przemysłem - w energetyce, transporcie czy automatyce budynkowej. Chociaż panele operatorskie oferowane są na rynku już od wielu lat, przeszły one w tym czasie wiele zmian. Dzisiaj, po latach unowocześnień w zakresie stosowanych wyświetlaczy, jakości prezentowanych danych i możliwości kontroli z wykorzystaniem gestów, zainteresowanie branży przenosi się na możliwości komunikacyjne i związane z integracją HMI w systemach. Jest to odpowiedź na potrzeby związane z systemami Internetu Rzeczy oraz Przemysłem 4.0, w przypadku których interfejs człowiek-maszyna ma pełnić funkcję inteligentnego, analizującego dane i dostępnego przez Internet urządzenia.

Panele operatorskie HMI coraz potrzebniejsze

WYŚWIETLACZE, PANELE I KOMPUTERY PANELOWE

Rys. 1. Najpopularniejsze rodzaje urządzeń z grupy HMI dostarczanych przez rodzimych dystrybutorów (wartości w każdym z przypadków nie sumują się do 100%)

Omawiane w raporcie urządzenia, choć w większości mają istotny element wspólny - tj. wyświetlacz ciekłokrystaliczny - w rzeczywistości tworzą różnorodną grupę produktów. Różnią się one parametrami, możliwościami obliczeniowymi i komunikacyjnymi, funkcjonalnością oraz dodatkowymi cechami definiowanymi na poziomie oprogramowania.

Punktem wyjścia do klasyfikacji HMI jest podział pod względem wielkości ekranu oraz możliwości urządzeń. Te ostatnie obejmować mogą jedynie wyświetlanie, wykonywanie relatywnie prostych obliczeń i komunikację z operatorem lub, jak ma to miejsce w przypadku komputerów panelowych, bardziej złożone zadania obliczeniowe, przetwarzanie danych oraz sterowanie. Taki również podział przyjęto w ankiecie redakcyjnej, z której dane przedstawiono w tabelach oraz na rysunku 1.

Największą grupę sprzedawanych produktów stanowią od lat panele z ekranami kilkucalowymi (tj. o przekątnych poniżej 10"). Drugimi w kolejności są urządzenia z większymi ekranami, których udział w omawianej statystyce systematycznie rośnie. Dzieje się to przede wszystkim ze względu na malejące koszty zakupu oraz rosnące wymogi klientów w zakresie wizualizacji.

Na trzecim miejscu statystyki znalazły się komputery panelowe (większe jednostki o funkcjonalności IPC i bogatych możliwościach komunikacyjnych). Są to również urządzenia najbardziej wartościowe - ich koszt jednostkowy wynosić może kilkanaście, kilkadziesiąt tys. zł.

W tegorocznej statystyce obserwowalny jest również spadek udziału w ogólnej sprzedaży wersji monochromatycznych. Można oczekiwać, że ich sprzedaż ustabilizuje się na pewnym poziomie, bowiem istnieje część zastosowań, gdzie nie są wymagane wersje wielokolorowe lub po prostu wyświetlacze monochromatyczne są używane celowo (np. ze względu na projekt urządzenia, wymogi co do zużycia energii lub inne).

BRANŻA MASZYNOWA ORAZ PRZEMYSŁ NA TOPIE

Rys. 2. Najczęstsze zastosowania omawianych urządzeń

W odpowiedziach na redakcyjne ankiety dotyczące najważniejszych w kraju grup odbiorców HMI hasło "przemysł" pojawiało się najczęściej. Panele operatorskie stanowią powszechne elementy maszyn oraz instalacji technologicznych, zapewniając wyświetlanie informacji, ich wizualizację w postaci graficznej, a także możliwość dokonywania nastaw przez operatora. Często też przejmują one dodatkowe funkcje - np. komunikacyjne czy związane z przetwarzaniem danych, a także sterowaniem.

Mówiąc o przemyśle, można tu wydzielić przede wszystkim dwie duże grupy zastosowań, co przedstawiono na statystyce na rysunku 2. Pierwszą stanowią przede wszystkim aplikacje w zakładach produkcyjnych, obiektach technologicznych i różnego rodzaju instalacjach, które są tworzone albo przez integratorów systemów, albo bezpośrednio przez firmy przemysłowe (klienci końcowi).

Drugą grupę odbiorców przemysłowych stanowi tzw. sektor OEM, czyli producenci maszyn i urządzeń. Jego znaczenie stopniowo rośnie, co widać po wynikach publikowanych w APA średnio co dwa lata raportów rynkowych.

Trzecie i czwarte miejsce statystyki zajęły dwie pokrewne przemysłowi branże. Pierwszą stanowi sektor automatyki budynkowej, a więc przede wszystkim zastosowania związane z budownictwem komercyjnym, systemami HVAC, częściowo też wdrożeniami infrastrukturalnymi.

W tego typu aplikacjach stosowane są systemy sterowania i wizualizacji zbliżone do tych używanych w przemyśle, również część firm z rynku lokalnego obsługuje obydwie te branże. Jeżeli chodzi o energetykę, to tutaj częścią wspólną jest obszar wytwarzania szaf elektrycznych i sterujących, w przypadku których popularnymi elementami są właśnie HMI.

Panele operatorskie i, szerzej, różnego rodzaju wyświetlacze są w praktyce urządzeniami uniwersalnymi i popularnymi również w innych branżach. Korzysta się z nich w pojazdach i transporcie, zastosowaniach specjalnych, magazynowych oraz w aplikacjach konsumenckich. Oczywiście wymogi względem HMI są w przypadku każdej z tych branż inne, podobnie sposoby użytkowania omawianych urządzeń i oczekiwania względem kosztów ich zakupu oraz zapewnianego przez dostawcę wsparcia.

Rys. 3. Najbardziej perspektywiczne branże będące odbiorcami paneli operatorskich

Przykładowo wydajność i odporność środowiskowa to ważne wymogi m.in. w przypadku przemysłu, transportu i zastosowań specjalnych, zaś wysoki stopień ochrony i łatwość czyszczenia - w branży spożywczej i napojowej, natomiast wysoka jakość - to warunek często konieczny w aplikacjach w sprzęcie medycznym.

W tym miejscu warto spojrzeć zarówno wstecz, jak też do przodu, aby wyniki omawianej statystyki osadzić w kontekście zmian w czasie. Porównując bieżące rezultaty z tymi z 2016 roku, widzimy znaczny spadek istotności grup "handel i sklepy" oraz "laboratoria i medycyna", natomiast jednoczesny - również znaczny - wzrost liczby odpowiedzi dotyczących automatyki budynkowej. Rynek HMI ma charakter dynamiczny i, poza przemysłem, branżą OEM i energetyką, cała reszta statystyki jest dosyć "płynna".

Powyższy fakt sprawia również, że trudno jest też prognozować przyszłość branży. Zgodnie z odpowiedziami respondentów (patrz rys. 3) spodziewać się można utrzymania prymatu zastosowań HMI w sektorach produkcji maszyn (OEM) oraz generalnie w przemyśle i automatyce. Branże te zajęły pierwsze miejsca i zyskały zdecydowanie więcej głosów niż pozostałe.

Respondenci typowali również sektory takie jak: automatyka budynkowa, przemysł spożywczy, a także energetykę (relatywnie niedużo wskazań) i sektor motoryzacyjny. Co ciekawe - nie pojawiły się tutaj zastosowania związane z handlem, punktami informacyjnymi, reklamą oraz aplikacje konsumenckie.

Powodem może być silne nastawienie ankietowanych dostawców na obsługę przede wszystkim sektora przemysłowego, jak też fakt, że do wielu z wymienionych zastosowań panele trafiają jako elementy większych systemów, które dostarczane są przez ich specjalizowanych producentów.

Daniel Sybilski

Amtek

  • Jakie są cechy charakterystyczne HMI i w którą stronę następuje rozwój tej grupy produktów?

Obecnie wspólną cechą paneli HMI jest duża liczba interfejsów komunikacyjnych. Do standardów należy obsługa portów szeregowych, Ethernetu i USB. Nie nowością, ale nadal rozwiązaniem mało popularnym jest wbudowany moduł Wi-Fi. Niewątpliwie spowodowane jest to większą przystępnością cenową modeli bez możliwości komunikacji bezprzewodowej.

Dominacja niskobudżetowych paneli operatorskich na rynku sprawia, że producenci mocno skupiają się na możliwościach przesłania gromadzonych danych do komputera klienta lub na integracji z rozwiązaniami IoT. Daje to możliwość obróbki nadesłanych informacji na jednostkach ze znacznie większą mocą obliczeniową.

Istnieją jednak rozwiązania łączące ze sobą dwa urządzenia, jakimi są HMI i sterowniki PLC. Takie urządzenia są korzystne dla klienta tylko pod względem ceny. W przypadku uszkodzenia jednostki cała aplikacja traci jednocześnie sterownik i interfejs komunikacyjny pomiędzy maszyną a operatorem. Dodatkowo moc obliczeniowa takich systemów jest znacznie mniejsza niż typowych modeli PLC, a i graficzne możliwości prezentowanych danych pozostawiają wiele do życzenia.

  • Co z funkcjonalnością sterowania wielodotykowego - czy jest to już w branży coś standardowego?

Funkcja multitouch należy już do standardów, lecz w małym stopniu wpływa na zainteresowanie klienta danym modelem. Większy wpływ ma polski interfejs, pomoc dystrybutora lub udostępniane podręczniki "pierwsze kroki".

Współczesnym trendem na rynku automatyki jest łączenie poszczególnych komponentów z telefonem komórkowym. Właśnie z tego powodu dużą zaletą jest wcześniej wspomniany wbudowany moduł Wi-Fi z access pointem. Dzięki niemu użytkownik ma możliwość utworzenia bezpośredniego i bezprzewodowego połączenia z panelem.

SYTUACJA NA RYNKU JEST KORZYSTNA

Rys. 4. Zmiany koniunktury na krajowym rynku HMI w bieżącej dekadzie

Jednym z głównych pytań, które zadajemy respondentom podczas tworzenia analiz rynkowych, jest to dotyczące wartości branży - tj. sprzedaży w sektorze omawianym w raporcie. Podawane wyniki mają charakter szacunkowy i są mniej lub bardziej rozbieżne między sobą - nie inaczej było tym razem.

Dostawcy paneli zapytani o wartość polskiego rynku HMI (roczną wartość sprzedaży) podawali różne kwoty, z których najniższą było 5 mln zł, a najwyższą - 150 mln zł. Większość wskazań zawierało się w przedziale pomiędzy 20 a 100 mln zł, przy czym mediana wyniosła 40 mln zł, zaś średnia dla wszystkich odpowiedzi - 53 mln zł. Są to wartości podobne do tych podawanych w raporcie cztery lata temu i niższe niż przed dwoma laty.

Rys. 5. Tendencje w zakresie koniunktury na krajowym rynku HMI

Jeżeli chodzi o ocenę sytuacji w branży, to przygotowaliśmy zestawienie obejmujące blisko dekadę i pięć raportów rynkowych (patrz rys. 4). Bieżące wyniki są zbliżone do tych sprzed dwóch lat i określić je można jako zdecydowanie pozytywne. Absolutna większość osób oceniła sytuację w branży jako dobrą, zaś jedynie zdaniem trzech respondentów jest ona słaba.

Omawiając tę statystykę, należy wspomnieć, że w każdym z przypadków badana populacja wynosiła około 50 firm, przez co przedstawione wyniki można uznać za dosyć miarodajne. Pozytywnie wyglądają również perspektywy na przyszłość (patrz rys. 5) - zdaniem ponad połowy ankietowanych trendy w zakresie koniunktury in plus.

CZEGO SZUKAJĄ ODBIORCY?

Rys. 6. Najważniejsze dla lokalnych klientów cechy HMI i komputerów panelowych

Na rysunku 6 przedstawiona została statystyka dotycząca najważniejszych dla krajowych odbiorców cech paneli. Owa lista stanowi pewnego rodzaju uśrednienie, bowiem inne będą cechy w przypadku mniejszych urządzeń, inne w zakresie dużych paneli i wyświetlaczy wielkoformatowych, również na odmienne zagadnienia zwracali będą uwagę producenci maszyn, a na jeszcze inne użytkownicy końcowi.

Podobnie jak dwa lata temu, tak też tym razem czołowe miejsca zestawienia zajęły: interfejsy i komunikacja (82% odpowiedzi), niska cena (71%) oraz kwestie związane z obudową i stopniem ochrony (66%). Do tematu interfejsów wracamy w kolejnym rozdziale, aczkolwiek już tutaj warto podkreślić ich rosnące znaczenie, co jest niewątpliwie pochodną popularyzacji Internetu Rzeczy oraz Przemysłu 4.0.

Na kolejnych miejscach listy znalazły się m.in.: parametry obrazu, marka urządzenia oraz wskazania związane ze współpracą z dostawcą - czas jej trwania oraz zapewniana przez firmę obsługa posprzedażna. Dla odbiorców HMI dosyć ważna jest też wydajność obliczeniowa urządzeń oraz posiadane przez nie certyfikaty. Z kolei dopiero na przedostatniej pozycji listy znalazł się interfejs wielodotykowy (spadek o około 20 p.p. w stosunku do badania sprzed dwóch lat). Poza tym ostatnim wyjątkiem mamy powtórkę statystyki sprzed dwóch lat.

Warto tutaj dodać, że istotny element oferty dostawców HMI, który jest komplementarny w stosunku do paneli operatorskich i innych wyświetlaczy, stanowi oprogramowanie. Może ono być częścią pakietów SCADA/HMI, aczkolwiek często występuje też w postaci samodzielnej lub wręcz jest elementem oprogramowania embedded.

Ostatni z przypadków dotyczy w szczególności mniejszych urządzeń, gdzie wymagane są jedynie podstawowe funkcje związane z wizualizacją, sterowaniem i komunikacją z systemem nadrzędnym. Coraz częściej spotykanym rozwiązaniem jest też użycie oprogramowania web-based, czyli dostępu poprzez przeglądarkę internetową, pracującą na panelu operatorskim (pełni on wtedy funkcję tzw. cienkiego klienta), do systemu SCADA będącego jednocześnie serwerem dla HMI.

Paweł Podsiadło

Astor

  • Jakie są cechy charakterystyczne HMI i jakie są innowacje w tym obszarze?

Panele operatorskie stosowane są najczęściej w aplikacjach przemysłowych z ukierunkowaniem na maszyny i urządzenia, które obsługiwane są bezpośrednio przez operatora. Do takich zastosowań wybierane są głównie wersje o przekątnych od 4 do 15".

Poza tą cechą od strony konstrukcyjnej ważne jest także dostosowanie urządzenia do pracy w trudnych warunkach środowiskowych, co realizowane jest poprzez wzmocnienie frontu aluminiową ramą i uzyskaniem stopnia ochrony obudowy co najmniej IP65. Istnieją również aplikacje, w których wymagana jest możliwość pracy w ujemnych temperaturach lub w miejscach, gdzie występują wstrząsy i wibracje.

Bardzo ważnymi elementami panelu są interfejsy komunikacyjne, które pozwalają na wymianę danych z urządzeniami automatyki i peryferyjnymi. Standardem jest już obsługa portów szeregowych, Ethernet i USB. Wielu producentów w cenie panelu udostępnia również drivery komunikacyjne - np. w przypadku urządzeń Astraada jest ich ponad 300, co pozwala na wymianę danych z praktycznie każdym systemem sterowania. Od strony technologicznej ważny stał się także zdalny dostęp do maszyny realizowany najczęściej w oparciu o protokół VNC lub standard HTML5.

Jeśli chodzi o innowacje, które pojawiają się na rynku (np. multi-touch), to klienci wybierają jednak częściej wersje standardowe, które są bardziej przystępne cenowo. Poszukiwany jest też polski interfejs oprogramowania konfiguracyjnego, bezpłatne aktualizacje czy rozbudowana biblioteka elementów graficznych.

Funkcje, które jeszcze kilka lat temu były oferowane w bardziej zaawansowanych systemach SCADA, teraz mogą być realizowane w przypadku panelu. Takimi są np.: alarmowanie, śledzenie produkcji, obsługa receptur, harmonogramy, aplikacje wielojęzyczne, makra (proste programy sterujące).

Wybierając panel, poza samym produktem warto sprawdzić, czy dostawca oferuje również wsparcie techniczne i szkolenia oraz elementy pozwalające na szybki start z urządzeniem - np. podręczniki "pierwsze kroki" czy informatory techniczne w języku polskim.

Prezentacje firmowe

Polecane

Nowe produkty

Zobacz również