Панельные компьютеры и панели оператора (HMI) – что выбрать?

Промышленный компьютер и панель оператора (HMI): пожалуй, их можно сравнить с братьями близнецами. При всем своем внешнем сходстве, на деле это разные устройства, у каждого свои особенности и предназначение. Хотя, точно так же как и братья, они имеют и много общего. Итак, в чем же их различия, недостатки и преимущества, и что лучше выбрать – HMI или панельный компьютер?  Об этом нам рассказал руководитель отдела автоматизации ООО «ФАМ-Электрик» Денис Мельников.

- Денис, оказывается, многие ошибочно полагают, что операторская панель (HMI) и панельный компьютер – одно и то же. Расскажите, что у них общего и в чем разница между этими двумя типами устройств?

Если все упростить и обобщить, то панель оператора тоже можно назвать компьютером. Ведь она работает точно по такому же принципу: у нее имеется процессор, оперативная память. HMI также подключается к COM-порту или Ethernet-разъему промышленного контроллера (ПЛК) и применяется для сбора, обработки и визуализации данных, управления оборудованием и системами автоматизации и т.д.

В большинстве случаев одинаков и способ их крепления – «в щит». То есть, панель или компьютер монтируется в прямоугольное отверстие в электрошкафу, а с внутренней стороны фиксируется крепежными элементами. Кстати, вся без исключения продукция Weintek, Cincoze, Aplex, которую можно приобрести в компании «ФАМ-Электрик», отличается степенью пылевлагозащиты, как минимум, IP65 по фронту. Достигается это благодаря резиновому уплотнителю с лицевой стороны устройств. Словом, ни пыль, ни влага, ни даже брызги воды не страшны вмонтированным в электрошкаф изделиям. Также все предлагаемые устройства имеют безвентиляторную систему охлаждения. 

Однако ключевая особенность промышленного компьютера в том, что он оснащается процессором Intel (или другим PC-совместимым аналогом, в частности, AMD) и находится под управлением полноценной операционной системы. Такое устройство отличается от обычного ПК лишь панельным исполнением, сенсорным дисплеем, защитными свойствами и комплектующими промышленного класса, характеризующимися повышенной надежностью. На него можно установить любую операционную систему – Windows 7, 8, 10, Linux и т.д., интернет-браузеры, сколько угодно необходимых софтов (например, SCADA-системы, MES-системы, SAR R/3 и т.д.). Можно проигрывать видео- и аудиофайлы. В общем, доступны все функции обычного персонального компьютера. Помимо прочего, эти устройства обладают более высокими техническими характеристиками в целом.

В свою очередь, у панелей оператора – бюджетные процессоры, которые не поддерживают традиционный софт, совместимый с «электронным мозгом» Intel или AMD. Еще один важный нюанс: HMI управляются лишь собственным программным обеспечением. В случае с продуктами фирмы Weintek, ставшей одним из лидеров в данном сегменте, это передовое ПО собственной разработки EasyBuilder. И установить на операторскую панель какое-либо дополнительное ПО (например, ту же SCADA-систему), к сожалению, нельзя.

-  Получается, что панельные компьютеры предоставляют потребителю большую свободу действий. В чем же плюсы HMI?

На самом деле, плюсов масса. Во-первых, это более привлекательная стоимость. Например, панель оператора Weintek  MT8050iE  с диагональю дисплея 4,3" стоит чуть более 250 долларов США. Еще один «козырь в рукаве» HMI – это чрезвычайная легкость подключения, программирования и эксплуатации. Любой инженер АСУ ТП безо всяких затруднений сможет подключить такое устройство к промышленному контроллеру и произвести все необходимые настройки. А вышеупомянутая программа EasyBuilderпозволяет создавать даже сложные проекты, содержащие до 2000 окон, более 10000 переменных.

К слову, панели оператора Weintek по умолчанию совместимы с большинством существующих на сегодняшний день ПЛК: тайваньскими специалистами разработаны драйвера более чем к 250 промышленным контроллерам. Это уже впечатляющий результат, но останавливаться на нем никто не собирается – работа по анализу рынка контроллеров и созданию все новых протоколов продолжается непрерывно.  

- Но все же, возможности HMI диктует собственный софт. Не означает ли серьезные ограничения в плане функционала?  

Вовсе нет. Напротив, операторские панели Weintek – это настоящий кладезь высоких технологий. Так, они оснащаются Ethernet-разъемами, через которые обеспечивается удаленное подключение к ним с любого компьютера или смартфона посредством специальных приложений. Есть функция Data  Sampling (сохранение данных): любой параметр можно непрерывно сохранять в памяти HMI либо на USB-накопителе и анализировать. Имеется и журнал событий, также всегда доступный для анализа.

Развивает Weintek и облачные технологии. Например, функция EasyAccess 2.0, доступная почти на всех HMI этого производителя, предоставляет защищенный удаленный доступ к устройству через Интернет пользователям, находящимся в локальной сети предприятия или подключенным через 3G, 4G-роутер. При этом не требуются выделенный cтатический IP-адрес для каждой панели оператора, сложные настройки маршрутизации и т.д.

Эта целая разветвленная инфраструктура, которая состоит из нескольких специальных серверов в Европе и Китае, являющихся своеобразным мостом между HMI и пользователем. При включении питания и входе в Интернет панель оператора автоматически устанавливает соединение с одним из таких серверов. К нему же подключается и пользователь с любого ноутбука, смартфона или планшетного компьютера при помощи установленного приложения.

Необходимо лишь зарегистрировать вашу операторскую панель на сервере EasyAccess 2.0. Затем вы просто запускаете приложение, и вам доступен перечень всех записанных на ваш аккаунт устройств. Вы также видите статус панелей – онлайн или офлайн. Если операторская панель онлайн (то есть, на нее подано питание и она в сети Интернет), то простым двойным нажатием на нее в списке вы моментально устанавливаете удаленное защищенное соединение и можете управлять устройством.

Стоит отметить, что регистрация на сервере EasyAccess 2.0 обойдется вам в 50 долларов США, однако это единовременная выплата. Далее на протяжении всего жизненного цикла HMI оно обслуживается безо всякой абонентской платы. Технология очень удобна и пользуется колоссальной популярностью: только в этом году мы активировали в инфраструктуре EasyAccess 2.0 более 100 панелей оператора.

Но и это далеко не все инновации. В начале 2016 года в большинство серий продукции Weintek был внедрен передовой протокол МQТТ, с помощью которого осуществляется публикация данных с устройства на удаленный сервер. Не так давно тайваньская компания научила свои HMI работать по протоколу KNX net/IP – это технологичное решение для автоматизации зданий.

Среди последних заметных новшеств – VNC-клиент для операторских панелей, позволяющий нескольким HMI получать изображение с сервера, содержащего весь софт. И если проект изменяется на сервере, все это сразу же фиксируется на панелях оператора и не нужно их перепрошивать. А некоторые модели – например, МТ8103iЕ – имеют встроенный Wi-Fi. Через него очень легко произвести беспроводное подключение панели к ПЛК, EA 2.0 и другим поддерживающим Wi-Fi устройствам.

- Но при этом промышленные компьютеры также неизменно пользуются большим спросом. Видимо, с некоторыми задачами под силу справиться только таким устройствам?

Разумеется. Например, промышленный компьютер незаменим в том случае, если требуется установка каких-либо дополнительных специализированных программ. Как мы уже упомянули, возможности ПО EasyBuilder, под управлением которого находятся панели Weintek, крайне широки. Но в промышленной автоматизации зачастую не обойтись без SCADA-cистем, применяемых для сбора, обработки и управления данными, систем управления высшего уровня (MES, ERP) и т.д.

Притом панельные компьютеры нередко служат не только для управления оборудованием, но и для учета произведенной продукции, затраченных ресурсов. В этом случае на них устанавливаются программы учета, такие как SAP R/3 (SAP ERP).  Также любое такое устройство способно само стать сервером, на нем можно создавать и сохранять базы данных с изображениями.

Еще одно преимущество – возможность установки интернет-браузера. Это крайне важно, так как некоторые современные ПЛК по умолчанию имеют встроенный веб-сервер, на котором и осуществляется визуализация. К сожалению, панели оператора Weintek пока не оснащаются браузером и, соответственно, не могут подключаться к таким серверам.

Кроме того, панельные компьютеры, в отличие от панелей оператора, имеют так называемые слоты расширения: Mini PCIe и PCIe. Они существенное увеличивают перечень устройств, которые можно подключить к компьютеру.

Другая сильная сторона промышленных компьютеров Cincoze, Aplex и других в том, что они доступны как с резистивными, так и с емкостными сенсорными дисплеями (HMI производятся только с резистивными экранами). А, как известно, лишь емкостной сенсор предполагает антивандальное исполнение – с толстым закаленным стеклом, которому не страшен даже тяжелый гаечный ключ.

- А если пользователю необходимы возможности, которые предоставляет только промышленный компьютер, но при этом он ищет бюджетный вариант, что может предложить ООО «ФАМ-Электрик»?

Пожалуй, оптимальный выбор в таком случае – промышленные компьютеры Aplex ARMPAC под управлением Windows CE 7.0 (Windows Embedded Compact 7). Это «облегченная» версия операционной системы от компании Microsoft – ОС реального времени, основное назначение которой заключается в предоставлении необходимого и достаточного набора функций для работы на конкретном аппаратном оборудовании. Главные достоинства Windows CE 7.0 в том, что она может работать на различных микропроцессорных архитектурах (поддерживает x86, SuperH, ARM) и оптимизирована для устройств с небольшим объемом памяти и скромными техническими характеристиками. В частности, очень часто она применяется на компактных изделиях, таких как всевозможные навигаторы.

Думаю, Aplex ARMPAC  можно считать своеобразным промежуточным звеном между панелью оператора и промышленным компьютером. Ведь в понимании большинства пользователей последний должен быть оснащен процессором компании Intel и полноценной версией Windows. Тогда как у Aplex ARMPAC- бюджетный «электронный мозг» TI-AM3354, ARM Cortex A8 1ГГц, а управляется он «облегченной» версией ОС. Возможности таких устройств существенно уступают традиционным компьютерам (с обычной операционной системой от Microsoft), ведь с Windows CE 7.0 совместим только специализированный софт, количество которого сильно ограничено.

В то же время  Aplex ARMPAC предоставляет гораздо б?льшую свободу действия, чем операторские панели. В частности, его можно программировать, как любой ПК, использовать Microsoft Visual Studio, создавать базы данных и т.д. Немаловажно, что существуют SCADA-системы, совместимые с Windows СE 7.0. Также на Aplex ARMPAC  можно установить интернет-браузер с поддержкой HTML 5.0. Это самая последняя спецификация HTML, на которой работают некоторые SCADA-системы.

Кстати, многие современные промышленные контроллеры европейских производителей, также поддерживающие спецификацию HTML 5.0, программируются единой системой софта CODESYS. Сегодня она стремительно набирает обороты, приобретая все большую популярность. Последняя версия CODESYS создает визуализацию на вэб-сервере, встроенном в ПЛК. Соответственно, любое электронное устройство, на котором установлен браузер с поддержкой HTML 5.0, способно подключиться к этой системе и получить доступ к визуализации CODESYS. И Aplex ARMPAC  дает пользователю такую возможность, а операторские панели – нет. При этом по стоимости эти компьютеры сопоставимы с панелями оператора. Ведь Windows СE 7.0 не только сама по себе отличается невысокой ценой, но и позволяет существенно сэкономить на «железе».

Серия включает устройства с диагональю монитора 5,6", 7", 8", 10,1" и 12,1". Разумеется, такие компьютеры обладают пылевлагозащитой по фронту IP65, безвентиляторной системой охлаждения и всеми необходимыми коммуникационными интерфейсами – COM, USB и т.д.

- Не могли бы вы кратко резюмировать вышесказанное?

В общем, как у операторских панелей, так и у промышленных компьютеров есть свои плюсы и минусы. Главные достоинства первых – привлекательная стоимость, простота подключения и программирования, самая широкая совместимость с существующими промышленными контроллерами (более 250 драйверов). Вторые привлекают возможностями полноценного ПК.

Кстати, зачастую эти два типа устройств отлично дополняют друг друга в одной автоматизированной среде. Например, в одной из предыдущих публикаций мы говорили о системах диспетчеризации электросетей, в которых операторские панели применимы непосредственно на сетевых объектах (подстанциях и т.д.), а панельные компьютеры – в узловых пунктах управления и автоматизации.

 

Беседовал Павел Канаев