¿Qué es un sistema HMI?

Un sistema HMI (Human Machine Interface) es una interfaz de usuario que permite comunicar una máquina con un ser humano. Con el uso de un sistema HMI se facilita la comunicación entre la máquina y el operador, con el fin de que éste pueda ejecutar sus tareas correctamente con mayor comodidad y de forma rápida.

Es un sistema que nos permite interactuar con la máquina, con el proceso, con la información, con la operación, con la industria, con las personas, etc. Además, nos permite controlar totalmente la información, es decir, los datos que queremos recibir. También, nos permite interactuar con los procesos de una manera más sencilla, a través de una interfaz que es la pantalla.

Funciones principales de un sistema HMI

Un sistema HMI nos va a permitir tener una monitorización de una manera más eficiente de acuerdo a las necesidades que tengamos y a las necesidades de nuestros clientes. Tomando en cuenta que el sistema es uno de los factores más importantes para que un proceso funcione.

¿Quién puede usar un sistema HMI?

La plataforma que utilizamos es de tecnología muy avanzada, de fácil manejo y que le permitirá a cualquier persona, independientemente de su área de trabajo o su especialización, conseguir un resultado perfecto.
Es fácil de utilizar porque, pese a ser una plataforma de tecnología muy avanzada, cuenta con una interfaz clara y fácil de entender para un operario.

Requisitos que debe tener una máquina para ser controlada por un sistema HMI

Todo sistema HMI debe conectarse a una máquina, puede ser una máquina programada para funcionar de manera automática o una máquina programada para funcionar bajo la intervención de una persona. En el primer caso, la máquina debe tener una interfaz de control, por lo general el bus de campo o el bus de serie. En el segundo caso, la máquina debe tener unas salidas de señal o contactos de mando que puedan ser controlados desde el sistema HMI.

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El bus de campo es una interfaz de control para diversos dispositivos dentro de un sistema. El bus de campo, utiliza unos mensajes de comunicación como base para intercambiar información entre diversos dispositivos. Hasta ahora, existen dos tipos: el bus de campo estándar y el bus de campo industrial.

Para que un sistema HMI sea utilizado para controlar una máquina, es necesario que la máquina esté en comunicación con el bus de campo. En el pasado, esto se lograba instalando una tarjeta de comunicaciones en el PC o en la máquina. Mediante un adaptador se conectaba al bus de campo.

Sin embargo, actualmente es posible que los puertos serie y Ethernet del PC o la máquina sean capaces de manejar el bus de campo. En este caso, el adaptador puede ser eliminado y la máquina puede enviar y recibir mensajes de comunicación con el bus de campo a través del puerto serial o Ethernet del PC o la máquina.

Tipos de HMI o Interfaces Hombre-Máquina

Las interfaces hombre-máquina se pueden presentar en diferentes formatos, desde pantallas en máquinas y monitores de ordenador, hasta pantallas táctiles y dispositivos inteligentes. Independientemente de su formato o de los términos que se utilicen para referirse a ellas, su finalidad es brindar información sobre la máquina de su desarrollo de procesos productivos y de rendimiento.

La información que se recibe de las máquinas se distribuye en dos grandes clases: información estadística y información de control. Estas dos clases de información pueden sintetizarse en una única, la información de supervisión, que recoge la información estadística y de control y proporciona una visión global del sistema.

 

Pantallas de monitorización

Las interfaces Hombre-Máquina de tipo pantallas de monitorización, son sistemas que reconocen el lenguaje de programación de la máquina y proporcionan una representación gráfica de la misma.

Usando una pantalla de monitorización se puede obtener una representación gráfica de la máquina y se puede controlar su funcionamiento a través de los comandos de programación.

Existen una amplia variedad de interfaces HMI que permiten el control de la máquina desde una pantalla, que puede ser de un ordenador o un dispositivo móvil. Las principales utilizadas en el sector son las pantallas táctiles y los terminales de acceso remoto (TAR).

Pantallas táctiles

Son pantallas que presentan información mediante la interacción directa con el usuario, es decir, el usuario toca la pantalla para seleccionar el menú, el botón, etc. El uso de estos accesorios ha ido en aumento en los últimos años, debido al gran desarrollo de los sistemas informáticos, además su uso es muy cómodo y efectivo.

Terminales de acceso remoto (TAR)

Son terminales de computadora que permiten conexiones remotas a una red de área local (LAN), para que un usuario pueda acceder a la red desde cualquier lugar donde se encuentre. Se utilizan para realizar trabajos de oficina desde la casa o el trabajo.

Estas interfaces son de uso muy frecuente en los procesos de control de proyectos industriales, ya que permiten acceder a las máquinas desde cualquier lugar del mundo. Estas herramientas se denominan comunicaciones de datos o herramientas de comunicación, las cuales tienen como finalidad la de permitir la comunicación entre máquina y persona.

 

Ventajas y beneficios de un sistema HMI (Human-Machine Interface)

El HMI, como hemos comentado anteriormente, se encarga de presentar de forma fácil de entender la información necesaria para la correcta operación de una máquina, por ejemplo: la temperatura de un proceso en una fábrica, la presión de unas bombas, la cantidad de energía consumida en una instalación, etc.

El sistema HMI facilita el acceso al control de la máquina por parte de un ser humano, éste puede controlar la máquina de forma fácil, rápida y segura.

A diferencia de otros sistemas, el sistema HMI ofrece la ventaja de poder acceder a la información de la máquina simultáneamente desde varios lugares, por ejemplo, desde diferentes puestos de control de la máquina.

Fácil y seguro acceso al control de la máquina

Los sistemas HMI permiten a los operadores conocer la información de las distintas partes de la máquina, es decir, indicadores, estado de la máquina, etc.

Facilidad de uso de los sistemas HMI

Uno de los beneficios principales de los sistemas HMI es que el usuario no necesita una gran capacitación especializada para ser capaz de operar correctamente la máquina. El usuario no necesita una gran capacitación especializada para ser capaz de operar correctamente la máquina a través del sistema.

Comunicación entre la máquina y el operador

Un sistema HMI es una interfaz entre el usuario y la máquina, que permite la comunicación entre ambos a través de una interfaz gráfica de tipo táctil como tablets, smartphones o una estación fija junto a la máquina.

Gestión de la información de la máquina

Gracias al HMI es posible obtener la información de la máquina en tiempo real y realizar operaciones específicas con estos datos.
A través del proceso de control y la comunicación entre la máquina y el operador, el sistema HMI permite al operador realizar una gestión óptima de la máquina.

Aplicaciones de los sistemas HMI en la industria actual

Los sistemas HMI son utilizados para la gestión de máquinas industriales, control de procesos industriales, control de instalaciones industriales, control de sistemas industriales, etc.

Ejemplo de aplicación: Sistema HMI

Una aplicación de sistema HMI lo podemos ver en las plantas de proceso de gas natural, donde el sistema HMI se encarga de controlar y gestionar la distribución del gas natural, desde la adquisición de la materia prima hasta la venta del producto final.Algunas de las aplicaciones de los sistemas HMI actuales son:

Control de temperatura

Para el control de temperatura, se utilizan técnicas de control PID (Proportional, Integral, Derivative) y otros métodos. Los sistemas HMI pueden ayudar a los usuarios a mantener la temperatura controlada, indicando al usuario los parámetros básicos de control de temperatura, como pueden ser: el valor de referencia de temperatura, la diferencia de temperatura, la velocidad de ajuste de temperatura, etc.

Control de nivel

El control de nivel se lleva a cabo por medio de la medición de la altura del líquido. Y puede ser medido por medio de varios métodos y técnicas, como puede ser la medición de nivel por ultrasonido, la medición de nivel por fibra óptica, etc.
En el caso de la medición de nivel por fibra óptica, el sistema HMI permite operar con una gran facilidad y comodidad. El sistema HMI permite a los usuarios conocer el nivel del líquido, la diferencia de nivel, la velocidad de ajuste de nivel, etc.

Control de presión

El control de presión se lleva a cabo por medio de la medición de la presión de un sistema. Y puede ser medido por medio de varios métodos, como puede ser la medición de presión por ultrasonido, la medición de presión por fibra óptica, etc.
En el caso de la medición de presión por fibra óptica, el sistema HMI permite operar con una gran facilidad y comodidad. El sistema HMI permite a los usuarios conocer la presión del sistema, la diferencia de presión, la velocidad de ajuste de presión, etc.

¿Cómo elegir correctamente un HMI?

En la actualidad, un HMI (Human Machine Interface) es un elemento básico en todos los sistemas industriales de producción o automatización y permite operar y controlar los procesos de manera más eficiente y segura. Para ello, se debe elegir una interfaz que sea fácil de operar, que resuelva cualquier problema de seguridad de forma óptima y que tenga un diseño que evite distracciones.

El desarrollo de un HMI debe basarse en un proceso de ingeniería de la interfaz de usuario, por lo que no hay que pasar por alto esta fase de desarrollo. Esto reducirá el tiempo y costes de desarrollo del producto y, además, permitirá al cliente utilizar el producto de forma más eficiente desde el principio.

Cuando se desarrolla un sistema de control industrial, el proceso de ingeniería de la interfaz de usuario puede comprender los siguientes pasos:

  • Definir las necesidades del usuario.
  • Analizar los requerimientos.
  • Diseñar la estructura de la interfaz de usuario.
  • Diseñar el aspecto de la interfaz de usuario.
  • Implementar la interfaz de usuario.

Además, un buen HMI precisa de una buena estructura que recoja todas las necesidades del usuario. Por ejemplo, un HMI puede tener un panel TFT para mostrar datos, un teclado para introducir datos e indicaciones, una pantalla de visualización de datos, una pantalla de visualización de alarmas, una pantalla de visualización de estado y una pantalla de visualización de la configuración del producto.

Fases para elegir un HMI sin precipitarse

Fase 1

El diseño de una interfaz de usuario, en el que se han de considerar aspectos como la ergonomía, la funcionalidad, la estética y la tecnología, puede ser un proceso complejo, que requiere comprender la funcionalidad, la ergonomía y la presentación en una sola pieza. Es una tarea compleja, pero no imposible, y hay que planificar bien las fases de desarrollo.

Fase 2

En la segunda fase del proceso de ingeniería de la interfaz de usuario, es necesario realizar un estudio para definir la estructura de la interfaz de usuario. Este aspecto se debe planificar con cuidado; es importante tomar en consideración todos los aspectos del sistema de control industrial. Por ejemplo, se debe considerar cómo se puede llevar a cabo el mantenimiento de forma más eficiente, cómo se debe transmitir la información de forma óptima y cómo se debe proveer de información de la configuración del producto.

Fase 3

En la tercera fase del proceso de ingeniería de la interfaz de usuario, se debe diseñar el aspecto de la interfaz de usuario. Por ejemplo, en el panel TFT se debe incluir una imagen previsualizada de cada zona y una indicación de la ubicación y el nombre de las funciones de cada zona. En algunos productos, es preciso incluir una indicación de los elementos conectados y de los niveles de tensión, así como cualquier información necesaria a los trabajadores. En este caso, se debe considerar cómo se puede mostrar los datos de forma clara y útil.

Fase 4

En la cuarta fase del proceso de ingeniería de la interfaz de usuario, se debe diseñar la implementación de la interfaz de usuario. Esta fase requiere una búsqueda de la mejor manera de presentar los datos y las funciones de la interfaz de usuario. Por ejemplo, se debe considerar cómo los datos deben ser almacenados de forma más eficiente y cómo se deben presentar de forma óptima.

¿Elegir HMI o Sistema SCADA?

Mientras que un sistema HMI está orientado a la monitorización y el control de una máquina en particular, mediante una interfaz gráfica como una pantalla táctil o un Panel PC, un software SCADA es un sistema de más alto nivel con las mismas prestaciones que un HMI pero orientado a toda una infraestructura, no solo a una máquina. Además de la monitorización y el control, un sistema SCADA ofrece otras aplicaciones con el fin de tener una visión global de todas las instalaciones y tomar mejores decisiones en cuanto a la producción: gestión de alarmas, historización o registro de variables en bases de datos, informes, integración con otros sistemas industriales y de gestión, y mucho más.

Por otro lado, es muy común confundir un HMI con un cliente del SCADA. De hecho, en muchos proyectos los HMIs son exactamente clientes de monitorización y control del SCADA, ubicados junto a cada máquina a lo largo de toda la infraestructura. Si bien es cierto que los conceptos se pueden solapar, la diferencia principal radica en que el HMI es un sistema autónomo, mientras que los clientes del SCADA dependen del servidor del SCADA ubicado en cualquier otro punto de la red de planta. Si el servidor cae o si se pierde la comunicación entre los clientes y el servidor, las aplicaciones de visualización y control en los clientes dejan de funcionar.

¿Qué sistema es más adecuado para mi proyecto?

Entonces, ¿cuál es el más adecuado para tu proyecto? Lo más común es disponer de ambos sistemas, aunque esencialmente depende de la arquitectura de comunicaciones, del presupuesto, de la calidad de las redes, de la criticidad de cada máquinas y de la necesidad de estandarizar la visualización, entre otras variables.

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