Wydłużanie żywotności HMI w sterownikach PLC - Unitronics

31.05.2019 How to /
Wydłużanie żywotności HMI w sterownikach PLC - Unitronics
Wizerunek autora
Doradcy Handlowi
Producent: UNITRONICS

Definicja

HMI (Human Machine Interface) jest to elektryczne urządzenie umożliwiające kontrolę innych jednostek, realizujących pewne procesy, np. produkcyjne lub technologiczne. Ma on formę płaskiej powierzchni z przyciskami, a obecnie w obecnych czasach również z wyświetlaczem LCD lub LED. Przenosząc to na bardziej ludzki język - urządzenie HMI zbudowane jest z elementów, które operator widzi, dotyka lub wykorzystuje w inny sposób, w celu nadzorowania i sterowania danym procesem. Dodatkowo może również odebrać od niego informację zwrotną o stanie i rezultatach.

Do głównych funkcji panelu operacyjnego należy komunikacja pomiędzy człowiekiem a maszyną, czyli odbieranie a także przekazywane sygnałów. Inne ważne cechy to zbieranie aktualnych danych z procesu, ich wizualizacja jak również sterowanie nimi oraz alarmowanie.

Do głównych funkcji panelu operacyjnego należy komunikacja pomiędzy człowiekiem a maszyną, czyli odbieranie a także przekazywane sygnałów. Inne ważne cechy to zbieranie aktualnych danych z procesu, ich wizualizacja jak również sterowanie nimi oraz alarmowanie.

 

Wstęp

Niemalże wszystkie serie sterowników PLC firmy Unitronics jest zintegrowane z panelami operatorskimi HMI. Różnią się one od siebie:

  • typem - tekstowy lub graficzny,
  • wielkością - od 2,7'' do 15,6'',
  • rodzajem wyświetlacza - dotykowy lub nie,
  • rozdzielczością - od 128x64 px do 800x600 px,
  • dodatkami - z fizyczną klawiaturą lub bez,
  • technologią siatki dotykowej - rezystancyjny lub pojemnościowy,
  • rodzajem wyświetlacza - TFT lub STN,
  • rozdzielczością kolorów - od 2 do 16mln.

Producent Unitronics wykorzystuje w swoich urządzeniach wyświetlacze ciekłokrystaliczne LCD z pasywną matrycą (STN) w seriach Jazz, M90/91 , Vision V120, V130 a także V2xx lub z matrycą aktywną (TFT) w seriach UniStream modułowych, UniStream zintegrowanych, SAMBA oraz również w pozostałych seriach Vision tj. V350, V430 oraz V5xx/V700/V1xxx. Żywotność (czas pracy) HMI z matrycą STN to ok. 30.000 - 50.000 godzin roboczych, natomiast z matrycą TFT jest przynajmniej dwa razy większa i wynosi ok. 100.000 godzin. Charakteryzują się one bardzo niskim poborem mocy, dzięki czemu są chętnie stosowane w urządzeniach zasilanych bateryjnie. Wyświetlacze są zawsze zasilane z tego samego źródła, co sterownik PLC o napięciu głównie 24Vdc (rzadko spotykamy również 12Vdc).

 

Wydłużanie żywotności HMI w sterownikach PLC firmy Unitronics

W dalszej części artykułu chciałbym skupić się na pokazaniu jak w prosty sposób wykonać wygaszacz ekranu HMI. Z punktu widzenia inżynierskiego chodzi o wyłączenie podświetlenia matrycy LCD w panelach po określonym czasie od ostatniej operacji wykonanej przez operatora urządzenia.

 

U90Ladder - seria Jazz oraz M90/91

Oprogramowanie U90Ladder służy jako narzędzie programistyczne dla serii Jazz a także M90/91. Jest ono całkowicie darmowe i do pobrania ze strony producenta. Sterowniki Jazz oraz M90/91 posiadają tekstowy panel HMI z pełną klawiaturą numeryczną. W zadeklarowanej pamięci na bity systemowe (System Bits) znajdują się zmienne:

  • SB6 - klawiatura fizyczna aktywna (0 - oznacza brak wciśniętego dowolnego przycisku, 1 - wciśnięty przynajmniej jeden przycisk),
  • SB9 - podświetlenie HMI ( 0 - oznacza brak podświetlenia, 1 - podświetlenie włączone).

Zmienne te są tylko do odczytu, czyli z poziomu podglądu programu nie jesteśmy w stanie wymusić im zadanego stanu. Dokładając do tego użycie Timer'a, możemy w trzech linijkach kodu napisać prosty wygaszacz ekranu dla tej serii sterowników. Pozwoli nam to zwiększenie żywotności ekranu HMI, aczkolwiek w tym przypadku nie będzie on bardzo widoczny. Spowodowane jest to tym, że pobór prądu tych ekranów nie jest zbyt wysoki (tabela znajduje się w podsumowaniu).

Przykładowy kod dla U90Ladder realizujący wygaszacz ekranu dla sterowników PLC+HMI z serii Jazz oraz M90/91, dzięki czemu możemy wydłużyć żywotność HMI.

W pierwszej linijce kodu mamy styk normalnie zamknięty bitu SB 6 oraz cewkę Timer'a T0. Mówi to programiście, że jeżeli żaden przycisk na klawiaturze sterownika nie jest wciśnięty to PLC zaczyna odliczać czas 30 sekund (nastawa czasu T0). Oczywiście, jeśli w przeciągu tych 30 sekund operator urządzenia wciśnie dowolny przycisk to Timer zacznie odliczać od początku. Po odliczeniu 30 sekund, jeśli żaden przycisk nie będzie wciśnięty to bit SB 9 zostanie zresetowany (druga linijka), co spowoduje wyłączenie podświetlenia HMI. Następnie, gdy operator wciśnie dowolny przycisk, spowoduje to ponowne włączenie się podświetlenia, przez "zasetowanie" bitu SB9 (trzecia linijka kodu).

 

VisiLogic - seria SAMBA i Vision

Oprogramowanie VisiLogic służy jako narzędzie programistyczne dla serii SAMBA a także Vision. Jest ono całkowicie darmowe i do pobrania ze strony producenta. Sterowniki SAMBA oraz większość serii Vision posiadają graficzny a także dotykowy panel HMI. W zadeklarowanej pamięci na zmienne systemowe (System Integer oraz System Bits) znajdują się zmienne:

  • SB6 - klawiatura fizyczna aktywna (0 - brak wciśniętego dowolnego przycisku, 1 - wciśnięty przynajmniej jeden przycisk),
  • SB16 - dotyk ekranu HMI aktywna (0 - brak wciśniętego ekranu, 1 - wciśnięty ekran HMI),
  • SI9 - podświetlenie HMI ( 0 - oznacza brak podświetlenia, 2 - pełne podświetlenie dla V120 oraz V2xx, 100 - pełne podświetlenie w SAMBA oraz reszcie Vision),
  • SI40 - współrzędna X miejsca dotknięcia ekranu HMI ( -1 - oznacza brak dotyku),
  • SI41 - współrzędna Y miejsca dotknięcia ekranu HMI ( -1 - oznacza brak dotyku).

Koordynaty X i Y z SI40 oraz SI41 przyjmują wartości początkowe (0) w zawsze w górnym, lewym narożniku ekranu HMI. Zmienne te są tylko do odczytu, czyli z poziomu podglądu programu nie jesteśmy w stanie wymusić im zadanego stanu. Dokładając do tego użycie Timer'a, możemy również w trzech linijkach kodu napisać prosty wygaszacz ekranu dla tej serii sterowników. Dzięki takiemu rozwiązaniu na pewno spowodujemy wydłużenie żywotności HMI, zwłaszcza kolorowego, dotykowego i o sporej przekątnej ekranu.

Przykład wydłużania żywotności HMI w VisiLogic

W pierwszej linijce kodu mamy styk normalnie zamknięty bitu SB 16 oraz cewkę Timer'a T0. Mówi to programiście, że jeżeli dotyk na ekranie HMI nie jest aktywny to PLC zaczyna odliczać czas 30 sekund (nastawa czasu TD0). Oczywiście, jeśli w przeciągu tych 30 sekund operator urządzenia dotknie ekranu to Timer zacznie odliczać od początku. Po odliczeniu 30 sekund, jeśli ekran jest nadal nieaktywny to wartość SI 9 zostanie wyzerowana (druga linijka), co spowoduje wyłączenie podświetlenia HMI. Następnie, gdy operator aktywuje ekran dotykowy, spowoduje to ponowne włączenie się podświetlenia, przez wpisanie wartości 100 do SI9 (trzecia linijka kodu).

 

UniLogic - seria UniStream

Oprogramowanie UniLogic służy jako narzędzie programistyczne dla serii UniStream. Jest ono całkowicie darmowe i do pobrania ze strony producenta. Sterowniki UniStream posiadają graficzny a także dotykowy panel HMI. W tym przypadku nie posiadamy zadeklarowanej pamięci systemowej na podświetlenie ekranu, tylko należy skonfigurować tzw. Akcję (ang. "Action"), znajdującą się w drzewku po lewej stronie programu:

Program UniLogic - opcje Actions. Wydłużanie żywotności HMI

następnie dodajemy nową akcję (1) i wybieramy z menu rozwijanego opcję "Change Brightness" (2). Po prawej stronie ekranu w pozycji "Brightness" dodajemy zmienną (3), do której będziemy zapisywali procentową wartość mocy podświetlenia (od 10% do 100%). W moim przykładzie nazwałem ją "podświetlenie". Należy zauważyć, że minimalna wartość to 10%, czyli nie da się kompletnie wyłączyć podświetlenia. Zgodnie z informacjami od producenta, na tą chwilę nie ma możliwości podania niższej wartości. Na samym końcu podajemy zmienną Trigger (4), która będzie aktywować daną akcję. W moim przykładzie nazwałem ją "Change_Brightness_Trigger".

 

Następnie przechodzimy do drabinki i z dolnego menu wybieramy zakładkę Timers:

 

W dalszej części projektu dodajemy nową zmienną czasową (np. Timer0) o nastawie czasu np. 30 sekund.

 

Dodawanie zmiennej typu Timer w UniLogic

Po dodaniu wszystkich niezbędnych zmiennych możemy teraz przystąpić do napisania krótkiego programu, który będzie działał analogicznie do poprzednich przykładów:

W pierwszej linijce kodu mamy styk normalnie zamknięty bitu General.Touched Bit, która uruchamia Timer0. Mówi to programiście, że jeżeli dotyk na ekranie HMI nie jest aktywny to PLC zaczyna odliczać czas 30 sekund (nastawa czasu Timer0). Oczywiście, jeśli w przeciągu tych 30 sekund operator urządzenia dotknie ekranu to Timer zacznie odliczać od początku. Po odliczeniu 30 sekund, jeśli ekran HMI jest nadal nieaktywny to wartość 10 zostanie wpisana do zmiennej "podswietlenie" a następnie aktywuje akcję zmiany wartości podświetlenia za pomocą bitu "Change_Brightness_Trigger". Proszę zwrócić uwagę, że tutaj nie wykorzystuję cewek SET oraz RESET. Spowodowane jest to tym, że zwykła cewka zostanie wykonana tylko raz ze względu na pierwszy styk ze zboczem narastającym. Następnie, gdy operator aktywuje ekran dotykowy, spowoduje to ponowne włączenie się podświetlenia, przez wpisanie wartości 100 do "podswietlenie" oraz aktywowanie naszej skonfigurowanej akcji (trzecia linijka kodu).

 

Podsumowanie nt. żywotności HMI

Podsumowując, dzięki wykonaniu wygaszacza ekranu otrzymujemy dwie korzyści. Poza wydłużeniem żywotności HMI w sterownikach PLC firmy Unitronics dostajemy również zmniejszenie poboru prądu z zasilacza, dzięki czemu obniżamy koszty utrzymania urządzenia. Poniżej znajduje się tabela z wartościami prądu dla wybranych serii sterowników PLC przy włączonym, pełnym podświetleniu (HMI ON) oraz przy najmniejszym możliwym podświetleniu ekranu (HMI OFF). Dla większego zobrazowania skutku takiego rozwiązania dodałem dwie kolumny:

  • Zaoszczędzono [%]- podana wartość jak zmniejszył się pobór prądu sterownika w stosunku do normalnej pracy,
  • Różnica [mA] - o jaką wartość w mA zmniejszył się pobór prądu

 

Tabela z poborem prądu przez sterownik PLC z danej serii przy włączonym oraz wyłączonym podświetleniu panelu HMI - pokazanie efektywności żywotności HMI
Komentarze
Leave your comment