Cấu trúc giao diện HMI máy tự động hóa tiêu chuẩn

Chào mừng bạn đến với chuỗi bài viết hướng dẫn thiết kế HMI. Trong bài viết này, tôi sẽ chia sẻ với các bạn cấu trúc một file dự án HMI tiêu chuẩn bao gồm những trang giao diện và chức năng của chúng như thế nào. Nắm vững nội dung này bạn sẽ biết cách thiết kế giao diện HMI chuyên nghiệp cho bất kì máy tự động hóa nào.

1. Cơ bản về HMI

HMI (Human Machine Interface): là thiết bị (thường là màn hình cảm ứng) cho phép người vận hành kết nối, giám sát dữ liệu và điều khiển máy móc, hệ thống tự động hóa.

Ví dụ giao diện HMI điều khiển máy tự động hóa

Một hãng thông dụng thường gặp:

• Weintek
• Mitsubishi: GOT1000, GOT2000
• Proface
• TOP
• Delta
• Siemens
• Inovance
• Omron
• Panasonic

Một số loại HMI thông dụng trong các máy tự động hóa

2. Cấu trúc giao diện HMI tiêu chuẩn

Giao diện HMI tiêu chuẩn bao gồm các trang màn hình chức năng chính dưới đây:

• Overlay Screen (Background): trang màn hình lớp phủ, dùng làm khung giao diện tiêu chuẩn
• Auto Screen: trang màn hình chính của máy
• Manual Screen: trang màn hình điều khiển chế độ bằng tay
• Teach Screen: trang màn hình cài đặt chuyên sâu thông số vận hành của máy
• Data Screen: trang màn hình theo dõi dữ liệu
• I/O Screen: trang màn hình theo dõi tình trạng các tín hiệu vào/ra của máy
• Alarm Screen: trang màn hình lưu lịch sử lỗi máy

Lưu ý: tài liệu hướng dẫn này áp dụng cho HMI Weintek, với HMI hãng khác cách thức thiết kế hoàn toàn tương tự. Với những máy kiểm soát nghiêm ngặt người vận hành cần thiết kế thêm trang Operation Log lưu lịch sử thay đổi các thông số máy

Ví dụ trang màn hình điều khiển máy chế độ tự động Auto Screen

3. Quy trình thiết kế HMI cho dự án

Quy trình thiết kế HMI bao gồm 9 bước dưới đây:

• Chuẩn bị file địa chỉ vùng nhớ: file quy định địa chỉ vùng nhớ bit, thanh ghi gắn vào các đối tượng trên HMI.
• Tạo dự án và cấu hình kết nối: đây là bước quan trọng mapping chính xác địa chỉ vùng nhớ trong PLC và địa chỉ các object trên HMI. Cần xem tài liệu hướng dẫn kết nối HMI của hãng với các loại PLC khác nhau
• Thiết kế trang Background: thiết lập khung giao diện tiêu chuẩn của các trang màn hình, đảm bảo sự đồng nhất và hạn chế số lượng đối tượng trên cùng 1 lớp của trang màn hình hiện tại.
• Thiết kế trang I/O: thể hiện trạng thái các tín hiệu vào ra của PLC
• Thiết kế trang Manual: trang màn hình điều khiển xy lanh, động cơ,…
• Thiết kế trang Teach: trang màn hình Teaching, cài đặt điều khiển servo, thông số vận hành máy
• Thiết kế trang Auto: trang màn hình chính
• Thiết kế trang Data: các dữ liệu cần giám sát
• Thiết kế trang Alarm: lưu lịch sử lỗi máy

Quy trình thiết kế HMI cho dự án

4. Thiết kế Background Sreen

Trang màn hình Background Screen thường bao gồm những nội dung sau:

• Header (thanh tiêu đề)
• Tên máy: MACHINE NAME
• Line: Số thứ tự máy trên line (nếu line sản xuất có nhiều máy giống nhau)
• Model: model hiện tại đang chạy (nếu máy được thiết kế có khả năng chạy nhiều model sản phẩm)
• Version phần mềm lập trình, thiết kế
• Thời gian: ngày, tháng, năm, giờ, phút, giây
• Trạng thái chế độ vận hành hiện tại: Auto/Manual, chế độ Operator/Engineer/PM Mode, Door SS (Enable/Disable)

Mẫu trang Background của giao diện HMI tiêu chuẩn

5. Thiết kế I/O Screen

Mẫu trang Input Screen trên giao diện HMI tiêu chuẩn

Mẫu trang Output Screen trên giao diện HMI tiêu chuẩn

6. Thiết kế Manual Screen

Các trang màn hình Manual được thiết kế giúp người vận hành có thể điều khiển các cơ cấu chấp của máy tự động hóa một cách dễ dàng và thuận tiện. Thông thường các trang màn hình Manual Screen chiếm số lượng nhiều nhất trong toàn bộ cấu trúc giao diện HMI của máy. Cấu trúc, sô lượng trang giao diện tùy thuộc vào độ phức tạp và số lượng cơ cấu trong máy.

Dưới đây là ví dụ về các trang màn hình điều khiển Manual:

Mẫu trang Manual điều khiển vận hành cụm trục servo XYZ

7. Thiết kế trang Teaching Screen

Người dùng có thể thiết lập các thông số vận hành máy tại các trang màn hình Teaching Screen. Thông thường phải có password đăng nhập hệ thống và chỉ được cấp cho những kỹ thuật viên bảo trì công đoạn tại hiện trường line sản xuất, những nhân viên này cần học khóa đào tạo vận hành chuyển giao máy trước đó.

Mẫu trang giao diện Teaching trên giao diện HMI tiêu chuẩn

8. Thiết kế trang Auto Screen

Trang màn hình Auto là giao diện chính công nhân vận hành thường xuyên tương tác, cho phép công nhân thực hiện điều khiển chuyển chế độ, thực hiện các thao tác vận hành thông dụng và giám sát trạng thái máy, những dữ liệu quan trọng phục vụ quản lý sản xuất, theo dõi tình trạng thiết bị. Khi thiết kế giao diện HMI màn hình Auto có độ ưu tiên thấp hơn trang I/O, Teaching, Manual trong trình tự thiết kế giao diện.

Mẫu trang màn hình Auto trên giao diện HMI tiêu chuẩn

9. Thiết kế trang Data Screen

Các dữ liệu quan trọng cần giám sát trong quá trình vận hành máy được thống kê đầy đủ trong các trang màn hình giám sát dữ liệu – Data Screen.

Mẫu trang màn hình Data trên giao diện HMI tiêu chuẩn

10. Thiết kế trang Alarm Screen

Trang Alarm Screen thống kê toàn bộ những lỗi xảy ra trong quá trình vận hành máy, danh sách mã lỗi được chúng ta định nghĩa trong quá trình lập trình cho bộ điều khiển và HMI thể hiện các tên mã lỗi ứng với các giá trị biến logic tương ứng của lỗi.

Mẫu trang màn hình Alarm Screen trên giao diện HMI tiêu chuẩn

11. Download tài liệu hướng dẫn

Nội dung chi tiết hướng dẫn Cấu trúc tiêu chuẩn của HMI bạn có thể tải về tài liệu tại đây:

• Link tải trực tiếp: Cấu trúc HMI tiêu chuẩn
• Link tải tài liệu tại trang: Downloads

Kết luận

Hiểu rõ cấu trúc dự án HMI tiêu chuẩn giúp bạn biết chính xác cần làm những gì theo trình tự và thiết kế ra các giao diện HMI điều khiển máy chuyên nghiệp và thân thiện với người vận hành.

Lưu ý cần cải tiến thiết kế để rèn luyện kỹ năng và tối ưu các mẫu thiết kế qua các dự án khác nhau.