تفاوت plc و hmi به زبان ساده

PLC یک کنترل کننده منطقی قابل برنامه ریزی مبتنی بر سخت افزار است، اما HMI سیستمی است که در ارتباط با PLC کار می کند. در این مقاله در مورد پی ال سی و HMI صحبت می کنیم و عملکرد آن ها را مورد بررسی قرار می دهیم. در ادامه به مقایسه آن ها می پردازیم و تفاوت های PLC و HMI را در قالب یک جدول توضیح می دهیم.

PLC چیست؟

PLC در واقع کنترل کننده منطقی قابل برنامه ریزی می باشد که برای مدیریت ورودی ها و خروجی های میدان صنعتی طراحی شده است و می تواند برای اجرای الگوریتم های کنترل پیچیده مانند کنترل PID و کنترل حرکت برنامه ریزی شود. PLC ها معمولاً با استفاده از منطق ladder، برای نمودار های بلوک تابع یا متن ساخت یافته برنامه ریزی می شوند.

HMI چیست؟

HMI یک رابط کاربری است که به اپراتور ها امکان تعامل و کنترل فرآیند های صنعتی را می دهد. HMI ها به منظور ارائه یک رابط کاربر پسند برای نظارت و کنترل فرآیند های صنعتی طراحی شده اند و اغلب در ارتباط با PLC ها استفاده می شوند. HMI معمولا از گرافیک، صفحه نمایش لمسی و صفحه کلید برای رابط کاربری استفاده می کند. صفحه نمایش HMI را می توان برای یک عملیات ساده، مانند نظارت و ردیابی، یا برای انجام عملیات پیچیده تر، مانند خاموش کردن ماشین آلات یا افزایش سرعت تولید، بسته به نحوه اجرای آن ها استفاده کرد.

HMI ها برای بهینه سازی یک فرآیند صنعتی با دیجیتالی کردن و متمرکز کردن داده ها برای بیننده استفاده می شوند. با استفاده از HMI، اپراتور ها می توانند اطلاعات مهم نمایش داده شده در نمودار ها، جداول یا داشبورد های دیجیتال را ببینند، آلارم ها را مشاهده و مدیریت کنند، و با سیستم های SCADA، ERP و MES، از طریق یک کنسول ارتباط برقرار کنند.

پیش از این، اپراتور ها برای بررسی پیشرفت کارها و ثبت آن روی یک تکه کاغذ باید دائماً در طول خط تولید راه می رفتند. با اجازه دادن به PLC ها برای برقراری ارتباط مستقیم با اطلاعات مورد نیاز در زمان واقعی از طریق یک صفحه نمایش HMI، دیگر نیازی به اپراتور ها نبود و در نتیجه بسیاری از مشکلات پر هزینه ناشی از کمبود اطلاعات یا خطای انسانی کاهش یافت.

مقایسه PLC و HMI

PLC و HMI هر دو در سیستم‌ های اتوماسیون صنعتی استفاده می ‌شوند، اما اهداف متفاوتی دارند. در این بخش می خواهیم به مقایسه plc و hmi از نظر موارد زیر بپردازیم:

• فناوری
• پیچیدگی
• اهداف
• عملکرد
• نوع قطعات سخت افزاری
• برنامه نویسی
• پروتکل های ارتباطی
• کاربرد

فناوری

PLC ها فناوری سنتی تری دارند و برای کنترل تجهیزات در محیط های صنعتی استفاده می شوند. HMI یک فناوری جدید تر است که بیشتر برای رابط انسان و ماشین استفاده می شود.

پیچیدگی

استفاده از HMI معمولاً راحت ‌تر از PLC است زیرا دارای یک رابط کاربری گرافیکی است که می ‌توان آن را با ماوس یا صفحه لمسی کنترل کرد.  HMIها ساده هستند، زیرا آن ها فقط وظیفه نمایش داده ها را بر عهده دارند و به اپراتور اجازه می دهند تا دستورات را وارد کند. این بدان معنی است که افرادی که دانش زیادی از برنامه نویسی ندارند، همچنان می توانند از سیستم SCADA و HMI برای کنترل ماشین آلات استفاده کنند.

PLC ها معمولاً پیچیده تر از HMI ها هستند، زیرا آن ها مسئول کنترل فرآیند و تصمیم گیری بر اساس ورودی سنسور ها و دستورات اپراتور هستند.

اهداف

از سوی دیگر، PLC ها برای اهداف اتوماسیون و کنترل طراحی شده اند و برای عملکرد موثر به دانش برنامه نویسی بیشتری نیاز دارند. آن ها اغلب برای کنترل فرآیند های صنعتی پیچیده، مانند خطوط مونتاژ، کارخانه ‌های تولید و سیستم‌ های تولید برق استفاده می ‌شوند. PLC ها از یک زبان برنامه نویسی با منطق Ladder استفاده می کنند که به کاربران نیاز دارد تا درک کاملی از مفاهیم برنامه نویسی داشته باشند. در حالی که HMI ها برای ایجاد رابط بین اپراتور انسانی و فرآیندی که توسط PLC کنترل می شود، مورد استفاده قرار می گیرد.

عملکرد

یکی از تفاوت های کلیدی بین PLC و HMI عملکرد اصلی آن ها است. در حالی که یک PLC مسئول اجرای منطق کنترل و مدیریت ورودی ها و خروجی ها است، یک HMI بر ارائه یک رابط کاربر پسند برای اپراتور ها به منظور تعامل با سیستم تمرکز دارد. سیستم HMI به عنوان پلی بین کاربر و PLC عمل می ‌کند و اپراتور ها را قادر می ‌سازد تا فرآیند را نظارت کنند، داده ‌ها را در لحظه مشاهده کنند و تنظیمات لازم را انجام دهند.

نوع قطعات سخت افزاری

تفاوت دیگر plc و hmi در قطعات سخت افزاری آن ها نهفته است. PLC ها دستگاه های مستقلی هستند که از یک واحد پردازنده، ماژول های ورودی/خروجی و رابط های ارتباطی تشکیل شده اند. آن ها برای محیط های ناهموار ساخته شده اند و قابلیت اطمینان و دوام بالایی دارند. از سوی دیگر، HMI ها معمولاً برنامه های نرم افزاری هستند که بر روی یک کامپیوتر یا دستگاه سخت افزاری اختصاصی اجرا می شوند. آن ها به قدرت پردازش و ظرفیت ذخیره سازی دستگاه میزبان برای ارائه رابط گرافیکی و قابلیت های ارتباطی متکی هستند.

برنامه نویسی

از نظر برنامه نویسی، PLC ها نیاز به استفاده از منطق ladder یا سایر زبان های برنامه نویسی خاص دارند. این زبان برنامه نویسی مبتنی بر منطق رله ladder است و برای تعریف منطق کنترل و رفتار PLC استفاده می شود. برنامه نویسان باید درک عمیقی از منطق ladder و نرم افزار برنامه نویسی خاص مورد استفاده توسط سازنده PLC داشته باشند.

از سوی دیگر، HMI ها از برنامه های کاربردی نرم افزاری استفاده می کنند که رویکرد بصری و شهودی بیشتری برای برنامه نویسی ارائه می دهند. این نرم افزار طیف وسیعی از ابزار ها و اجزای از پیش ساخته شده را ارائه می دهد که می توان از آن ها برای طراحی صفحه نمایش، ایجاد اشیاء گرافیکی و تعریف تعاملات کاربر استفاده کرد. این امر باعث می شود اپراتور هایی با دانش برنامه نویسی محدود، فرآیند استفاده از HMI آسان تر شوند.

پروتکل های ارتباطی

وقتی صحبت از اتصال به میان می آید، هم PLC ها و هم HMI ها برای ارتباط با دستگاه ها و سیستم های میدانی مختلف طراحی شده اند. PLC ها معمولاً از طیف گسترده ای از پروتکل های ارتباطی مانند Modbus، Profibus یا Ethernet/IP برای تبادل داده ها با حسگر ها، محرک ها و سایر دستگاه ها پشتیبانی می کنند. HMI ها نیز از این پروتکل ها پشتیبانی می کنند اما در درجه اول بر برقراری ارتباط با PLC یا سایر دستگاه های کنترلی برای بازیابی داده ها و صدور دستورات تمرکز می کنند.

HMI ها به PLC متصل هستند و برای نمایش داده های فرآیند استفاده می شوند اما HMI مستقیماً با فرآیند کنترل شده ارتباط برقرار نمی کند. PLC مستقیماً فرآیند را با استفاده از پروتکل های استاندارد ارتباطی صنعتی کنترل می کند.

کاربرد

به طور کلی، انتخاب بین PLC و HMI به نیاز های خاص فرآیند صنعتی بستگی دارد. اگر هدف اصلی اتوماسیون و کنترل ماشین آلات و فرآیند های پیچیده باشد، PLC انتخاب مناسب تری است. قابلیت های برنامه نویسی پیشرفته ای را ارائه می دهد و برای انجام وظایف کنترلی پیچیده طراحی شده است.

از سوی دیگر، اگر تاکید بر ارائه یک رابط کاربر پسند برای اپراتور ها برای نظارت و تعامل با سیستم باشد، HMI گزینه ارجح است. رابط گرافیکی، سهولت استفاده و قابلیت های سفارشی سازی آن را برای اپراتور هایی که دانش برنامه نویسی گسترده ای ندارند ایده آل می کند.

HMI ها برای نمایش داده های فرآیند استفاده می شوند و به اپراتور اجازه می دهند تا دستورات را وارد کند، اما مستقیماً فرآیند را کنترل نمی کنند. PLC ورودی را از حسگر ها دریافت می کند و آن داده ها را با استفاده از یک برنامه پردازش می کند و سپس خروجی را برای کنترل فرآیند به عملگر ها ارسال می کند.

به طور خلاصه، تفاوت plc و hmi در قالب یک جدول به صورت زیر آورده شده است: