|
Bedienen en observeren
Machines onder controle via HMI
ing. Xavier De Buysscher
version française
Lenze vervolledigt zijn productportfolio met talrijke bedienings- en
controleschermen, de zogenaamde HMI of Human Machine Interfaces. Het wat
en hoe, en de voordelen voor de gebruiker zullen we u even toelichten.
Als interface tussen mens en machine stelt Lenze de gebruiker
verschillende bedienings- en controleschermen ter beschikking waarmee het
mogelijk is de sturing en de controle over een machine of installatie
transparant te maken voor de gebruiker. Tot de portfolio behoren
tekstdisplays, grafische displays en de zogenaamde touch-screens, waarmee
bij het uitoefenen van een druk op het scherm het “touch”-gevoelige
beeldschermvlak de positie waarneemt.
Transparant
Door de projectengineeringstool HMI Designer is een transparante,
gestandaardiseerde projectengineering van alle bedieningseenheden
mogelijk. Het converteren van een bestaand project van een tekstdisplay op
een touch-screen is eveneens mogelijk. Tekstdisplays worden meestal daar
ingezet waar het melden van eenvoudige tekstlijnen voor de gebruiker meer
dan voldoende is voor het bedienen van zijn installatie of machine. Dit
kunnen bijvoorbeeld toepassingen zijn waar het op aankomt een kleine
inbouwmaat te hebben, zoals bij deursturingen, kleine machinedelen of
testinstallaties. Daar de HMI via de Lenze systeembus (CAN) direct op de
parameters van de aandrijfsturing zonder bijkomstige PLC kan lezen en
schrijven, worden tekstdisplays in de uitvoering als 2x20 teken- of als
4x20 tekendisplay, hoofdzakelijk als vervanger van het op de regelaar te
steken toetsenbord ingezet. Het voordeel tegenover dit eenvoudige
toetsenbord ligt daarin, dat door symbolische, direct te begrijpen tekst
een intuïtieve parametrering van maximaal 63 aandrijfsturingen via één HMI
kan gebeuren. Door middel van optionele hulppagina’s kan men nuttige tips
ter beschikking stellen van de gebruiker, om op die manier bij een storing
op een zeer efficiënte en snelle manier het probleem te kunnen oplossen,
waardoor kortere stilstands- en inbedrijfnametijden gehaald kunnen worden.
De HMI’s kunnen een volledige machinebediening voor hun rekening nemen en
zijn voorzien voor inbouw in een elektrische kast, waarbij ze door hun
IP65 beschermingsklasse in een ruwere omgeving kunnen ingezet worden.
Verder kan men ingeval men veelvuldig getallen moet inbrengen via de
tekstdisplay opteren voor een numeriek toetsenbord, of in andere gevallen
heeft men nog keuze uit 10 functietoetsen of LED’s die men vrij kan
programmeren en die het de gebruiker gemakkelijker maken om zijn machine
te bedienen en te observeren.
Grafisch en Touch.
Grafische en touch-screens zijn vooral geschikt wanneer het beheer van een
installatiesturing door visuele voorstelling ervan vereenvoudigd wordt,
procesverlopen met animaties voorgesteld moeten worden of meerdere
parameters op eenzelfde scherm voorgesteld moeten worden. Het gebruik van
symbolen voor machinebediening is een wezenlijk voordeel ten opzichte van
tekstdisplays wanneer men een taalneutrale bediening wil verwezenlijken.
Dit wordt vandaag de dag bij het concept van machines voor internationaal
gebruik natuurlijk alsmaar belangrijker. Hierbij komt nog eens dat
grafisch displays meer talen ondersteunen, die door middel van een functie
in de HMI Designer in een bestand voor de omschakeling geëxporteerd en
achteraf terug geïmporteerd kunnen worden. Niettegenstaande deze
mogelijkheden is het in het algemeen altijd beter de bediening met
symbolen te maken dan met tekst. Door de functie van dynamische objecten
zijn procesverlopen als geanimeerde grafieken of symbolen voor te stellen,
die in een oogopslag de actuele processituatie duidelijk maken. Ook het in
en uitschakelen van machinedelen of selecties is zeer eenvoudig te
realiseren.
Uitvoeringen
Lenze stelt de gebruiker verschillende touch-screens ter beschikking in
verschillende uitvoeringen. Het kleinste display heeft een grootte van 4”.
Het kleine display en de geringe inbouwmaat van 166x86x41mm betekenen niet
dat het ook een kleine functionaliteit heeft, want met 64 programmeerbare
bedieningsschermen, een receptuurgeheugen en een realtime klok is zijn
prestatie niet in verhouding met zijn afmeting en wordt hij vooral daar
ingezet waar men een uitgebreidere functionaliteit op een toch beperkte
inbouwruimte benodigd. Naast de typisch horizontale inbouw kunnen de
displays ook in verticale stand geïmplementeerd worden. Voor het
uitprinten van productiegegevens stelt de HMI H502 een printeraansluiting
ter beschikking. Heeft men nood aan een touch-screen met een schermgrootte
van 5,7” dan komt de H505 in aanmerking. Deze HMI is met een display in
“blue mode” uitgerust en daarmee een alternatief wanneer
investeringskosten een grote rol spelen. Bij applicaties waarbij vele
gegevens overzichtelijk voor te stellen zijn, kan men met de H520 met zijn
10,4” scherm al een heel stuk verder. Deze HMI is uitgerust met een
TFT-display zodat aflezen onder verschillende hoeken beter mogelijk is.
Verder zijn beelden weer te geven in 256 kleuren en is natuurlijk het
importeren van beelden in de gangbare visualiseringsbeeldformaten geen
probleem. De touch-screens beantwoorden aan IP65 en beschermfolies voor
het screen zijn optioneel te verkrijgen.
Extra’s
Naast de hoofdfuncties van een bedieningseenheid en het voorstellen van
gegevens, zijn er bijkomstige functies geïntegreerd die het voor de
gebruiker mogelijk maken om een directe verbinding op te zetten met
aandrijving zonder dat dit via een PLC moet gaan. Deze functies zijn onder
andere receptuurbeheer, beheer van alarmmeldingen in historieken, vrij
programmeerbare functietoetsen, voorstelling van parameters in balk- of
trendinggrafieken en afdrukmogelijkheden van gegevens. Bij sommige units
is het mogelijk een update of het opslaan van actuele productiegegevens te
doen over een geheugenkaart.
Deze functie van de geheugenkaart wordt vooral bij de productie van
seriemachines gebruikt, waardoor deze geheugenkaart een programmering
zonder PC en daarmee ook door de gebruiker zelf doorgevoerd kan worden,
zonder dat hij begaan moet zijn met de HMI Designer software.
Ook zonder PLC
Alle HMI’s kunnen door de combinatie van automatisch operaties en
mathematische functies voor de realisering van eenvoudige toepassingen met
standaard aandrijfsturingen ook zonder PLC gebruikt worden. Bijvoorbeeld
kan men de bewegingssnelheden van een machine ingeven in m/s. Deze
omrekening van motortoerental in m/s kan door de HMI uitgevoerd worden.
Dikwijls is het wenselijk nieuwe streefsnelheden in functie van bepaalde
randvoorwaarden te veranderen, hetgeen eveneens met de HMI mogelijk is. Op
die manier kunnen door bepaalde voorwaarden acties worden uitgevoerd. De
voorwaarden kunnen een waardeverandering, een tijdstip of het
overschrijden van bepaalde limieten zijn. Voor het tussenopslag van
actuele waarden kan men interne variabelen definiëren.
Programmering
De programmering gebeurt via templates in de HMI Designer. Zo is een
eenvoudige projectengineering mogelijk en voor de programmering zijn
kennis van de programmeertaal overbodig. Er wordt een productpallet van
bedieningseenheden ter beschikking gesteld die het eenvoudig maken zowel
tekstdisplays als grafische schermen op te bouwen. Naast de
standaardproducten zoals de regelaars van de 9300 Servo reeks
respectievelijk de 8200 vector/startec, is bedrijf met andere IEC6113-1
producten mogelijk.
Toepassingsvoorbeeld
De werktuig- en bewerkingsmarkt eist innovatieve machineconcepten. Zo ook
bij een slijpmachine voor nauwkeurige oppervlaktebewerking door middel van
een Lenze aandrijfsysteem. Door het gebruik van de aandrijfsturing 9300
ServoPLC worden de aandrijftechniek en de PLC in een kostengunstige
uitvoering verenigd, en door de gebruikte positioneer-template kunnen
voorbereide programmadelen eenvoudig ingezet worden, waardoor het
engineeringwerk gereduceerd wordt.
De slijpmachine bewerkt het bovenvlak van een werkstuk door middel van een
pendelbeweging van de x-as. De beweegbare tafel met daarop het werkstuk
kan horizontaal door de x-as, respectievelijk haaks daarop in de z-as
bewogen worden. Door de derde ServoPLC als y-as wordt de slijpsteen
verticaal gepositioneerd, waardoor men slijpgroeven kan realiseren. Alle
drie de acties gebruiken speciale positioneerfuncties die in een “Motion
bibliotheek” terug te vinden zijn. Deze bibliotheek bevat een veelvoud van
functiebouwstenen die in de PLC-programmeertool “Drive PLC Developer
Studio” eenvoudig te integreren zijn. De verbinding van de aandrijving,
het I/O-systeem en de HMI gebeurt over CAN zonder dat men hiervoor een
bijkomende communicatiemodule nodig heeft. Om deze communicatie op te
zetten heeft de gebruiker weer de mogelijkheid terug te vallen op een
uitgebreide bibliotheek met communicatie-functieblokken.
Voor de bediener is het natuurlijk van uitermate belang dat deze
communicatie transparant is en dat hij via een goede HMI zijn volledige
machine op een efficiënte en gebruiksvriendelijke manier kan controleren.
In deze toepassing wordt deze functie ingevuld door de H520, het 10,4” TFT
touch-screen, waardoor de bediener door middel van visuele voorstelling
van zijn machine, zijn slijpmachine kan bedienen en bekijken. Door de
duidelijk foutmeldingen kan hij op een efficiënte manier ingrijpen waar
nodig.
Door het productgamma van de HMI’s wordt de portfolio van Lenze positief
uitgebreid, hetgeen het mogelijk maakt voor de gebruiker bij de realisatie
van zijn machine- en installatieconcept gebruik te maken van
automatiseringscomponenten van eenzelfde leverancier. <<
Commander et observer
Des machines sous contrôle
grâce aux HMI
Ing. Xavier De Buysscher
Lenze complète son portefeuille de produits avec de nombreux écrans de
commande et de contrôle, les HMI ou Human Machine Interfaces. Nous les
abordons sous toutes leurs facettes et vous présentons les avantages pour
l’utilisateur.
Afin d’assurer l’interface entre l’homme et la machine, Lenze propose
différents écrans de commande et de contrôle permettant de rendre la
conduite et le contrôle d’une machine ou d’une installation transparents
pour l’utilisateur. Cette gamme de produit comprend des afficheurs de
texte, des écrans graphiques et des écrans tactiles dont la surface
sensible au contact détecte la position d’une simple pression sur l’écran.
Transparent
L’outil logiciel HMI Designer assure une ingénierie de projet standardisée
et transparente de toutes les unités de commande. La conversion d’un
projet existant d’un afficheur de texte à un écran tactile est également
possible. Les afficheurs de texte sont généralement utilisés là où l’utilisateur
peut se contenter de quelques lignes de texte pour commander son
installation ou sa machine. Il peut s’agir par exemple d’applications n’offrant
qu’une petite place d’encastrement, comme pour les commandes de portes,
les petites pièces de machines ou les installations de test. Etant donné
que la HMI peut, via le bus système Lenze (CAN), lire et écrire
directement les paramètres de la commande d’entraînement sans nécessiter
de PLC supplémentaire, les afficheurs de texte offrant 2x20 caractères ou
4x20 caractères sont principalement utilisés pour remplacer le claviers à
monter sur le régulateur. L’avantage par rapport à ce simple clavier
réside dans le paramétrage intuitif – au travers d’un texte symbolique et
aisément compréhensible - de pas moins de 63 commandes d’entraînement à l’aide
d’une seule HMI. Des pages d’aide optionnelle proposent à l’utilisateur
des conseils utiles lui permettant de résoudre rapidement et très
efficacement une éventuelle panne, ce qui réduit naturellement les temps
d’arrêt et de mise en service. Les HMI peuvent se charger de toute la
commande machine. Elles peuvent être encastrées dans une armoire
électrique et leur indice de protection IP65 autorise leur utilisation
dans des environnements plus agressifs. S’il faut introduire régulièrement
des chiffres via l’afficheur de texte, on peut opter pour une version
dotée d’un clavier numérique ou de dix touches de fonction ou LED
librement programmables qui permettent à l’utilisateur de commander et
contrôler plus facilement sa machine.
Graphique et tactile
Les écrans graphiques et tactiles conviennent surtout lorsqu’une
présentation visuelle permet de simplifier la gestion d’une commande
machine, lorsqu’il faut présenter des déroulements de processus avec des
animations ou encore lorsque plusieurs paramètres doivent être affichés
sur un même écran. L’utilisation de symboles pour la commande machine
constitue un avantage essentiel par rapport aux afficheurs de texte si l’on
veut réaliser une commande compréhensible quelle que soit la langue de
l’opérateur. Cet aspect prend aujourd’hui de plus en plus d’importance
dans le cadre de machines destinées à un usage international. Ajoutons à
cela que les écrans graphiques soutiennent un plus grand nombre de langues,
exportables dans un fichier de conversion par une simple fonction de HMI
Designer et à nouveau importables par la suite. Malgré ces possibilités,
il est généralement préférable de réaliser la commande à l’aide de
symboles plutôt que de texte. La fonction d’objets dynamiques permet de
présenter les déroulements de processus comme des graphiques animés ou des
symboles qui expliquent clairement, en un clin d’œil, la situation
actuelle du processus. L’enclenchement et le déclenchement d’éléments de
la machine ou de sélections se réalisent très facilement.
Exécutions
Lenze propose différents écrans tactiles dans différentes versions. Le
plus petit afficheur mesure 4’’. Sa petite taille d’écran et ses faibles
dimensions d’encastrement de 166x86x41 mm ne sont pas synonymes de
fonctionnalité réduite. Au contraire, avec 64 écrans de commande
programmables, une mémoire de recettes et une horloge temps réel, ses
performances ne sont nullement en rapport avec ses dimensions. Il est
surtout implémenté là où l’utilisateur souhaite une fonctionnalité plus
étendue dans un espace d’encastrement plutôt réduit. Outre l’encastrement
horizontal traditionnel, les écrans peuvent également être implémentés en
position verticale. Pour l’impression des données de production, la HMI
H502 propose une connexion à une imprimante. La H505 sera parfaite lorsqu’un
écran tactile d’une taille d’écran de 5,7’’ s’avère nécessaire. Cette HMI,
dotée d’un écran en ‘mode bleu’, constitue une alternative lorsque les
frais d’investissement jouent un rôle important. La H520 avec son écran de
10,4» conviendra mieux aux applications nécessitant une présentation
synoptique des données. Cette HMI est équipée d’un écran TFT permettant
une meilleure lecture sous différents angles. Les images peuvent être
affichées en 256 couleurs. L’importation d’images dans les formats
habituels ne pose naturellement aucun problème. Les écrans tactiles sont
conformes à la norme IP65. Des films de protection d’écran sont
disponibles en option.
Extra
Outre les fonctions principales d’une unité de commande et la présentation
de données, l’intégration de fonctions supplémentaires permet à l’utilisateur
de réaliser une connexion directe avec l’entraînement sans devoir passer
par un PLC. Citons parmi ces fonctions la gestion des recettes, la gestion
des messages d’alarme dans les historiques, les touches de fonction
librement programmables, la présentation de paramètres sous la forme de
bargraphes ou de courbes de tendance et la possibilité d’imprimer les
données. Certaines unités permettent une mise à jour ou le stockage de
données de production actuelles sur une carte mémoire.
Cette fonction de carte mémoire est surtout utilisée pour la production de
machines en série. Elle permet alors une programmation sans PC, réalisée
par l’utilisateur même, sans qu’il ne doive se soucier du logiciel HMI
Designer.
Egalement sans PLC
Grâce à la combinaison d’opérations automatiques et de fonctions
mathématiques, toutes les HMI permettent de réaliser des applications
simples avec des commandes d’entraînement standard sans utiliser de PLC.
Les vitesses de mouvement peuvent par exemple être introduites en m/s.
Cette conversion du régime moteur en m/s peut être effectuée via la HMI.
La HMI permet également d’introduire de nouvelles vitesses cibles en
fonction de certaines conditions annexes. De cette manière, il est
possible de réaliser des actions précises lors de certaines conditions.
Ces conditions peuvent être un changement de valeur, un moment déterminé
ou le dépassement de certaines limites. Des variables internes peuvent
être définies pour le stockage intermédiaire de valeurs actuelles.
Programmation
La programmation avec le HMI Designer passe par des modèles. Cela permet
une ingénierie de projet simple et supprime toute nécessité de connaître
un langage de programmation. Une palette d’unités de commande permet de
construire aisément des écrans de texte et des écrans graphiques. Outre
les produits standard comme les régulateurs de la série 9300 Servo ou le
8200 vector/startec, d’autres produits IEC6113-1 peuvent être utilisés.
Exemple d’application
Le marché de l’outillage et de l’usinage exige des concepts de machine
innovants. Il en va de même pour une affûteuse destinée à un usinage de
surface précis au moyen d’un système d’entraînement Lenze. L’utilisation
de la commande d’entraînement 9300 ServoPLC permet de rassembler la
technique d’entraînement et le PLC dans une version économique. Grâce au
modèle de positionnement utilisé, des parties de programme préparées
peuvent être mises en œuvre simplement, réduisant ainsi le travail d’ingénierie.
L’affûteuse usine la surface supérieure d’une pièce de travail par le
biais d’un mouvement pendulaire de l’axe X. La table mobile sur laquelle
se trouve la pièce de travail peut être déplacée horizontalement par l’axe
x, perpendiculaire à l’axe z. La pierre à affûter est positionnée
verticalement en axe y par le troisième ServoPLC, permettant ainsi de
réaliser des sillons de polissage. Les trois actions utilisent des
fonctions de positionnement spéciales que l’on peut retrouver dans une
‘bibliothèque Motion’. Cette bibliothèque comprend une multitude de
modules de fonctions qui peuvent être intégrés simplement dans l’outil de
programmation des PLC ‘Drive PLC Developer Studio’. La liaison de l’entraînement,
du système d’E/S et de la HMI passe par CAN, sans nécessiter aucun module
de communication supplémentaire. Pour mettre sur pied cette communication,
l’utilisateur peut s’appuyer sur une vaste bibliothèque de blocs de
fonction de communication.
Pour l’utilisateur, il est naturellement excessivement important que cette
communication soit transparente et qu’il puisse contrôler sa machine de
manière efficace et conviviale via une bonne HMI. Dans cette application,
la fonction est remplie par le H520, l’écran tactile TFT de 10,4’’, qui
permet à l’opérateur de commander et surveiller son affûteuse grâce à une
représentation visuelle de sa machine. Des messages d’erreur clairs lui
permettent d’intervenir efficacement là où cela s’avère nécessaire.
La gamme de HMI étend sérieusement le portefeuille de produits de Lenze.
L’utilisateur peut ainsi recourir à des composants d’automatisation d’un
seul et même fournisseur lors de la réalisation de son concept de machine
et d’installation. <<
|
