Inicialmente, a maioria das aplicações IHM incorporadas eram dedicadas a lidar com tarefas específicas em um único dispositivo. Uma IHM incorporada típica será usada para substituir os botões, indicadores, medidores analógicos e botões giratórios em um painel simples do operador da máquina. Ele se comunicará com o controlador da máquina (geralmente um Controlador Lógico Programável (PLC)) por meio de um link de comunicação serial de baixa-velocidade e não se comunicará com outros dispositivos, controladores ou computadores.
A programação dessas IHMs incorporadas básicas é feita em um PC, e o programa compilado é baixado para a IHM por meio de comunicações seriais. As IHMs incorporadas usam sistemas operacionais (SO) e hardware proprietários, que podem ser caros. Uma vez programada, a IHM embarcada não pode ser modificada ou alterada, a menos que seja reprogramada no PC, a IHM seja desligada e um novo programa seja carregado.
Apesar desses altos custos e limitações, as IHMs incorporadas oferecem enormes melhorias em flexibilidade, desempenho e custo em relação às soluções existentes de interface de operação com fio.
As economias mais significativas são devidas à eliminação de entradas e saídas do CLP para todos os dispositivos de interface do operador. Com dispositivos de interface do operador montados em painel-com fio, cada botão requer uma entrada de CLP discreta correspondente, cada luz é acionada por uma saída de CLP discreta, cada medidor requer uma saída de CLP analógica e cada botão giratório e potenciômetro são conectados a uma entrada de CLP analógica. Isso não só era muito caro no início, mas também era um pesadelo.
Com uma interface de operação conectada, simplesmente adicionar luzes indicadoras requer fazer furos no painel frontal do gabinete, instalar as luzes e suas placas de identificação, conectar as luzes de volta às saídas do CLP e reprogramar o CLP. isso pressupõe que haja espaço suficiente no painel frontal e saídas de CLP sobressalentes. Em contraste, a tarefa de reprogramar a IHM e o PLC para adicionar símbolos indicadores adicionais é relativamente simples.
Para máquinas e outras aplicações que exigem um grande número de botões, luzes, medidores e botões giratórios ou potenciômetros,-todos com E/S de CLP correspondente-, as IHMs incorporadas podem proporcionar economias de custos significativas. Além disso, as IHMs incorporadas podem fornecer recursos avançados, como tendências e gráficos, que podem substituir os gravadores gráficos.
Evolução da IHM
Para evoluir de uma interface básica de operação de máquina isoladamente para um sistema avançado, as IHMs embarcadas utilizam as mesmas mudanças tecnológicas que impulsionaram a evolução dos sistemas SCADA (ou seja, PCs e sistemas operacionais Windows).
No início da década de 1990, os PCs foram introduzidos em fábricas e fábricas, muitas vezes hospedando SCADA e software semelhante em salas de controle. Mais tarde naquele século, os PCs industriais foram introduzidos para permitir que aplicações avançadas de IHM migrassem para o chão de fábrica.
Após alguma relutância inicial no mercado devido ao baixo desempenho-em tempo real e reinicializações frequentes do Windows, essas IHMs avançadas-baseadas em PC se tornaram o padrão de fato, soando a sentença de morte para o SCADA proprietário e outros sistemas IHM avançados.
A próxima revolução ocorreu nas áreas relacionadas de largura de banda e redes. Graças à expansão das capacidades Ethernet, a largura de banda aumentou dramaticamente, permitindo que os sistemas sejam facilmente conectados uns aos outros, acabando assim com os silos de automação.
A introdução de padrões de rede, como TCP/IP e a arquitetura SCADA cada vez mais aberta-baseada em PC, permitiu que cada vez mais dispositivos remotos, como laptops e PCs de escritório, acessassem informações do chão de fábrica.
Após a introdução do SCADA-baseado em PC, a introdução da plataforma Microsoft Windows CE OS permitiu que os desenvolvedores fornecessem muitas das ferramentas e recursos dos sistemas SCADA-baseados em PC para uma ampla variedade de dispositivos remotos de menor capacidade. Como resultado, muitos fornecedores competiram para criar plataformas-de baixo custo, reduzindo os preços de hardware.
Ao mesmo tempo, a Internet abriu caminho para a troca de informações entre uma gama mais ampla de plataformas de hardware, incluindo IHMs embarcadas, CLPs e sistemas SCADA. Pacotes de software IHM integrados e avançados começaram a oferecer acesso remoto, primeiro a partir de navegadores e depois de aplicativos. Isto foi mais do que apenas um factor de conveniência, pois proporcionar aos operadores e gestores a capacidade de visualizar informações a partir de qualquer lugar ajudou as fábricas a funcionarem de forma mais eficiente e com menos mão-de-obra.
Ao adotar o Windows CE e seu sucessor integrado do Windows como sistema operacional padrão, as IHMs incorporadas parecem e funcionam mais como pacotes de software de IHM avançados baseados em PC- e Windows-. Para muitos usuários, as IHMs incorporadas agora são mais que adequadas para suas aplicações, permitindo que eles mudem de IHMs baseadas em PC. Isso resulta em enormes economias de custos porque tudo associado à IHM incorporada é muito mais barato, incluindo software de programação, licenças de tempo de execução, taxas anuais de manutenção de software e plataformas alvo.
O uso de uma IHM-baseada em PC em um ambiente industrial requer um PC industrial e um monitor. Com a IHM incorporada, uma plataforma industrialmente aprimorada pode cumprir a mesma função a um custo significativamente menor. O software moderno de IHM incorporada pode residir em plataformas incorporadas com capacidade de processamento, memória e outros recursos de hardware limitados, mas ainda fornece recursos avançados, como interfaces gráficas-amigáveis, acesso remoto e relatórios-em tempo real e tendências dos principais indicadores de desempenho.
Acesso remoto e interfaces{0}amigáveis ao usuário
Engenheiros e operadores esperam que a mesma facilidade de uso e funcionalidade que obtêm em seus dispositivos pessoais estejam presentes em seus ambientes de trabalho, especialmente quando se trata de IHMs. Com os smartphones e tablets atuais definindo as expectativas dos usuários em termos de conectividade sem fio, interfaces gráficas e mobilidade superior, não é surpresa que os produtos eletrônicos de consumo estejam se tornando uma força importante na IHM industrial. Na verdade, muitas organizações estão cortando custos instituindo políticas “Traga seu próprio dispositivo” (BYOD), que permitem que a equipe de produção use seus próprios smartphones e tablets como IHM móvel.
Os usuários de IHM agora exigem uma experiência de interface de operação unificada em todos os dispositivos. Eles querem que o software de IHM,-seja incorporado ou baseado em PC-,-forneça a mesma experiência de painel em vários tipos de hardware, desde telas de IHM incorporadas até smartphones e tablets, independentemente do sistema operacional.
Em resposta, vários pacotes de software IHM integrados agora oferecem esses recursos. Essas soluções de software criam aplicativos para dispositivos IHM embarcados que podem ser acessados a partir de PCs, outras IHMs embarcadas, smartphones e tablets.
Ao fornecer suporte a HTML5, essas soluções de IHM são facilmente acessíveis na tela principal da IHM, mas são dimensionadas para caber em todos os dispositivos que suportam o padrão HTML5. O padrão HTML5 libera os usuários de downloads lentos de navegadores de Internet ou de esperar meses pela criação de aplicativos para seus dispositivos específicos, pois permite que os fornecedores de software IHM incorporado implementem rapidamente um aplicativo em praticamente qualquer smartphone ou tablet. À medida que as políticas BYOD se tornam mais predominantes, o suporte HTML5 se tornará um requisito, pois a equipe usa vários dispositivos no trabalho e exige aplicativos que superam os navegadores.
Os dados não só devem ser apresentados da mesma forma em todos os dispositivos para melhorar a eficiência da equipe, mas também devem ser fáceis de acessar e manipular. Embora a tecnologia multi-toque possa parecer outro recurso do tipo "eu também", ela na verdade ajuda os usuários a executar comandos até três vezes mais rápido do que as telas tradicionais de-toque único.
À medida que mais e mais dispositivos portáteis são usados para recuperar informações, os usuários precisam de uma maneira familiar e rápida de interagir com os dados. O multi-toque traz os recursos familiares de smartphones e tablets para aplicações industriais, como rolagem, zoom, rotação de objetos e detalhamento-. Em vez de perder um tempo valioso movendo-se entre telas com menus suspensos-e comandos em caso de emergência, os usuários multi-toque podem encontrar as informações necessárias, ampliar a área do problema e fazer alterações em segundos.
O futuro está ao nosso redor
Os avanços nas IHMs ampliaram a gama de dispositivos de interface de automação industrial e, à medida que as aplicações se tornam mais integradas, é possível que um dia ele seja substituído por um novo termo, como visualização. Essa possibilidade pode ser ainda maior quando se discute IHM embarcada.
Os dias de IHMs isoladas, caras e proprietárias com funcionalidade limitada e acesso apenas pelo usuário na frente da máquina estão chegando ao fim rapidamente. Os aplicativos de IHM incorporados atuais oferecem muitos dos recursos do SCADA e de outros sistemas de IHM avançados, mas a um preço muito mais atraente, especialmente para aplicações de chão de fábrica que exigem uma plataforma industrialmente aprimorada.
Embora em alguns casos ainda sejam necessários operadores no chão de fábrica, a proliferação de dispositivos IHM remotos que se comunicam com controladores e IHMs locais aumentará enormemente a mobilidade e a produtividade dos trabalhadores. Este futuro não substituirá a necessidade dos seres humanos, mas aumentará enormemente o seu alcance em múltiplas fábricas e áreas de fábrica, permitindo-lhes aplicar rapidamente os seus conhecimentos para melhorar as operações conforme necessário.