Interfaccia uomo-macchina 101: cos'è e come scegliere quella giusta

Cosa fa effettivamente un'interfaccia uomo-macchina in fabbrica

Un'interfaccia uomo-macchina, comunemente abbreviata in HMI, è il pannello di controllo che consente agli operatori di monitorare e interagire con le apparecchiature industriali senza dover accedere direttamente alla programmazione o al cablaggio sottostante. Invece di fare affidamento su pulsanti fisici, quadranti e indicatori luminosi sparsi su una macchina, un pannello HMI li consolida in uno schermo digitale dove gli operatori possono visualizzare dati in tempo reale, regolare le impostazioni e rispondere agli allarmi da un'unica interfaccia. Questa apparecchiatura si trova tra l'operatore e il PLC (controllore logico programmabile) che gestisce effettivamente la logica di automazione della macchina, traducendo i dati grezzi del sistema in un formato facile da leggere e su cui è possibile agire. Per i produttori che utilizzano linee di produzione automatizzate, apparecchiature di imballaggio o sistemi di controllo di processo, la qualità dell'HMI spesso determina la rapidità con cui gli operatori riescono a individuare i problemi e la quantità di formazione necessaria al nuovo personale prima di poter utilizzare le apparecchiature in tutta sicurezza.

Tipi comuni di HMI e dove ciascuno di essi è adatto

Non tutte le interfacce uomo-macchina sono progettate per la stessa applicazione e la scelta del tipo giusto dipende da fattori quali l'ambiente, la complessità dell'apparecchiatura controllata e la quantità di dati che devono essere visualizzati contemporaneamente.

HMI di base basata su testo

Queste unità più semplici visualizzano testo limitato o dati numerici su un piccolo schermo, spesso abbinati a pulsanti fisici per la navigazione. Sono comunemente utilizzati su apparecchiature autonome con esigenze di controllo semplici, dove un'interfaccia grafica completa aggiungerebbe costi inutili senza vantaggi significativi.

Touchscreen grafico HMI

Un touch screen HMI con funzionalità grafica completa consente agli operatori di interagire con rappresentazioni visive del processo, come diagrammi animati che mostrano i livelli del serbatoio, lo stato del trasportatore o l'andamento della temperatura. Questo tipo è diventato la scelta standard per la maggior parte delle moderne applicazioni industriali perché la navigazione touch è più rapida e intuitiva rispetto allo scorrimento dei menu di testo, soprattutto per gli operatori che gestiscono più parametri contemporaneamente.

Sistemi HMI integrati SCADA

Per strutture più grandi che gestiscono più macchine o linee di produzione, i pannelli HMI sono spesso integrati in un sistema SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) più ampio, consentendo di aggregare e visualizzare i dati delle singole macchine a livello di impianto. Questa configurazione viene generalmente utilizzata in strutture in cui il monitoraggio centralizzato e la registrazione dei dati storici sono importanti tanto quanto il controllo locale della macchina.

Fattori chiave da valutare quando si seleziona un pannello HMI

Scegliere l'HMI industriale giusto implica molto più che scegliere la dimensione dello schermo: diversi fattori tecnici influiscono sulle prestazioni del pannello nell'ambiente previsto e sulla facilità con cui si integra con le apparecchiature esistenti.

• Risoluzione e luminosità dello schermo: una risoluzione più elevata migliora la leggibilità della grafica dettagliata, mentre una luminosità più elevata è importante per gli ambienti esterni o ad alto riflesso
• Compatibilità del protocollo di comunicazione: conferma che l'HMI supporta lo stesso protocollo utilizzato dal PLC, come Modbus, Ethernet/IP o Profinet
• Classificazione ambientale: i pannelli con classificazione IP65 o superiore resistono all'esposizione alla polvere e all'acqua, il che è importante per le aree di lavaggio o le installazioni esterne
• Potenza di elaborazione e memoria: influiscono sulla fluidità dell'esecuzione dell'interfaccia con funzionalità di grafica complessa, registrazione delle tendenze o gestione delle ricette
• Ecosistema software di programmazione: alcune piattaforme sono più facili da sviluppare e mantenere rispetto ad altre, il che influisce sui costi di supporto a lungo termine

Confronto delle opzioni di dimensione dello schermo per diverse applicazioni

Le dimensioni del display dell'HMI devono essere adeguate alla quantità di informazioni che devono essere visualizzate contemporaneamente e allo spazio fisico disponibile sul pannello dell'apparecchiatura. La tabella seguente illustra le categorie di dimensioni generali e i luoghi in cui vengono generalmente applicate.

Progettare un'interfaccia che gli operatori utilizzeranno effettivamente in modo corretto

Anche l'hardware di alta qualità può portare a errori da parte dell'operatore se il layout dello schermo e la navigazione non sono progettati correttamente. Una buona progettazione dell'interfaccia HMI segue alcuni principi coerenti che riducono la confusione e accelerano i tempi di risposta in condizioni anomale.

• Mantieni gli allarmi critici e i controlli di emergenza visivamente distinti e posizionati in modo coerente su tutti gli schermi
• Utilizzare la codifica dei colori in modo coerente, ad esempio il rosso per i guasti e il verde per il normale funzionamento, senza sovraccaricare lo schermo con troppi colori
• Limita il numero di livelli di menu che gli operatori devono navigare per raggiungere le funzioni comuni
• Visualizza solo i dati necessari agli operatori per il loro ruolo specifico, anziché stipare tutti i dati disponibili su un'unica schermata
• Testare l'interfaccia con gli operatori reali prima dell'implementazione finale, poiché i problemi di usabilità spesso emergono solo durante l'uso pratico reale

Domande da porre prima dell'acquisto o dell'aggiornamento

Che si tratti di sostituire un pannello obsoleto o di specificare l'attrezzatura per una nuova linea, porre le domande giuste in anticipo aiuta a evitare problemi di compatibilità e costi inutili in seguito.

• Il pannello è compatibile con il marchio PLC e il protocollo di comunicazione esistenti?
• Quale classificazione ambientale ha il pannello e corrisponde alle nostre condizioni di installazione?
• Il software di programmazione è incluso e qual è il costo di licenza per modifiche future?
• Qual è la durata prevista della tecnologia touch screen in caso di uso industriale continuo?
• È disponibile il supporto tecnico locale se il pannello necessita di risoluzione dei problemi o di parti di ricambio?

Scelta di un'interfaccia che supporti un funzionamento affidabile

Selezionando il diritto interfaccia uomo-macchina si tratta di abbinare la capacità dello schermo, la resistenza ambientale e la compatibilità della comunicazione con le vostre specifiche apparecchiature e condizioni operative, piuttosto che passare all'opzione più ricca di funzionalità disponibile. Gli acquirenti che confermano la compatibilità del protocollo, scelgono una classificazione ambientale adeguata e danno priorità a una progettazione chiara dell'interfaccia tendono a evitare la confusione dell'operatore e i problemi di integrazione che derivano da una selezione HMI non corrispondente. Poiché questo pannello è il punto principale di interazione tra le persone e le apparecchiature automatizzate, la correttezza di questi dettagli ha un impatto diretto sia sull'efficienza operativa che sulla sicurezza sul posto di lavoro.