PLC z panelem HMI - razem czy osobno?

PLC z panelem HMI - razem czy osobno?
Pobierz PDF Download icon
W ostatnim czasie na rynku PLC zapanowała moda na sterowniki zintegrowane z panelami, czyli tzw. sterowniki panelowe. Za takim rozwiązaniem przemawia wiele zalet, o czym przekonują coraz to kolejni producenci, wprowadzający modele tego typu do swoich ofert. Niestety, często marketingowe hasła przysłaniają problemy, jakie wiążą się z używaniem takich, zintegrowanych rozwiązań. Dopiero bardziej wnikliwa, obiektywna analiza, pozwala zdecydować, czy w danej aplikacji lepiej sprawdzi się zintegrowany PLC z panelem, czy niezależne: sterownik i wyświetlacz.

Naturalnym trendem nowoczesnej automatyki jest korzystanie z osiągnięć technologicznych i ułatwianie obsługi zainstalowanych urządzeń. Świetnym sposobem na spełnienie tych celów jest używanie kolorowych wyświetlaczy - np. ciekłokrystalicznych, w celu tworzenia estetycznych, a w tym nawet dotykowych interfejsów użytkownika.

Nie jest to niczym nowym, gdyż panele operatorskie, zarówno duże, jak i mały, pojawiły się w automatyce już wiele lat temu. Natomiast od kilku lat rosnącą popularnością cieszą się sterowniki zintegrowane z panelami i są one coraz chętniej wybierane przez klientów.

Potęga integracji

Fotografia 1. Unitronics V1210 - panel HMI zintegrowany ze sterownikiem

Takiemu rozwojowi sytuacji nie ma się co dziwić. Skoro w instalacji i tak mają się znajdować, zarówno sterownik, jak i panel HMI, dlaczego by ich nie umieścić w jednej obudowie? Przecież i tak bezpośrednio się ze sobą komunikują, nierzadko za pomocą specjalnie przystosowanego w tym celu interfejsu.

Połączenie ze sobą dwóch urządzeń niesie ze sobą wiele korzyści. Nie dość, że maleją koszty obudowy - zamiast dwóch, wystarczy jedna, to można zaoszczędzić także na połączeniach kablowych pomiędzy ekranem i sterownikiem.

Nawet koszt instalacji jest mniejszy, gdyż montaż jednego produktu będzie zawsze przebiegał szybciej niż zamontowanie dwóch, łączonych ze sobą urządzeń. Nie ma też obaw o jakąś niekompatybilność pomiędzy wybranymi produktami, choć o tę kwestię raczej nie ma co się martwić w przypadku rozwiązań automatyki przemysłowej.

Producenci podkreślają też fakt, że sterownik zintegrowany z panelem można łatwiej programować, a wgranie utworzonego kodu programu odbywa się jednorazowo, za pomocą tego samego kabla. W końcu - sterownik z ekranem najczęściej zajmują mniej miejsca niż dwa niezależne urządzenia, co pozwala ograniczyć koszty przygotowania odpowiedniej przestrzeni w szafie sterowniczej.

Problemy na dłuższą metę

Wszystkie powyższe stwierdzenia są jak najbardziej prawdziwe, ale zakup rozwiązania zintegrowanego wiąże się też z pewnymi problemami, których można nie przewidzieć, lub które mogą wydawać się mało istotne. Perspektywicznie myśląc, należałoby wziąć pod uwagę długofalowe skutki użytkowania i całkowity koszt utrzymania oraz modernizacji, w przyszłości.

Czarny scenariusz

Fotografia 2. Lenze p500 - panel HMI zintegrowany ze sterownikiem

Wyobraźmy sobie sytuację, w której operator w trakcie pracy uszkadza ekran dotykowy panelu HMI. Jeśli panel jest niezależnym elementem, osobno zamontowanym i dołączonym przewodami do sterownika, wystarczy nabyć nowy panel, odłączyć i odkręcić uszkodzony, a następnie przykręcić i podłączyć nowy, po czym wgrać do niego oprogramowanie. Procedura przebiega niezależnie od działania prowadzonego procesu przemysłowego, o tyle o ile jego nadzór za pomocą panelu nie jest konieczny non-stop.

Gdyby jednak panel był elementem zintegrowanym ze sterownikiem, przebieg procedury wymiany ekranu nie byłby tak prosty i bezproblemowy. Nie da się bowiem wymienić komponentu takiego urządzenia, bez odłączenia całego produktu od zasilania.

A to oznacza, że awaria ekranu dotykowego wiąże się z koniecznością zatrzymania prowadzonego procesu przemysłowego. W wielu przypadkach wiąże się to z bardzo dużymi kosztami. Z dodatkowym kosztem należy się też liczyć ze względu na fakt, że wymianie podlegać będzie wtedy panel i sterownik jednocześnie, które jako całość są bardziej kosztowne niż byłby sam panel, wymieniany w pierwszym scenariuszu.

Problemem może być też niedostępność dotychczas stosowanego modelu urządzenia, co może skutkować potrzebą aktualizacji stworzonego wcześniej oprogramowania. Zmiana programu samego dla panelu dotykowego będzie prostsza i mniej krytyczna niż wprowadzenie zmian w kodzie dla sterownika i dla HMI.

Trudna rozbudowa

Fotografia 3. Miniaturowy PLC z małym panelem i klawiaturą firmy Horner

Wyobraźmy sobie teraz zupełnie standardowy scenariusz, w którym wraz z rozwojem firmy, pojawia się konieczność zaktualizowania oprogramowania instalacji przemysłowej. Bywają sytuacje, w których korzystna jest rozbudowa aplikacji wizualizacyjnej, bez potrzeby modyfikacji kodu wykonywanego przez sam sterownik.

Dodanie nowych możliwości dla panelu zintegrowanego będzie trudniejsze niż w przypadku niezależnego HMI. Co więcej, jeśli dotychczasowy panel nie jest wystarczający do realizacji nowych funkcji, nic nie stoi na przeszkodzie by go wymienić na inny, bardziej zaawansowany model, o ile tylko nie jest zintegrowany ze sterownikiem.

Nowe urządzenie może nawet pochodzić od innego producenta, o ile tylko obsługuje te same standardy wymiany danych. Nowoczesne panele HMI korzystają z protokołów, które pozwalają na komunikację nawet z wieloma urządzeniami jednocześnie. Taki niezależny panel może więc też służyć jako interfejs dostępowy do systemu SCADA, co zwiększa jego uniwersalność.

Montaż w praktyce

Fotografia 4. Panel HMI firmy Siemens

Awarie i aktualizacje, które mogą nastręczać większych problemów w sterownikach zintegrowanych niż w instalacjach złożonych z oddzielnych PLC i HMI, to nie jedyne trudności, z którymi spotykają nabywcy rozwiązań zintegrowanych. Problem może pojawić się też na etapie montażu, choć teoretycznie to właśnie w momencie zakupu i instalacji, urządzenie tego typu wykazuje swoje główne korzyści.

Klasyczne panele HMI są często montowane na drzwiach szaf sterowniczych, zapewniając ciągły dostęp do ekranu, a jednocześnie chroniąc wnętrze szafy przed kurzem, wilgocią, skrajnymi temperaturami i zabrudzeniami. Aby to było możliwe, panele te muszą być jak najcieńsze, a jednocześnie cechować się wysokim stopniem ochronności od frontu. Im bardziej płytka jest obudowa panelu, tym będzie ona bardziej oddalona od innych urządzeń zamontowanych w szafie, a przez to panel będzie mniej wpływał na ich pracę.

Panel zintegrowany ze sterownikiem będzie naturalnie zajmował więcej miejsca, przez co może pojawić się problem z umieszczeniem całości w otworze drzwi. Trudnością może być też zwiększona liczba przewodów, podłączanych do sterownika, które będą ciągnąć się do drzwi szafy. W tego typu sytuacjach łatwiejszy może okazać się klasyczny montaż sterownika na szynie DIN, gdzie dodatkowe moduły wejść i wyjść nie będą skutkowały powstaniem plątaniny wiszących kabli.

Podsumowanie

Fotografia 5. Duży, samodzielny sterownik PLC firmy Mitsubishi

Co w takim razie można zrobić? Jaki rodzaj produktów wybrać? Przede wszystkim należy zastanowić się, które z opisanych problemów będą miały zastosowanie do danej sytuacji. Trzeba zwrócić uwagę na umiejscowienie panelu i sterownika, oszacować koszty ewentualnego wstrzymania produkcji i ocenić, czy powstała aplikacja ma w przyszłości być rozbudowywana, czy też można ją uznać za kompletną i zamkniętą.

Sterowniki zintegrowane z panelami to niewątpliwie ciekawe i bardzo często korzystne rozwiązania, ale ich specyfika bywa też inna niż samodzielnych PLC. Te pierwsze mają bowiem najczęściej ograniczoną moc obliczeniową i liczbę wejść, przez co przeznaczone są do mniejszych instalacji, w których faktycznie - choćby ze względu na koszty początkowe, będą one po prostu lepszym wyborem.

Można się też zastanowić nad rozwiązaniem alternatywnym, jakie pojawia się w ostatnim czasie. Niektórzy producenci zaczęli tworzyć aplikacje, przeznaczone do pracy na urządzeniach z systemem operacyjnym iOS lub Android, a które przeistaczają smartfon lub tablet w przenośny panel HMI.

Nie są to zazwyczaj bardzo zaawansowane rozwiązania, ale pozwalają na uzyskanie względnie wygodnego, przenośnego interfejsu, przy bardzo małych kosztach. Co więcej, w razie jakiejkolwiek awarii, wyłączenie takiego HMI nie wiąże się z żadnymi problemami, a uruchomienie nowego panelu sprowadza się do instalacji aplikacji na innym tablecie lub smartfonie.

Marcin Karbowniczek, EP

Artykuł ukazał się w
Luty 2015
DO POBRANIA
Pobierz PDF Download icon
Zobacz też
Elektronika Praktyczna Plus lipiec - grudzień 2012

Elektronika Praktyczna Plus

Monograficzne wydania specjalne

Elektronik maj 2020

Elektronik

Magazyn elektroniki profesjonalnej

Raspberry Pi 2015

Raspberry Pi

Wykorzystaj wszystkie możliwości wyjątkowego minikomputera

Świat Radio czerwiec 2020

Świat Radio

Magazyn użytkowników eteru

APA - Automatyka Podzespoły Aplikacje maj 2020

APA - Automatyka Podzespoły Aplikacje

Technika i rynek systemów automatyki

Elektronika Praktyczna maj 2020

Elektronika Praktyczna

Międzynarodowy magazyn elektroników konstruktorów

Praktyczny Kurs Elektroniki 2018

Praktyczny Kurs Elektroniki

24 pasjonujące projekty elektroniczne

Elektronika dla Wszystkich maj 2020

Elektronika dla Wszystkich

Interesująca elektronika dla pasjonatów