تفاوت های PLC و HMI در اتوماسیون صنعتی

در دنیای امروز، اتوماسیون صنعتی به عنوان یکی از مهم ‌ترین عوامل بهبود بهره‌ وری، دقت و سرعت در فرآیندهای تولیدی شناخته می‌ شود. تجهیزات مختلفی برای کنترل و مانیتورینگ سیستم های صنعتی به کار می ‌روند که از جمله آن‌ ها می‌توان به PLC و HMI اشاره کرد. هر یک از این دستگاه‌ ها نقش ویژه‌ ای در سیستم‌ های کنترل صنعتی دارند و به صورت مکمل عمل می ‌کنند. در این مقاله به تفاوت های PLC و HMI در اتوماسیون صنعتی، نقش ‌های آن‌ ها و نحوه استفاده هم ‌زمان از این دو دستگاه خواهیم پرداخت.

معرفی PLC و نقش آن در اتوماسیون صنعتی

PLC یا Programmable Logic Controller (کنترل‌ کننده منطقی برنامه‌ پذیر) یک کامپیوتر صنعتی پیشرفته است که برای کنترل ماشین ‌آلات و فرآیندهای صنعتی طراحی شده است. در اتوماسیون صنعتی، PLC به عنوان کنترلر مرکزی عمل می ‌کند و تمامی داده‌ های دریافتی از سنسورها و ورودی‌ های مختلف را پردازش کرده و تصمیمات لازم برای کنترل خروجی‌ ها را اتخاذ می ‌کند. PLC به دلیل ویژگی ‌های خاص خود از جمله دقت بالا، اطمینان و مقاومت در برابر شرایط سخت محیطی، به یکی از اصلی ‌ترین تجهیزات اتوماسیون تبدیل شده است.

ویژگی ‌ها و مزایای استفاده از PLC

• قابلیت برنامه‌ ریزی: PLC از نرم ‌افزارهای خاصی مانند Ladder Logic، Function Block Diagram (FBD) و Structured Text استفاده می ‌کند که با آن‌ ها می ‌توان منطق کنترلی پیچیده ‌ای ایجاد کرد.
• انعطاف‌ پذیری در کاربردها: PLC‌ها قابلیت اجرای برنامه‌ های متفاوتی دارند و می‌ توانند برای کنترل فرآیندهای مختلف تنظیم شوند.
• پایداری و دوام در محیط‌ های صنعتی: این دستگاه ‌ها در برابر شرایط  سخت صنعتی مانند دماهای بالا، گرد و غبار و رطوبت مقاوم هستند.
• پاسخ ‌دهی سریع و دقیق: PLC به گونه ‌ای طراحی شده که بتواند واکنش‌ های سریع و دقیقی نسبت به تغییرات ورودی داشته باشد.

معرفی HMI و نقش آن در اتوماسیون صنعتی

HMI یا Human Machine Interface (رابط انسان و ماشین) دستگاهی است که به اپراتورها اجازه می ‌دهد تا با سیستم ‌های PLC و سایر تجهیزات اتوماسیون صنعتی به صورت گرافیکی و بصری ارتباط برقرار کنند. این دستگاه معمولاً شامل یک صفحه نمایش (لمسی یا غیرلمسی) است که داده‌ های فرآیند، وضعیت سیستم و اطلاعات دیگری را به کاربر نمایش می‌ دهد و به او امکان می ‌دهد تا دستورات لازم را وارد کند.

ویژگی ‌ها و مزایای استفاده از HMI

• رابط کاربری گرافیکی: HMI از صفحه‌ های نمایش گرافیکی استفاده می ‌کند که داده‌ ها را به شکلی قابل ‌فهم و واضح به اپراتور نشان می ‌دهد.
• امکان مانیتورینگ و کنترل: اپراتورها می ‌توانند به کمک HMI فرآیندها را در زمان واقعی مشاهده و کنترل کنند.
• ارتباط با PLC: HMI‌ها از پروتکل‌ های ارتباطی استانداردی مانند اترنت، Modbus، و Profibus استفاده می ‌کنند که به آن‌ ها امکان ارتباط با PLC و دیگر دستگاه‌ها را می ‌دهد.
• ثبت و ذخیره‌سازی داده‌ ها: بسیاری از سیستم ‌های HMI قابلیت ذخیره‌ سازی داده‌ها و تحلیل فرآیندها را دارند.

تفاوت ‌های اصلی بین PLC و HMI در اتوماسیون صنعتی

کاربرد و وظیفه اصلی:

• PLC به عنوان مغز سیستم عمل می ‌کند و وظیفه کنترل مستقیم فرآیندها و دستورات منطقی را بر عهده دارد. این دستگاه ورودی‌ ها را از سنسورها و سوئیچ‌ ها دریافت می ‌کند و بر اساس برنامه ‌ای که در حافظه خود دارد، خروجی ‌های مختلف را کنترل می‌ کند.
• HMI یک واسط کاربری است که داده ‌های پردازش ‌شده توسط PLC را به صورت گرافیکی به کاربر نمایش می‌ دهد و به اپراتورها امکان می ‌دهد فرآیندها را مانیتور و کنترل کنند. بنابراین، HMI به طور مستقیم فرآیند را کنترل نمی ‌کند، بلکه به اپراتور کمک می ‌کند تا اطلاعات فرآیند را ببیند و تغییراتی را اعمال کند.

برنامه ‌ریزی و تنظیمات:

• PLC از نرم‌ افزارهای خاصی برای برنامه ‌نویسی و تنظیمات خود استفاده می ‌کند که نیاز به دانش فنی و مهارت در زمینه برنامه ‌نویسی صنعتی دارد.
• HMI بیشتر بر روی نمایش داده‌ها و ایجاد واسط کاربری گرافیکی متمرکز است و تنظیمات آن عمدتاً به نحوه نمایش اطلاعات و دستورات کاربر محدود می‌ شود.

کنترل فرآیند:

• PLC مستقیماً به ورودی‌ ها و خروجی‌ های سیستم متصل است و در نتیجه تمامی عملیات کنترلی را به عهده دارد. به طور مثال، در یک سیستم تولید، PLC دمای دستگاه‌ ها، سرعت موتورها و سایر پارامترهای مهم را کنترل می ‌کند.
• HMI به صورت مستقیم درگیر کنترل فرآیند نیست و تنها به عنوان یک واسط نمایش و ارتباط با PLC عمل می‌ کند. این دستگاه به اپراتورها کمک می ‌کند تا به داده‌ های فرآیند دسترسی داشته باشند و از وضعیت سیستم مطلع شوند.

مقاومت در برابر شرایط محیطی:

• PLC‌ها به طور خاص برای استفاده در محیط‌ های صنعتی سخت طراحی شده‌ اند و در برابر دما، گرد و غبار، رطوبت و لرزش مقاوم هستند.
• HMI‌ها نیز ممکن است ویژگی‌ های مقاومتی داشته باشند، اما عمدتاً برای استفاده در محیط ‌هایی که نیاز به دسترسی مستقیم به اپراتور دارند طراحی می ‌شوند و تمرکز بیشتری بر ویژگی‌ های بصری دارند.

نقش مکمل PLC و HMI در اتوماسیون صنعتی

استفاده از PLC و HMI در کنار هم در سیستم ‌های اتوماسیون صنعتی مزایای زیادی دارد. PLC به عنوان واحد کنترل اصلی، تمامی عملیات کنترلی و پردازش داده ‌ها را انجام می ‌دهد. در این میان، HMI به عنوان واسط کاربری بین PLC و اپراتور قرار می ‌گیرد و اطلاعات پردازش شده را به صورت گرافیکی نمایش می‌ دهد. این ترکیب باعث می ‌شود که اپراتور بتواند به سرعت به تغییرات فرآیند واکنش نشان دهد و تنظیمات مورد نیاز را انجام دهد.

مثالی از کاربرد مشترک این دو دستگاه در اتوماسیون صنعتی می‌تواند یک خط تولید باشد که توسط PLC کنترل می ‌شود و HMI به اپراتور امکان می ‌دهد تا وضعیت خط تولید، دمای دستگاه‌ ها، سرعت موتورها و دیگر پارامترهای حیاتی را مشاهده کند و در صورت نیاز تغییراتی اعمال کند.

نتیجه ‌گیری

درک تفاوت های PLC و HMI در اتوماسیون صنعتی به طراحان و مهندسان کمک می ‌کند تا بتوانند از هر یک از این تجهیزات در جایگاه مناسب خود استفاده کنند. PLC به عنوان قلب سیستم کنترل صنعتی عمل می ‌کند و با اجرای دستورات کنترلی، فرآیندهای پیچیده را مدیریت می‌ کند. در مقابل، HMI به عنوان یک واسط گرافیکی عمل می ‌کند و به اپراتورها امکان می ‌دهد تا به اطلاعات فرآیند دسترسی داشته باشند و کنترل‌های لازم را اعمال کنند.

استفاده هم ‌زمان از PLC و HMI در اتوماسیون صنعتی باعث می ‌شود که سیستم‌ های تولیدی با دقت و کارایی بیشتری عمل کنند، زمان پاسخ‌ دهی به مشکلات کاهش یابد و بهره‌  وری کلی سیستم بهبود یابد. با این ترکیب، اپراتورها می‌ توانند از عملکرد سیستم ‌ها مطلع شوند و در صورت بروز خطا یا تغییر شرایط، اقدامات اصلاحی لازم را به سرعت انجام دهند.

در نتیجه، تفاوت های PLC و HMI در اتوماسیون صنعتی هر چند ممکن است کوچک به نظر برسند، اما در کاربردهای صنعتی از اهمیت ویژه ‌ای برخوردار هستند.