HMI の進歩: すべての包装機械に最適な HMI はありますか?

あらゆる消費財、容器/材料の種類、工場環境に対応できる包括的な包装機ソリューションは存在しません。 同様に、あらゆるパッケージング アプリケーションに万能のヒューマン マシン インターフェイス (HMI) ハードウェアはありません。 包装業界の機械製造業者は、アプリケーションに適した機能、画面サイズ、筐体タイプを備えたオペレータ インターフェイスを選択する必要があります。

ハードウェアとソフトウェアの面で HMI テクノロジーが進歩し続けているため、オプションの範囲は拡大し続けており、より安全でモジュール化された設計と直観的な操作をサポートする、特定の機械またはライン向けの新しいソリューションが作成されています。 最も重要なことは、高品質の産業用ディスプレイは多くの場合 20 年以上使用できる必要があるため、ハードウェアの信頼性が確保され、今後何年にもわたって機能することが保証されることです。

ただし、HMI は構成とオプションに柔軟性を提供する必要がありますが、標準機能も提供する必要があります。 これは、パッケージング アプリケーションで引き続き人気のある緊急停止、停止、開始、リセット ボタンを超え、マルチタッチ機能を備えた HD ワイドスクリーン ディスプレイなどの製品も含まれます。 これらの機能は、今日の機械オペレーターに優れた機能を提供するだけでなく、将来的にパッケージング作業に必要な機能を確実に備えられるようにするためにも必要です。

すべての業界の傾向は、機械とプラントの設置面積を最小限に抑えることであり、かさばる制御キャビネットを縮小するか、完全に排除することが最優先の解決策となっています。 目標は、より多くのコンポーネントを、制御対象の機械や工場ラインに直接統合することです。 新しい HMI ハードウェアは、複数の手段を通じてモジュール性の向上に対する需要に応えます。

ポールマウントおよびアームマウントの制御パネルを使用すると、エンジニアはオペレータインターフェイスを制御キャビネットやペンダントに取り付ける必要がなく、最適な場所に配置できます。 単一の大型マシンの場合、これらのコントロール パネルは構造の上部に取り付けられたピボット アームから吊り下げることができるため、位置を簡単に変更できます。 1 つのコントロール パネルで包装ライン全体を制御する場合、多くの場合、タッチスクリーンをスタンドに取り付け、コントローラーから離れた中央の場所に配置すると便利です。

制御盤の設置面積と複雑さを軽減するもう 1 つの方法は、ワンケーブル テクノロジー (OCT) ソリューションを使用することです。 OCT オプションはサーボ ドライブおよび I/O コンポーネントにも利用できますが、HMI 用の 1 本のケーブル ソリューションは、電源、デジタル ビジュアル インターフェイス (DVI) 信号、および USB 2.0 信号を組み合わせます。 OCT オプションを使用すると、制御エンジニアは、アプリケーションに応じて、腕に取り付けられたタッチスクリーン上でコントローラからわずか数フィート離れた場所、またはコントローラから最大 100 メートル離れた場所にある HMI を見つけることができます。

コントローラとコントロール パネル間のケーブルを完全に排除することも選択肢の 1 つです。 パネル PC は、PC ベースのプロセッサをタッチスクリーンの背面に統合することでこれを可能にします。 パネル PC の画面サイズは 7 ～ 24 インチで、ポールマウント型および内蔵型のオプションがあります。 このため、パネル PC は小型のシール機や大規模な成形/充填/シール用途に有益です。

多くのコントロール パネルは、従来の横向きに加えて縦向きでも利用できるようになりました。 3:4 または 4:5 の画面も利用可能ですが、より洗練された 16:9 ワイドスクリーン フォーマットがそれらを追い越し始めています。 ただし、これは形状が機能に従う場合であり、コントロールパネルの見た目は、それがどのように使用されるか、どこで使用されるかによって決まります。

HMI ハードウェアを選択する際の最大の関心事は、HMI ハードウェアが環境に適しているかどうかです。 梱包作業では極度の清浄度が要求される場合がありますが、厳密な洗浄手順や可燃性物質を使用する場合には極度の安全性も要求される場合があります。

ステンレス鋼のコントロール パネルは、ピーナッツ バターの重量充填機やキャッパーを使用する場合でも、医療機器のトレイ マシンを使用する場合でも、食品包装やその他の用途で要求される衛生基準を満たしています。 ただし、衛生的な HMI 設計は、ハウジングの材質だけに依存すべきではありません。 コントロールパネルには、こぼれた製品や洗浄液の流出を促進するために、フラッシュマウントのタッチスクリーンとハウジングの面取りされたエッジも組み込む必要があります。

特に汚れやすい場所や水がかかりやすい場所では、製品の IP または NEMA 評価も重要です。 IP65 定格の HMI ハードウェアは、ほぼすべてのアプリケーションに十分です。 合計洗浄設定に達していない場合、この定格により、オペレータはコントロール パネルを損傷することなく徹底的に洗浄できます。 これらの環境は、コントロール パネルごとにクリーニングが必要なケーブルの数を 50% 削減する OCT にとって説得力のあるケースになります。

可燃性物質 (医薬品、小麦粉、油、香料、または大量の粉塵など) が関与する用途には、さらに特殊なパネルが必要です。 ゾーン 2/22 に分類される危険エリア用に最適化された HMI ハードウェアは、多くの場合、さまざまなサイズのパッシブ コントロール パネルとファンレス パネル PC の両方を含む、同じ柔軟性のオプションを提供します。 エンジニアは、アプリケーションに基づいてどれが最適に機能するかを検討する必要がありますが、それぞれにいくつかの標準機能が備わっていることも確認する必要があります。

HMI ハードウェアは特定のアプリケーションに大きく依存するため、ソフトウェアは、あるマシンから次のマシンへの標準化の主な力であると最も一般的に見なされています。 アプリケーションのパッケージ化における最も有名な例は、OMAC PackML 状態図です。 ただし、プラントでは、コントロール パネルとパネル PC が、今日の HMI ソフトウェアの高度な要件をサポートし、将来の運用を保証するためにそれらを超える特定の機能を提供する必要があります。

コントロール パネルとコントローラを組み合わせた HMI ハードウェアの場合、PC ベースの制御が最もオープンで適応性のあるオプションを提供します。 一部のパネル PC には、HMI ソフトウェアとマシン制御ロジックの両方を実行するために、クアッドコア Intel Core i7 または Atom プロセッサなどの膨大な処理能力が搭載されています。 また、これらには、ロボティクス、分析、測定、および Windows ベースの環境で動作するプログラムを追加するオプションが付いていることがよくあります。

PC ベースの制御により接続性も向上し、リモート PC または個人デバイスから HTML5 対応 HMI へのアクセスが容易になります。 この種の HMI ソフトウェアは、マシンのオペレータ インターフェイスに表示される視覚化を、Web ブラウザを備えたモバイル デバイスに動的に拡大縮小できます。 ソフトウェアによっては、重要なマシン イベントを監視し、プッシュ通知を提供するスマートフォンやタブレット用の特定のアプリが存在する場合もあります。 全体として、これにより、操作全体にわたってより直感的で透過的な HMI が促進されます。

マルチタッチ機能も重要な必須機能です。 これらのコントロール パネルは、スマートフォンやタブレットなどのコンシューマ テクノロジーで一般的な機能を利用しており、オペレータはスワイプして画面を移動したり、ピンチしてズームしたり、周囲にボックスを描画して特定のマシンや領域を選択したりすることもできます。 さらに、3D HMI ソフトウェアにより、動的なグラフィカル ディスプレイを介して工場ライン全体または個々の機械を完全に視覚化し、インターフェースすることが可能になります。

現在マルチタッチ機能を必要としない操作でも、将来的には必要になる可能性があります。 マルチタッチ パネルは、その機能がすぐに必要でない場合には、シングルタッチ スクリーンとして機能できます。 そして最も重要なことは、多くの場合、同等のシングルタッチ パネルよりもコストが低いことです。 結果として、より高度なテクノロジーに投資することは、将来にとっても現在にとってもより良い選択肢となります。

HMI のオプションが増え続けるにつれて、エンジニアは必需品と幅広いオプションを提供するコントロール パネルから選択する必要があります。 すべての包装用途に最適な単一のコントロール パネルはありません。 要求は包装機械製造業者またはエンド ユーザーのプロジェクトによって異なります。 すべてのオプションを検討することで、独自のアプリケーションに最適な HMI を選択することができます。

Beckhoff Automation は、高性能マシン向けの高度なオープン オートメーション製品のプロバイダーです。 同社の製品範囲には、産業用 PC、分散 I/O、自動化ソフトウェア、IoT ソリューション、サーボ ドライブ、サーボモーターが含まれます。

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