Ngày nay, nhiều ứng dụng công nghiệp sử dụng Panel PC công nghiệp (PC all-in-one) và giao diện máy người (HMI) để thu thập, xử lý, lưu trữ hoặc trực quan hóa dữ liệu. Đây là hai phần cứng phổ biến trên sàn nhà máy. Trong bài viết này, Nexcom.vn sẽ chỉ ra một số điểm khác biệt giữa Panel PC và HMI.

1. Bảng điều khiển HMI

Trước tiên, hãy cùng xem bảng điều khiển của nhà điều hành HMI. HMI là phần cứng được xây dựng có mục đích, truyền thông qua một giao thức giao tiếp được xác định trước với PLC. Bạn có thể nghĩ về chúng như một màn hình cho PLC, nhưng có những trường hợp sử dụng khác. HMI cũ sử dụng các giao thức giao tiếp nối tiếp như Modbus RTU, Profibus hoặc DeviceNet. Các thế hệ HMI mới hơn sử dụng các giao thức truyền thông dựa trên Ethernet như Modbus TCP, Ethernet/IP, Profinet hoặc OPC DA/UA.

HMI thường là độc quyền, vì chúng được thiết kế để chỉ hoạt động liền mạch với các PLC và thiết bị được chọn từ cùng một nhà cung cấp, hoặc những nhà cung cấp lớn. Kết nối của bên thứ ba có thể là một thách thức, tùy thuộc vào mức độ tốt hoặc bị hạn chế của một trình điều khiển nhất định đã được tích hợp vào phần firmware HMI. Nó chắc chắn không phải là tất cả các mô hình PLC/hoặc giao thức truyền thông đều được hỗ trợ liền mạch trong phần mềm thiết kế HMI cần thiết.

Ngoài ra, HMI truyền thống thường chỉ tương thích với phần mềm thiết kế HMI dành riêng cho nhà sản xuất. Điều này khóa người dùng vào một nhà sản xuất. Đối tượng bị phụ thuộc vào nhà sản xuất, nhưng nó có thể không thuận lợi cho người dùng.

Vô số các gói phần mềm thiết kế HMI có sẵn trên thị trường thường không tương thích với nhau. Điều này có nghĩa là bạn không thể chuyển các dự án trực quan HMI từ Nhà cung cấp A sang Nhà cung cấp B. Nếu bạn muốn chuyển dự án HMI của mình, bạn sẽ phải tạo lại ứng dụng trực quan hóa của mình từ đầu. Điều đó làm tăng chi phí và thời gian phát triển; Chưa kể, nó làm phức tạp khía cạnh hỗ trợ sau khi triển khai hệ thống tự động hóa.

HMI thường bao gồm các kích thước màn hình nhỏ hơn từ khoảng 4” - 12”, nhưng các nhà sản xuất HMI cũng cung cấp kích thước màn hình lớn hơn để phù hợp với các ứng dụng cao cấp. HMI truyền thống chủ yếu sử dụng công nghệ chạm điện trở cũ hơn chỉ cho phép hoạt động đơn. Nếu bạn thích điều khiển cử chỉ như Swiping hoặc Pinch-Zooming hoặc nhiều khả năng cảm ứng, bạn cần HMI có màn hình cảm ứng điện dung (màn hình PCAP).

Hãy nhớ rằng càng nhiều tính năng bạn thêm vào HMI, nó càng gần với bộ tính năng và giá của IPC. Trong trường hợp này, lợi thế chi phí của HMI so với PC công nghiệp giảm xuống một điểm,  do có thể chuyển khái niệm trực quan sang hệ thống dựa trên IPC tốt hơn.

HMI truyền thống là những phần cứng được xây dựng có mục đích có hệ điều hành nhỏ, footprint nhỏ. Nhược điểm là bạn không thể cài đặt bất kỳ phần mềm nào trên chúng, vì nhà sản xuất đã khóa hệ điều hành tại nhà máy và thường chỉ cung cấp thời gian chạy cho phần mềm trực quan hóa.

HMI thường sử dụng các bộ xử lý chậm hơn, vì chúng không cần “dự trữ”, để phù hợp với các nhiệm vụ hoặc gói phần mềm khác. Nhà sản xuất HMI cần cân bằng chi phí sản xuất với hiệu suất cần thiết trong thiết kế phần cứng của họ để hoàn thành nhiệm vụ.

HTML5 web panel

Một số HMI mở mới hơn, chẳng hạn như HTML5 web panel, khá gần ranh giới giữa HMI và IPC, vì chúng không còn dựa vào các giao thức truyền thông cụ thể hoặc các mô hình PLC. Chúng sử dụng giao thức HTML5 mở và chỉ cần kết nối với máy chủ web thông qua địa chỉ IP, giống như cách trình duyệt web trên máy tính sẽ kết nối với trang web. Điều này cho phép kết nối của các bảng web này không chỉ với PLC mà còn với các thiết bị khác với máy chủ web tích hợp.

2. Panel PC công nghiệp | Panel PC All-in-one

Máy tính trên sàn nhà máy không còn xa lạ, và có thể thay thế hoàn toàn PLC và HMI truyền thống. Lợi ích của Panel PC có thể kể đến như: có thể hoạt động như một bộ điều khiển logic, bộ tập trung dữ liệu hoặc giao diện trực quan cho người vận hành (HMI). Điều này làm giảm chi phí và tăng hiệu suất và khả năng.

Panel PC công nghiệp trên ứng dụng sản xuất

IPC có sức mạnh xử lý nhiều hơn, nhiều bộ nhớ hệ thống (RAM) và thường có không gian lưu trữ lớn hơn nhiều. Ưu điểm lớn nhất của chúng cũng là bất lợi tiềm năng lớn nhất. Chúng có một hệ điều hành mở có thể dễ bị tấn công bởi virus, phần mềm độc hại.

Hệ điều hành ngày nay được lựa chọn cho sàn nhà máy là Windows 10 IoT, là phiên bản cấp công nghiệp của Windows 10. Mặc dù có thể trông giống như phiên bản Windows 10 văn phòng, nó sẽ loại bỏ một số thành phần thường không cần thiết trên sàn nhà máy, chẳng hạn như gaming, cửa hàng Microsoft hoặc Cortana.

Do đó, Windows 10 IoT có lợi ích khi đi kèm với footprint/kích thước nhỏ hơn cho HĐH, cho phép nó phù hợp với các thiết bị lưu trữ lớn nhỏ hơn và giá thấp hơn. Đây là một khía cạnh quan trọng, vì các ứng dụng công nghiệp thường đòi hỏi các thiết bị lưu trữ lớn ở trạng thái rắn, đắt tiền hơn. Phiên bản IoT cũng cung cấp các tiện ích khác. Nó có thể được cấp phép trước từ nhà sản xuất IPC, loại bỏ sự cần thiết phải kết nối IPC với Internet để hoàn thành quy trình đăng ký Windows. Một lợi thế khác của phiên bản IoT là nó cung cấp cho người dùng kiểm soát hoàn toàn các bản cập nhật hoặc để tắt chúng vĩnh viễn.

Các hệ thống IPC cũ hơn vẫn có thể chạy Windows 7; Tuy nhiên, điều này không được khuyến nghị cho các hệ thống mới vì HĐH Windows 7 không còn nhận được các bản cập nhật, hoặc bản sửa lỗi bảo mật từ Microsoft. Điều này sẽ làm cho các hệ thống như vậy rất dễ bị virus, nhiễm phần mềm độc hại nếu được kết nối với Internet mà không được bảo vệ thích hợp như Firewall phần cứng bổ sung.

Giống như với bất kỳ hệ điều hành mở nào, bạn có thể tự do cài đặt bất kỳ loại phần mềm nào từ bất kỳ loại nhà cung cấp nào trên Panel PC. Một lần nữa, điều này có thể gây ra rủi ro bảo mật nếu phần mềm độc hại hoặc virus sẽ tìm đường vào IPC thông qua USB Stick hoặc Internet. Vì vậy, một phần mềm và bảo vệ phần cứng tốt nên được áp dụng và thường xuyên được xem xét và cập nhật.

Panel PC All-in-one sử dụng CPU hiệu suất cao hơn và thường có kích thước màn hình lớn hơn HMI truyền thống. Các màn hình lớn hơn cho phép nhiều dữ liệu được hiển thị cùng một lúc hoặc có thể giúp người vận hành dễ dàng nhìn thấy dữ liệu. Các giao diện đa dạng, chẳng hạn như các cổng Ethernet kép, nhiều USB hoặc cổng serial cho phép kết nối nhiều phần cứng hơn và giúp các ứng dụng mở rộng trong tương lai dễ dàng hơn so với HMI truyền thống.

Rõ ràng, các thay đổi trong kích thước hiển thị, độ phân giải hoặc tỷ lệ khung hình cần được xem xét vì chúng có thể tác động đến cách hiển thị dữ liệu trên màn hình.

Mặc dù một số dữ liệu phân tích có thể được hiển thị thông qua đám mây, nhưng bất kỳ dữ liệu máy quan trọng nào cũng cần được hiển thị trên một HMI hoặc IPC cấp công nghiệp chuyên dụng, được cài đặt vĩnh viễn và theo quan điểm của người vận hành. Điều này làm tăng thời gian hoạt động của máy và cũng là một tính năng an toàn để bảo vệ máy. Tuy nhiên, máy tính bảng và các thiết bị di động khác có thể được sử dụng ngoài HMI/IPC cố định, ví dụ: cho giám sát từ xa.

Phần cứng công nghiệp, cho dù đó là một HMI hay IPC, cũng được thiết kế cho môi trường khắc nghiệt hơn và cung cấp bảo vệ cơ học hơn chống lại sốc, rung hoặc biến động nhiệt độ.