HMI và PC công nghiệp (IPC): Sự khác biệt chính và cách chọn

HMI chủ yếu là giao diện vận hành, trong khi PC công nghiệp hay IPC là nền tảng điện toán công nghiệp có mục đích chung có thể chạy phần mềm HMI cùng với cơ sở dữ liệu, máy khách SCADA, công cụ báo cáo, ứng dụng thị giác máy và phần mềm khác. Sự khác biệt về vai trò hệ thống quan trọng hơn kích thước màn hình hoặc tốc độ xử lý.

Cả hai thiết bị đều có thể có màn hình cảm ứng, giao tiếp với PLC và đôi khi trông gần giống nhau. Câu hỏi hay hơn không phải là "Thiết bị nào mạnh hơn?" Đó là "Thiết bị này cần làm gì trong kiến ​​trúc điều khiển?"

Trả lời nhanh

• Chọn mộtHMIkhi yêu cầu chính là người vận hành chuyên dụng giám sát và điều khiển máy hoặc PLC.
• Chọn PC công nghiệp khi hệ thống phải chạy một số ứng dụng phần mềm, xử lý lượng dữ liệu lớn hơn, kết nối với cơ sở dữ liệu hoặc tích hợp với các hệ thống cấp nhà máy.
• Sử dụng cả hai khi người vận hành cần giao diện cục bộ đáng tin cậy trong khi máy tính trung tâm xử lý báo cáo, phân tích, SCADA hoặc tích hợp dữ liệu.

Sơ lược về HMI và PC công nghiệp

Bảng không được đọc là "IPC tốt hơn." Sức mạnh xử lý bổ sung chỉ tạo ra giá trị khi ứng dụng cần. HMI chuyên dụng có thể là lựa chọn tốt hơn vì nó tập trung và dễ bảo trì hơn.

HMI là gì và nó đóng vai trò gì?

Giao diện Người-Máy cung cấp cho người vận hành một cách trực quan để tương tác với máy hoặc quy trình tự động. Nó hiển thị các giá trị của bộ điều khiển và cho phép người vận hành được ủy quyền ghi lại các giá trị đã chọn.

Chức năng HMI cốt lõi

Các tác vụ HMI điển hình bao gồm hiển thị trạng thái máy, ghi nhận cảnh báo, thay đổi điểm đặt, chọn công thức nấu ăn, xem xu hướng, kiểm tra số lượng sản xuất và đưa ra lệnh bắt đầu hoặc dừng được phép.

Trên máy đóng gói, PLC thực hiện trình tự và điều khiển thiết bị. HMI cho phép người vận hành chọn công thức, xem cảnh báo, điều chỉnh các thông số được phép và kiểm tra quá trình sản xuất. Nếu đó là toàn bộ yêu cầu, IPC có thể tăng thêm chi phí mà không cải thiện công việc của người vận hành.

Để biết bảng mới hoặc thay thế, hãy xem CHENTUO'ssản phẩm HMI công nghiệptrên các thương hiệu tự động hóa lớn.

Vị trí HMI trong hệ thống PLC

Một kiến ​​trúc đơn giản trông như thế này:

Cảm biến và bộ truyền động → PLC ↔ HMI

PLC thường thực hiện logic điều khiển lõi. HMI đọc các thẻ đã chọn và ghi lại các lệnh được phép hoặc điểm đặt.

Nếu bạn muốn giải thích sâu hơn về vai trò của PLC, HMI và lớp giám sát, hãy xem hướng dẫn hiện có của chúng tôi:PLC vs HMI vs SCADA: Cách chúng phối hợp với nhau.Bài viết này cố tình đi theo một hướng khác bằng cách tập trung vào lựa chọn HMI so với IPC thay vì lặp lại kiến ​​trúc PLC, HMI và SCADA đầy đủ.

PC công nghiệp là gì?

PC công nghiệp là một máy tính được thiết kế để triển khai trong công nghiệp. So với HMI chuyên dụng, nó thường cung cấp môi trường tính toán rộng hơn và tự do cài đặt ứng dụng hơn.

IPC có thể chạy phần mềm HMI hoặc SCADA, cơ sở dữ liệu SQL, công cụ báo cáo, thị giác máy, lịch sử hoặc ứng dụng biên. Nó trở nên hữu ích khi thiết bị phải làm nhiều việc hơn là chỉ cung cấp màn hình điều hành cục bộ.

PC công nghiệp và PC thương mại

Từ "công nghiệp" không phải là một thông số kỹ thuật đầy đủ. Tùy thuộc vào kiểu máy, IPC có thể cung cấp khả năng làm mát không quạt, lắp đặt công nghiệp, khả năng chịu nhiệt độ rộng hơn, chống rung, khả dụng lâu hơn và các giao diện bổ sung.

Xác minh bảng dữ liệu thực tế về các tùy chọn nhiệt độ, nguồn điện, bảo vệ chống xâm nhập, độ rung, lắp đặt, bảo quản và giao tiếp.

Nơi HMI, PLC và IPC phù hợp trong cùng một kiến ​​trúc tự động hóa

HMI, PLC và IPC không phải là ba thiết bị có thể hoán đổi cho nhau. Họ thường giải quyết các vấn đề khác nhau.

PLC: Điều khiển xác định

PLC đọc đầu vào, chạy logic điều khiển và cập nhật đầu ra. Nó chịu trách nhiệm về trình tự điều khiển máy hoặc quy trình.

HMI: Tương tác của người vận hành

HMI biến các thẻ PLC và trạng thái máy thành thông tin mà người vận hành có thể hiểu và hành động. Giá trị của nó là một giao diện vận hành tập trung, có thể bảo trì được.

IPC: Điện toán và tích hợp

IPC trở nên hữu ích khi hệ thống cần lớp dữ liệu và phần mềm rộng hơn:

PLC → IPC → Cơ sở dữ liệu SQL / SCADA / MES / báo cáo

Nó có thể thu thập thông tin từ một số bộ điều khiển, lưu trữ lịch sử sản xuất, chạy ứng dụng hoặc trao đổi dữ liệu với các hệ thống cấp cao hơn.
 

Khả năng giao tiếp là rất quan trọng ở đây. Chỉ một cổng Ethernet không đảm bảo rằng thiết bị có thể giao tiếp với một PLC cụ thể. Giao thức thực tế và trình điều khiển phần mềm phải được hỗ trợ. Để so sánh giao thức sâu hơn, hãy xemSo sánh các giao thức truyền thông PLChướng dẫn.

Họ có thể làm việc cùng nhau

Máy có thể sử dụng HMI cục bộ để vận hành trong khi gửi dữ liệu sản xuất đến IPC để báo cáo tập trung. Trong các hệ thống lớn hơn, việc tách biệt các vai trò này thường thực tế hơn.

7 điểm khác biệt chính giữa HMI và PC công nghiệp

1. Vai trò hệ thống

Bắt đầu với công việc mà thiết bị phải thực hiện.

Nếu yêu cầu là "người vận hành cần giám sát và thay đổi các giá trị PLC" thì HMI là điểm khởi đầu tự nhiên. Nếu yêu cầu là "hệ thống phải chạy nhiều ứng dụng phần mềm, lưu trữ dữ liệu và tích hợp với các hệ thống khác", hãy đánh giá IPC.

Sự khác biệt này hữu ích hơn so với việc so sánh CPU trước tiên.

2. Khối lượng công việc xử lý và dữ liệu

Trực quan hóa, cảnh báo, công thức nấu ăn và trạng thái máy thường không yêu cầu tính toán lớp PC. Thị giác máy, cơ sở dữ liệu lớn, phân tích, một số ứng dụng hoặc ghi nhật ký khối lượng lớn có thể biện minh cho IPC. Bộ xử lý, bộ nhớ và bộ lưu trữ phải phù hợp với khối lượng công việc thực tế.

3. Phần mềm và hệ điều hành

HMI chuyên dụng thường sử dụng môi trường kỹ thuật của nhà cung cấp và thời gian chạy HMI. Điều này có thể làm giảm tính linh hoạt nhưng cũng có thể khiến việc triển khai và bảo trì trở nên dễ dự đoán hơn.

IPC thường cung cấp môi trường Windows hoặc Linux và có thể hỗ trợ phần mềm bên thứ ba rộng hơn. Tính linh hoạt đó cũng có thể đưa ra các trách nhiệm bổ sung, bao gồm cấp phép phần mềm, cập nhật hệ điều hành, sao lưu, khả năng tương thích ứng dụng và quản lý an ninh mạng.

Hỏi dự án phải chạy phần mềm nào và ai sẽ duy trì nó.

4. PLC và kết nối mạng

Khả năng tương thích giao thức quan trọng hơn số lượng cổng.

Các kết nối công nghiệp phổ biến bao gồm Ethernet, RS 232, RS 485, Modbus TCP hoặc RTU, PROFINET, EtherNet/IP và OPC UA. Hỗ trợ thực tế khác nhau tùy theo mẫu phần cứng và trình điều khiển phần mềm.

Khi thay thế HMI, hãy xác minh mô hình và giao thức PLC trước khi đặt hàng. Cổng Ethernet không tự động đảm bảo khả năng giao tiếp tương thích.

5. Ghi nhật ký dữ liệu và tích hợp hệ thống

HMI có thể cung cấp xu hướng, lịch sử cảnh báo, lưu trữ công thức và ghi dữ liệu cục bộ. Đối với một máy, điều đó có thể là đủ.

IPC trở nên hấp dẫn hơn khi dữ liệu sản xuất phải được thu thập từ một số PLC, được lưu trữ trong SQL hoặc lịch sử, được chuyển sang phần mềm MES hoặc ERP hoặc được sử dụng để báo cáo tập trung.

Hỏi dữ liệu cần chuyển đến đâu sau khi người vận hành nhìn thấy nó. Nếu phải nhập cơ sở dữ liệu, báo cáo, phân tích hoặc hệ thống doanh nghiệp, IPC có vai trò rõ ràng hơn.

6. Bảo trì, bảo mật và vòng đời

HMI chuyên dụng thường có môi trường phần mềm hẹp hơn. IPC có thể cung cấp nhiều dịch vụ, ứng dụng, tài khoản người dùng và kết nối mạng hơn, do đó kế hoạch bảo trì có thể phức tạp hơn.

Đối với một trong hai thiết bị, hãy kiểm tra các bản sao lưu của dự án, tính sẵn có của thiết bị thay thế, hỗ trợ phần mềm và tốc độ khôi phục hệ thống sau khi bị lỗi.

Một câu hỏi mua sắm hữu ích là: "Nếu thiết bị này bị hỏng trong 5 năm kể từ bây giờ, chúng ta có thể khôi phục ứng dụng và nguồn phần cứng tương thích mà không cần thiết kế lại bảng điều khiển không?"

7. Chi phí và tổng chi phí sở hữu

Giá mua chỉ là một phần của quyết định. Tổng chi phí cũng bao gồm phần mềm, kỹ thuật, đào tạo, vận hành, sao lưu, phụ tùng thay thế, thời gian ngừng hoạt động và di chuyển trong tương lai.

HMI chuyên dụng có thể có chi phí ban đầu thấp hơn và gánh nặng bảo trì thấp hơn nhờ giao diện máy đơn giản. IPC có thể tốn nhiều chi phí hơn để triển khai nhưng sẽ tiết kiệm hơn khi một nền tảng thay thế một số chức năng tính toán hoặc dữ liệu riêng biệt.

Khi nào bạn nên chọn HMI?

Chọn HMI khi hầu hết các điều kiện sau đều đúng:

• Ứng dụng này tập trung vào một máy hoặc một số bộ điều khiển hạn chế.
• Người vận hành chủ yếu cần trạng thái, cảnh báo, công thức nấu ăn, điểm đặt và các lệnh được phép.
• Không có yêu cầu về cơ sở dữ liệu hoặc phần mềm phân tích phức tạp.
• Nhóm bảo trì đã hỗ trợ hệ sinh thái HMI và PLC.
• Phục hồi và thay thế đơn giản là rất quan trọng.
• Dự án rất nhạy cảm với chi phí kỹ thuật và vòng đời.

Đối với máy đóng gói được điều khiển bởi một PLC, HMI chuyên dụng thường là giải pháp sạch nhất. Nếu ứng dụng không yêu cầu SQL, thị giác máy hoặc một số ứng dụng PC thì IPC có thể trở nên phức tạp không cần thiết.

Khi nào bạn nên chọn PC công nghiệp?

Chọn một PC công nghiệp khi một số yêu cầu sau xuất hiện cùng nhau:

• Nhiều ứng dụng phần mềm phải chạy trên một nền tảng.
• Dự án yêu cầu SQL, lịch sử, báo cáo chi tiết hoặc tập dữ liệu lớn.
• Dữ liệu từ một số PLC phải được tổng hợp.
• Cần có thị giác máy hoặc phân tích nâng cao.
• Hệ thống cần tích hợp rộng hơn với SCADA, MES, ERP hoặc các dịch vụ từ xa.
• Việc mở rộng phần mềm trong tương lai là một yêu cầu thiết kế quan trọng.

Một dây chuyền sản xuất có nhiều PLC có thể sử dụng IPC để thu thập dữ liệu, lưu trữ dữ liệu trong cơ sở dữ liệu và cung cấp thông tin cho MES. Ứng dụng đã trở thành bài toán tính toán và tích hợp chứ không đơn giản là bài toán hiển thị.

Khi nào bạn nên sử dụng cả HMI và IPC?

Các hệ thống lớn hơn thường được hưởng lợi từ việc tách hoạt động cục bộ khỏi tính toán tập trung.

Hãy tưởng tượng ba máy, mỗi máy có HMI riêng. Người vận hành có thể tiếp tục chạy, khắc phục sự cố và đặt lại cục bộ từng máy. Đồng thời, IPC trung tâm thu thập dữ liệu từ cả ba PLC để báo cáo, phân tích hoặc SCADA.

Tính năng này hoạt động khi hoạt động cục bộ không nên phụ thuộc vào máy trạm trung tâm, trong khi quản lý sản xuất vẫn cần dữ liệu toàn nhà máy. HMI và IPC bổ sung cho nhau ở đây.

Máy tính bảng công nghiệp phù hợp ở đâu?

Máy tính bảng công nghiệp kết hợp màn hình với máy tính công nghiệp ở dạng được gắn trên bảng điều khiển. Nó có thể trông giống như HMI, nhưng phục vụ mục đích thiết kế khác.

HMI chuyên dụng chủ yếu là một nền tảng giao diện người vận hành. Panel PC chủ yếu là một máy tính công nghiệp có màn hình tích hợp. Nếu ứng dụng cần màn hình cảm ứng cộng với phần mềm Windows hoặc Linux, ứng dụng tùy chỉnh, truy cập cơ sở dữ liệu hoặc thời gian chạy HMI dựa trên PC, thì Panel PC có thể là một lựa chọn thiết thực.

Nó cũng mang lại trách nhiệm bảo trì và an ninh mạng cho hệ thống dựa trên PC, do đó nó không tự động trở thành một HMI tốt hơn.

Thay thế HMI hiện có: HMI khác hay IPC?

Đối với nhiều nhóm bảo trì và mua sắm, câu hỏi này thực tế hơn việc lựa chọn máy mới.

Nếu HMI đã cài đặt bị lỗi hoặc trở nên lỗi thời thì việc chuyển sang IPC không tự động là nâng cấp. Giữ lại HMI khi ứng dụng vẫn đáp ứng yêu cầu, PLC và giao thức không thay đổi, có sự thay thế tương thích và ưu tiên thời gian ngừng hoạt động.

Hãy xem xét IPC khi dự án hiện đại hóa cũng đưa ra các yêu cầu mới như thu thập dữ liệu tập trung, báo cáo SQL, một số ứng dụng phần mềm, thị giác máy hoặc tích hợp trên nhiều máy.

Trước khi thay thế phần cứng, hãy thu thập các thông tin sau:

1. Thương hiệu HMI hiện tại và số model chính xác
2. Thương hiệu PLC và mô hình chính xác
3. Giao thức truyền thông và cổng vật lý
4. Phiên bản phần mềm và sao lưu dự án HMI, nếu có
5. Kích thước màn hình và kích thước cắt bảng điều khiển
6. Nguồn điện
7. Cáp và đầu nối hiện có
8. Yêu cầu về môi trường
9. Số lượng và ngày giao hàng yêu cầu

Đối với các hệ thống dựa trên Siemens, bạn cũng có thể tham khảo hướng dẫn của chúng tôi vềthiết lập giao tiếp giữa Siemens HMI và PLC.

Đối với bảng đã cài đặt, không bắt đầu bằng "HMI nào mới hơn?" Bắt đầu với khả năng tương thích. CHENTUO liệt kê các tùy chọn HMI trên các danh mục của Siemens, Allen Bradley, Mitsubishi, Omron, Schneider và ABB để thảo luận về việc so sánh và thay thế mô hình.

Cây quyết định HMI và IPC

Sử dụng công cụ này làm công cụ lựa chọn vượt qua đầu tiên:

1. Công việc chính có phải là giám sát và điều khiển người vận hành PLC cục bộ không?
Có: bắt đầu với HMI.
Không: tiếp tục Bước 2.

2. Thiết bị có phải chạy nhiều ứng dụng PC, cơ sở dữ liệu, tầm nhìn hoặc phân tích không?
Có: đánh giá một IPC.
Không: tiếp tục Bước 3.

3. Bạn có cần màn hình cảm ứng cộng với hệ điều hành PC và phần mềm tùy chỉnh không?
Có: đánh giá một PC Panel công nghiệp.
Không: HMI vẫn có thể là lựa chọn đơn giản hơn.

4. Người vận hành có cần điều khiển máy cục bộ trong khi việc quản lý cần dữ liệu tập trung không?
Có: sử dụng bảng HMI cục bộ cộng với lớp IPC hoặc SCADA trung tâm.

5. Đây có phải là dự án thay thế không?
Có: kiểm tra PLC hiện có, giao thức, sao lưu dự án, cắt bảng điều khiển, nguồn điện và khả năng tương thích phần mềm trước khi thay đổi kiến ​​trúc.

Sử dụng cây làm màn hình ban đầu, sau đó xác nhận thông số kỹ thuật thực tế của mô hình và phần mềm được hỗ trợ.

Danh sách kiểm tra của người mua trước khi chọn HMI hoặc IPC

Trước khi yêu cầu báo giá, hãy chuẩn bị các chi tiết dự án sau:

Ứng dụng

• Một máy, dây chuyền sản xuất hay hệ thống cấp nhà máy?
• Giao diện điều hành cục bộ hay giám sát tập trung?
• Có bao nhiêu PLC tham gia?

PLC và truyền thông

• Thương hiệu và model PLC
• Giao thức bắt buộc
• Ethernet, RS 232, RS 485 hoặc các giao diện khác

Trưng bày

• Kích thước và độ phân giải màn hình
• Yêu cầu về cảm ứng
• Kích thước lắp và cắt bảng điều khiển

Phần mềm

• Thời gian chạy HMI
• Yêu cầu Windows hoặc Linux
• SCADA, SQL, báo cáo, tầm nhìn hoặc các ứng dụng khác

Môi trường

• Nhiệt độ hoạt động
• Tiếp xúc với bụi hoặc hơi ẩm
• Rung
• Yêu cầu bảo vệ xâm nhập

Vòng đời và thương mại

• Dự án mới hoặc thay thế
• Sao lưu dự án có sẵn?
• Số lượng
• Điểm đến
• Ngày giao hàng bắt buộc
• Thương hiệu thay thế có thể chấp nhận được?

Điều này biến một yêu cầu chung thành một đặc điểm kỹ thuật có thể được kiểm tra tính tương thích.

Khuyến nghị cuối cùng: HMI hay PC công nghiệp?

Chọn mộtHMIkhi bạn cần một giao diện vận hành chuyên dụng, có thể bảo trì để giám sát PLC và điều khiển máy.

Chọn Máy tính công nghiệp khi dự án chủ yếu là phần mềm, xử lý dữ liệu hoặc nền tảng tích hợp.

Chọn cả hai khi người vận hành cục bộ cần quyền truy cập máy độc lập trong khi nhà máy cũng cần báo cáo tập trung, SCADA, chức năng lịch sử hoặc phân tích.

Nếu dự án của bạn hướng tới HMI, hãy xác định chính xác các yêu cầu về thương hiệu, kiểu máy, giao thức, màn hình và thay thế. Duyệt qua của chúng tôiDanh mục sản phẩm HMIhoặcgửi yêu cầu của bạn để báo giá. Đối với các yêu cầu thay thế, hãy bao gồm mô hình HMI, mô hình PLC, giao thức, số lượng, điểm đến và bảng tên hoặc ảnh bảng điều khiển nếu có thể.

Câu hỏi thường gặp

 

 

Sự khác biệt chính giữa HMI và PC công nghiệp là gì?

HMI được thiết kế chủ yếu để người vận hành tương tác với máy hoặc quy trình tự động. PC công nghiệp là một nền tảng điện toán rộng hơn có thể chạy phần mềm HMI cùng với cơ sở dữ liệu, ứng dụng SCADA, công cụ báo cáo, phần mềm thị giác hoặc các chương trình khác.

PC công nghiệp có thể thay thế HMI được không?

Có, IPC có thể chạy phần mềm HMI và có thể thay thế HMI chuyên dụng trong một số ứng dụng. Sự thay đổi chỉ có ý nghĩa khi dự án được hưởng lợi từ phần mềm bổ sung, khả năng xử lý dữ liệu hoặc khả năng tích hợp. Đối với giao diện máy đơn giản, HMI chuyên dụng có thể vẫn dễ triển khai và bảo trì hơn.

HMI có thể hoạt động mà không cần PLC không?

Nó phụ thuộc vào ứng dụng và nền tảng HMI. HMI có thể giao tiếp với các bộ điều khiển và nguồn dữ liệu khác nhau, nhưng trong kiến ​​trúc tự động hóa máy điển hình, nó hoạt động với PLC hoặc bộ điều khiển khác thực thi logic điều khiển thực tế.

PC công nghiệp có thể chạy phần mềm HMI không?

Đúng. Một lý do khiến IPC và HMI đôi khi bị nhầm lẫn là PC công nghiệp có thể chạy phần mềm HMI hoặc SCADA dựa trên PC. Sự khác biệt quan trọng là vai trò và môi trường phần mềm chứ không phải thiết bị có màn hình cảm ứng hay không.

Điều khiển PLC, HMI hay PC công nghiệp cái nào tốt hơn?

Để giám sát và ra lệnh cho người vận hành chuyên dụng, HMI thường là giải pháp tập trung hơn. Nếu dự án cũng cần cơ sở dữ liệu, nhiều ứng dụng, báo cáo nâng cao, thị giác máy hoặc tích hợp hệ thống rộng thì PC công nghiệp có thể phù hợp hơn. PLC thường chịu trách nhiệm về logic điều khiển máy cốt lõi.

Tôi cần thông tin gì để thay thế HMI hiện tại?

Bắt đầu với mô hình HMI chính xác, mô hình PLC, giao thức truyền thông, kích thước màn hình, phần cắt bảng điều khiển, nguồn điện, phần mềm dự án hoặc dự phòng và các yêu cầu về môi trường. Hình ảnh của bảng tên và hệ thống lắp đặt hiện tại cũng có thể giúp xác định thiết bị thay thế tương thích.

Tư vấn miễn phí