HMI là từ viết tắt của Human-Machine-Interface, nghĩa là thiết bị giao tiếp giữa người điều hành và máy móc thiết bị. Nói một cách chính xác, bất cứ cách nào mà con người “giao tiếp” với một máy móc qua 1 màn hình giao diện thì đó là một HMI.

Màn hình HMI hiện nay đã quá quen thuộc với con người, đặc biệt trong công nghiệp, nó đóng vai trò vô cùng quan trọng trong phần giao tiếp giữa người và máy. Vậy ứng dụng của HMI ra sao?? Mình sẽ trình bày cơ bản và cụ thể về HMI cho các bạn mới tìm hiểu nắm được khái niệm, từ đó áp dụng tốt vào công việc. ( ghi chú: bài viết có sự tổng hợp và tham khảo nhiều nguồn )

Cảm ứng trên lò viba của bạn là một HMI, hệ thống số điều khiển trên máy giặt, bảng hướng dẫn lựa chọn phần mềm hoạt động từ xa trên TV đều là HMI, có thể nói điện thoại cảm ứng hiện nay cũng là thiết bị HMI theo nghĩa rộng. Ta có thể viết ứng dụng trực tiếp trên điện thoại, hoặc Ipad, máy tính bảng để điều khiển thiết bị công nghiệp

Bộ truyền và cảm biến trước kia đều không có HMI, nhiều thiết bị trong số đó thậm chí không có cả một HMI đơn giản như một hiển thị đơn thuần. Rất nhiều trong số đó không có hiển thị, chỉ với một tín hiệu đầu ra. Một số có một HMI thô sơ: một hiển thị ASCII đơn hoặc hai dòng ASCII với một tập hợp các arrow cho lập trình, hoặc 10 phím nhỏ. Có rất ít các thiết bị hiện trường, cảm biến và bộ phân tích từng có bảng HMI thực sự có khả năng cung cấp hình ảnh đồ họa tốt, có cách thức nhập dữ liệu và lệnh đơn giản, dễ hiểu, đồng thời cung cấp một cửa sổ có độ phân giải cao cho quá trình.

HMI sử dụng toàn bộ máy tính và màn hình hiển thị thì hạn chế đối với các phòng điều khiển bởi vì mạch máy tính, màn hình và ổ đĩa dễ hỏng. Vỏ bọc được phát triển để giúp cho HMI sử dụng máy tính có thể định vị bên ngoài sàn nhà máy, nhưng rất rộng, kềnh càng và dễ hỏng do sức nóng, độ ẩm, sự rửa trôi và các sự cố khác ở sàn nhà máy.

HMI máy tính trước đây cũng tiêu thụ rất nhiều điện năng. Một máy tính “desktop” thông thường trong những năm 80 của thế kỷ 20 có công suất 200 W.

II. Các thiết bị HMI truyền thống:

1.HMI truyền thống bao gồm: 

• Thiết bị nhập thông tin: công tắc chuyển mạch, nút bấm…
• Thiết bị xuất thông tin: đèn báo, còi, đồng hồ đo, các bộ tự ghi dùng giấy.

2. Nhược điểm của HMI truyền thống:
• Thông tin không đầy đủ.
• Thông tin không chính xác.
• Khả năng lưu trữ thông tin hạn chế.
• Độ tin cậy và ổn định thấp.
• Đối với hệ thống rộng và phức tạp: độ phức tạp rất cao và rất khó mở rộng.

III. Các thiết bị HMI hiện đại:

Do phát sự phát triển của Công nghệ thông tin và Công nghệ Vi điện tử, HMI ngày nay sử dụng các thiết bị tính toán mạnh mẽ.

1. HMI hiện đại chia làm 2 loại chính:
• HMI trên nền PC và Windows/MAC: SCADA,Citect…
• HMI trên nền nhúng: HMI chuyên dụng, hệ điều hành là Windows CE 6.0
• Ngoài a còn có một số loại HMI biến thể khác MobileHMI dùng Palm, PoketPC.

2. Các ưu điểm của HMI hiện đại:
• Tính đầy đủ kịp thời và chính xác của thông tin.
• Tính mềm dẻo, dễ thay đổi bổ xung thông tin cần thiết.
• Tính đơn giản của hệ thống, dễ mở rộng, dễ vận hành và sửa chữa.
• Tính “Mở”: có khả năng kết nối mạnh, kết nối nhiều loại thiết bị và nhiều loại giao thức.
• Khả năng lưu trữ cao.

3.Vị trí của HMI trong hệ thống tự động hoá hiện đại:

HMI luôn có trong các hệ SCADA hiện đại, vị trí của HMI ở cấp điều khiển, giám sát:

4. Các thành phần của HMI:

+ Phần cứng:
• Màn hình:
• Các phím bấm
• Chíps: CPU,

• Bộ nhớ chương trình: ROM,RAM, EPROM/Flash, …
+ Phần mềm:
• Các đối tượng (Object)
• Các hàm và lệnh
• Phần mềm phát triển:
• Các công cụ xây dựng HMI.
• Các công cụ kết nối, nạp chương trình và gỡ rối.
• Các công cụ mô phỏng
+ Truyền thông:
• Các cổng truyền thông: RS232, RS485, Ethernet, USB
• Các giao thức truyền thông: Mobus, CANbus, PPI, MPI, Profielbus..

5. Các thông số đặc trưng của HMI:

• Kích thước màn hình: quyết định thông tin cần hiển thị cùng lúc của HMI.
• Dung lượng bộ nhớ chương trình, bộ nhớ dữ liệu, Flash dữ liệu: quyết định số lượng tối đa biến số, số lượng Screen  và dung lượng lưu trữ thông tin như: history data, Recipe, hình ảnh, backup…
• Số lượng các phím và các phím cảm ứng trên màn hình: khả năng mở rộng thao tác vận hành.
• Chuẩn truyền thông, các giao thức hỗ trợ.
• Số lượng các đối tượng, hàm lệnh mà HMI hỗ trợ.
• Các cổng mở rộng: Printer, USB, CF card, SD card…

6. Quy trình xây dựng hệ thống HMI:

a. Lựa chọn phần cứng:
• Lựa chọn kích thước màn hình: trên cơ sở số lượng thông số/thông tin cảm biến hiển thị đồng thời. nhu cầu về đồ thị, đồ họa(lưu trình công nghệ…).
• Lựa chọn số phím cứng, số phím cảm ứng tối đa cùng sử dụng cùng lúc.
• Lựa chọn các cổng mở rộng nếu có nhu cầu in ấn, đọc mã vạch, kết nối các thiết bị ngoại vi khác.
• Lựa chọn dung lượng bộ nhớ: theo số lượng thông số cần thu thập số liệu, lưu trữ dữ liệu, số lượng trang màn hình cần hiển thị.

b. Xây dựng giao diện:
• Cấu hình phần cứng: chọn phần cứng ( Model), thiết bị kết nối ( PLC ), chuẩn giao thức…
• Xây dựng các trang màn hình screen.
• Gán các biến số (tag) cho các đối tượng.
• Sử dụng các đối tượng đặc biệt.
• Viết các chương trình script (tùy chọn).
• Mô phỏng và gỡ rối chương trình.
• Nạp thiết bị xuống HMI.