移动HMIS为运动控制带来新的选择和功能

曾几何时，人机界面由一个小的LCD组成，能够显示几位数的错误代码。功能强大的版本可能包括一些指示灯。如今，这些微型液晶显示器已被具有多点触控功能的高分辨率面板所取代。人机界面本身具有强大的处理能力和支持更高程度功能的内存。它们可以显示复杂的图形、性能指标、诊断，甚至计算趋势数据。但在我们的无线世界中，最关键的特征可能是它们是联网的，使它们能够被移动设备远程访问，无论何时何地。

远程访问为制造业提供了巨大的好处。非现场用户可以像站在机器前一样查看HMI屏幕。这使得维修人员和原始设备制造商能够排除故障，即使他们可能不在附近。他们可以通过电子邮件或短信收到自动警报。它们可以运行诊断、更改设置和上传固件。根据安全设置，他们甚至可以进行操作控制。突然之间，维修人员可以立即开始工作，诊断和解决问题，而不是在维修人员到达之前，线路会停顿数小时甚至数天。

然而，移动HMI访问的好处远远超出了故障排除。HMIS还可以为大型显示屏提供性能数据甚至一些基本分析。它们可以利用连接和数据记录器功能以将数据发送到云，以获取可以由客户端设备访问的更复杂的分析。这支持过程控制，开发最佳实践，运营洞察力和规划未来。

它的好处不仅仅是简单的故障恢复。随意访问任何HMI的能力使其有可能在减少人员需求的同时抢占停机时间。例如，它使一个人能够在一个屏幕上监视和处理多个地理上分离的资产。该公司高级产品营销工程师Agnieszka Zupancic表示:“这真的减少了问题被发现的时间，因为当工厂的某些地方出现红色区域或警报时，员工立即就能知道。三菱电动自动化．“我认为这可能是使用移动技术的主要好处之一。”

正确杠杆化，移动HMI功能可以显着简化日常运营。实际上，最近的远程访问趋势是讽刺的是，在现场使用它，有时在机器旁边。它提供了新的工具，可以提高运营效率，使多个工程师和技术人员能够在解决问题上进行协作。

移动HMI提供了显着的竞争优势，制造商开始关注。“HMI业务营销经理Chirayu Shah说：”没有一个不寻求基于流动性的解决方案的行业罗克韦尔自动化．“他们要么正在采用它，要么他们希望在不久的将来采用，但每个人都有某种基于流动的路线图。”

移动访问的口味
对于移动访问的所有好处，将设备连接到互联网的前景给出了蒸汽的操作和它。它可能使设备易受未经授权的访问，恶意代码和无意的变化。Web服务器方法旨在解决这些问题。使用基于Web的界面，客户端设备永远不会与HMI直接接触。相反，它们通过安全服务器与其通信。

用户可以通过各种便携式设备访问HMI，包括笔记本电脑，台式机，平板电脑和智能手机。它们不需要为客户端设备提供专用应用程序，仅适用于Web浏览器并安全登录。Web服务器是一个主从体系结构，它适用于使用所谓的薄客户端 - 剥离的移动设备，这些移动设备通常缺少硬盘驱动器，外部驱动器等。对于恶劣环境，存在许多粗糙化的便携式HMI。

Web浏览器功能涉及安装在工业设备(HMI、PLC、基于pc的控制等)上的应用程序，使其能够共享其屏幕。该软件通常内置预先配置的屏幕，用户可以根据需要自定义。根据包的不同，它可以使用户深入到机器上的各个组件，从编码器到驱动器到控制器。

该方法解决了从移动客户端直接访问所引入的安全漏洞，但来自HMI的数据仍然需要转移到服务器。这通常通过网关PC或制造执行系统(MES)边缘设备进行。智能路由器可以用来建立与公司网络隔离的虚拟专用网络。

最初，网页浏览器的一个挑战是屏幕尺寸保持不变，这意味着它不能扩展到更小的设备。因此，智能手机和平板电脑的用户要么必须扫描和放大更大的页面，要么等待该设备的专用版本发布。考虑到开发成本，公司经常限制数量和范围。例如，iPhone用户可能拥有应用程序，而Android设备或平板电脑用户则没有。

HTML5的发布在某种程度上减少了这个问题。HTML5的一个功能是它支持自动调整大小以适合Web浏览器窗口的宽高比的网页。这有所改善，但它仍然需要知情设计。例如，为大屏幕开发的图形的页面可能无法在较小的设备上读取。鉴于房地产有限，对于确保只出现直观数据至关重要。

人机界面作为服务器
随着在现场远程访问的兴趣日益越来越多，该行业正在探索移动HMI的新方法。仍然可以在工厂楼层上使用Web服务器方法，但介绍延迟，安全风险和额外的硬件和软件成本。另一种方法是使用HMI作为应用程序服务器。客户端设备通过Wi-Fi或工厂网络直接与HMI通信，而不是从云下载它。这使得它略可简单。它还简化了安全问题和IT和运营技术之间的持续冲突（OT）员工。

“IT经理通常不喜欢从远程设备访问机器，但有了无线技术，你真的不需要这些，”Zupancic说。“你只需要一个服务器IP地址，通过Wi-Fi连接，你就可以轻松地连接到你的应用程序。真的不需要担心设置防火墙或类似的东西，这总是很难与IT部门合作，以提供适当的访问。”

“鉴于正确的方法，安全困境[Web服务器]消失，但膝盖混蛋反应是它是不安全的，因为你必须将一切推向云端，”凯尔reissner，集成架构，集成架构罗克韦尔自动化．“我们在OT网络层内移动设备上启动的原因是因为我们觉得它可以减少人们实现价值的摩擦。所有您需要的是Wi-Fi系统上的安全设备，而不是通过Internet路由，更富有成效。“

功能更有限，但仍然以适中的成本提供效益。对于那些想要探索不需要深入投资的可能性的组织来说，这是一个很好的切入点。“这并不全是大数据或回归分析，”Reissner说。“这是为了让你的电工能够(查看数据趋势)，而不是站在面板前，而是站在电机前。这带来了很多价值。”

使用可以模拟HMI的移动设备，操作人员可以在问题所在的位置访问手册中的故障恢复页面。一些人机界面支持多个用户同时进行移动访问，每个用户都查看不同的屏幕。这在调试过程中非常有用，因为每个操作人员处理不同的轴或过程的不同部分。“他们可以看到不同的屏幕，但他们不能控制人机界面本身，”Zupancic说。“作为一个客户，你可以看到各个屏幕，一个客户不需要参考另一个来访问数据。您还可以设置读写选项，让操作人员或维护人员有权操作系统。”

这会带来实现远程HMI的键之一，它是定义基于角色的权限。通过密码，可以限制每个用户看到的屏幕，使得操作员可以看到性能指标，而维护技术人员可以利用趋势数据和诊断，并且可以进行更改的能力。

这种方法的一个有趣的新皱纹涉及向系统添加地理围栏的位置意识，也称为地理围栏。这解决了对远程控制资产的疑虑。该软件仅提供仅当设备和用户在指定距离内时访问给定设备的某些屏幕和功能。也许他们可以在家里看到数据，但只能在现场或甚至在机器旁边看到控制屏幕。即使是数据显示也可以限制为位置的函数。“我可以使用我的平板电脑和机器的特定附近走进来，我将从我的平板电脑上获取内容，”Shah说。“当我走出那个地区时，那个内容将消失。”

重新连接
实现这种移动人机界面的关键是要有一个可靠的无线网络。不是每个组织都有资金在他们的设施中部署一个超级强大的无线网络。即使对那些有医保的人来说，医保也并非总是有效的。制造环境是电磁噪声的一个重要来源，而且条件很少是静态的。破坏Wi-Fi的唯一方法就是改变，比如在工厂的休息室里安装一个新微波炉，或者甚至是动态环境，比如一天中液体的储罐。

当Wi-Fi不稳定时，无线电话服务可以提供一种选择。Zupancic说:“使用移动技术，特别是手机，会更好，因为如果你有电话服务，你的互联网是相当稳定的。”“如果你在电脑上使用ipad，甚至是网络浏览器，你就必须使用其他方式来连接互联网。”

在最近的进程中，架构不仅仅是使用电话服务作为备份Internet连接，而是使用设备的通信功能进行对等联系人。这是一个协作工具而不是移动HMI工具。它使用户能够从HMI访问数据，并与协作团队中的其他用户共享。

这首先安装在移动设备上的应用程序，让它们充​​当智能节点基本上是一个即兴网格网络。这避免了典型Web服务器的主从体系结构，该典型的Web服务器可以在失去连接时有效地运行。

值得注意的是，云仍然是架构的关键部分。它作为一个同步点，作为记录系统。这些设备本身通过Wi-Fi和蜂窝服务管理彼此之间的通信。如果与云的连接中断或Wi-Fi网络中断，智能手机仍然可以通信。如果其中一个有云接入，但这不是必需的，网状网络就会受益。只要它们保持点对点通信，远程访问就会继续。

一个示例是一个应用程序，使手机或平板电脑能够连接到OT层内的HMI以监视警报。数据不需要发送到云并由客户端设备检索。相反，远程设备直接通过OT层接收输入。对等关系使设备之间的通信能够通过将信息从HMI发送给彼此来协作。“它是一个安全的设备，就像一台笔记本电脑一样，允许人们查看警报，”Reissner说。“我可以在团队委员会上分享该警报，或者我可以将其发送给同事以帮助我解决问题。如果我刚刚复制屏幕，那么它就不会具有协作方面。如果我刚刚发送整个屏幕，它就不会给出任何背景。“

尽管移动HMI越来越普遍，并且应用程序已经允许边缘设备甚至充当HMI，但不要期望看到硬连线版本很快消失。对时间敏感的操作来说，遍历网络会带来无法接受的延迟。而不是在毫秒内更新的数据，它可能需要长达两到三秒。更大的问题是，所有的连接，无论多么健壮，都可能出现中断。对于敏感的应用程序，没有什么可以替代硬连接的HMI。

所有人都认为，这项技术目前处于早期采用者阶段，但已准备好在明年左右实现突破。沙阿说:“客户意识到它的价值，他们是推动我们朝这个方向发展的人，因为他们认为这对他们来说也是游戏规则的改变者。”

Zupancic说:“我看到我们所有的终端用户都在快速地使用它。”“这还处于起步阶段，但我认为，随着技术的进步，未来两三年将会加速，届时会取得很大的成功。”

致谢
感谢Kinetix伺服电机、电缆和第三方互动的业务经理Chris Gottlieb罗克韦尔自动化和施耐德电气工业软件公司的高级技术销售人员Scott Kortier进行了有益的背景讨论。