O Guia Completo de Interfaces Homem-Máquina (IHM)

Máquinas são construídas para aliviar a carga de trabalho em mão de obra manual, mas no final do dia são controladas por usuários. A plataforma que permite que essas máquinas sejam controladas por usuários é conhecida como IHM ou Interface Homem-Máquina. Uma IHM é simplesmente uma interface, e um termo muito amplo que pode ser usado para dispositivos como MP3 players e eletrodomésticos a sistemas de controle de processo em indústrias de manufatura. Uma IHM fornece uma representação visual de um sistema, e dá ao usuário capacidades de monitoramento e controle em tempo real, aumentando a produtividade de maneira amigável.

Produtos IHM se originaram à medida que máquinas mais complexas foram desenvolvidas, e surgiu a necessidade de operação mais fácil. Antes da IHM, produtos como Interface em Lote (1945-1968), Interface de Linha de Comando (1969-presente), e GUI (1981-presente) estavam em uso. Embora cada interface tivesse sua própria linha do tempo, com algumas sendo usadas até hoje, a IHM derivou diretamente da GUI ou Interface Gráfica do Usuário.

Uma GUI faz uso de botões, caixas de texto, caixas de mensagem, listas, formulários, etc. para fornecer ao usuário uma interface interativa e fácil de usar. IHMs foram desenvolvidas sobre estas para permitir que máquinas sejam operadas mais eficazmente.

IHM Explicada

Interfaces Homem-Máquina variam amplamente, de painéis de controle a instalações nucleares a telas móveis. Mas neste caso particular, IHMs para processos de manufatura seriam discutidas. Para linhas de manufatura, um painel de controle IHM oferece monitoramento e controle centralizados para toda a indústria. Um Controlador Lógico Programável (CLP) está intimamente associado a uma IHM, pois serve como controle de backend para cada bit de informação de entrada/saída da IHM.

Decisões tomadas de forma visual são muito mais fáceis e compreensíveis do que aquelas em ambientes baseados em comando ou manuais. Para fornecer controle total ao usuário, a IHM deve estar em contato constante com o CLP, permitindo que sirva informações em tempo real. A IHM acessa registradores específicos dentro do controlador, e apresenta estes ao usuário de maneira compreensível. Similarmente, quando o usuário toma uma decisão, a IHM simplesmente altera os valores dos registradores correspondentes no controlador, eliciting uma reação baseada em hardware.

Tipos de IHM

Antes das IHMs serem introduzidas, elas eram imitadas por um painel de controle de hardware que consistia em centenas de LEDs e botões de pressão para oferecer ao usuário funcionalidade similar. Hoje, o cenário é muito diferente.

Existem três tipos básicos de IHMs:

• Substituto de botão de pressão: Este tipo de IHM simplificou processos de manufatura e centralizou todas as funções que eram anteriormente manipuladas por botões de pressão e controles de hardware similares.

• Manipulador de Dados: Para sistemas que requeriam feedback constante da maquinaria, IHMs Manipulador de Dados foram desenvolvidas. O manipulador de dados permite ao usuário trabalhar através de funções como tendências de dados, registro de dados, tratamento de alarmes, etc., colocando uma grande quantidade de dados à disposição.

• Supervisor: Uma IHM Supervisora é instalada sempre que sistemas SCADA ou MES são trazidos. Este tipo de IHM roda em Windows, e tem várias portas ethernet para comunicação. Estes sistemas monitoram grandes áreas, ex: sites inteiros e complexos.

Propriedades Físicas das IHMs

As propriedades físicas reais de uma IHM variam de modelo para modelo, dependendo do tipo de aplicação e do fabricante escolhido para o trabalho. Uma IHM localizada em uma estação de tratamento de água seria caracterizada por vários vedantes à água para protegê-la de mau funcionamento. Em retrospecto, uma IHM localizada em um armazém não exigiria tais recursos. O tamanho de uma IHM depende da aplicação específica. Se uma função complexa precisa ser controlada, o sistema pode requerer vários LCDs grandes, enquanto uma aplicação insignificante pode requerer apenas um pequeno monitor preto e branco. Além disso, as especificações técnicas também variam. Para uma IHM que deve acompanhar e trabalhar com toneladas de parâmetros, alta quantidade de memória e poder de processamento é necessária, mas para uma IHM que só tem que fornecer controle básico, um pool de recursos significativamente menor seria suficiente.

Aspectos Ambientais para uma IHM

Considerar o ambiente operacional é um passo importante que não deve ser perdido ao selecionar uma IHM. Por exemplo, uma IHM instalada em um armazém pode ter que passar por vibrações excessivas. Similarmente, uma IHM instalada em uma indústria de processamento de alimentos pode ter que lidar com água, produtos químicos e outros agentes. Para uma siderúrgica, a temperatura deve sempre ser considerada como fator de seleção.

Software de Programação

Existem três categorias principais de software de programação para escolher para IHMs:

• Proprietário
• Independente de hardware
• Software aberto

Software proprietário é fornecido pelo fabricante, e pode ser facilmente implantado sem muito aborrecimento. A desvantagem de usar este software é a falta de suporte e flexibilidade para hardware de terceiros.

Software independente de hardware, por outro lado, é interoperável e suporta uma gama de protocolos, dando grande liberdade ao desenvolvedor. Mas, falta o nível de facilidade de uso dado pelo software proprietário.

Software aberto dá ao desenvolvedor total liberdade no processo de projeto, mas deve ser usado apenas por empresas com alas dedicadas de P&D, pois requerem quantidade considerável de recursos.

Vantagens da IHM

IHMs trazem uma série de benefícios ao usuário e fator como um todo. Estes incluem:

• Facilidade de uso: IHMs são extremamente amigáveis pois fazem uso da Interface Gráfica do Usuário, permitindo fácil identificação e resposta instantânea. Imagens, ícones e outros elementos ricos reduzem a necessidade de treinamento extensivo.

• Vantagem sobre um CLP: Usar apenas um CLP forneceria controle básico sobre suas máquinas. Recursos como feedback em tempo real, gerenciamento de alarmes e reprogramação não seriam fáceis. IHMs, por outro lado, vêm com alto nível de funcionalidade e capacidade de lidar com grande sofisticação. Com designs emergentes de IHM, recursos como acesso remoto e IUs personalizáveis também estão se tornando disponíveis.

• Conveniência: A facilidade de uso que vem com uma IHM é inigualável. As funcionalidades alcançadas através da digitalização de um sistema tornam uma IHM imbatível. A IHM combina os recursos de controle encontrados em toda uma linha de automação e os torna acessíveis a partir de um único local. Acesso remoto permite que operadores se tornem independentes de localização, e garantam operação correta de qualquer lugar. Além disso, preenche a lacuna entre as divisões corporativas e técnicas, permitindo que informações sejam usadas à medida que se tornam disponíveis.

• Flexibilidade de Interface: A capacidade de personalizar a interface é um grande ponto de venda para uma IHM. Anteriormente, painéis de controle tinham que ser projetados de forma a abranger todos os controles possíveis dentro da linha industrial. Isso deixaria muito pouco espaço para manobra, caso uma atualização fosse feita ou uma mudança de funcionalidade fosse necessária. IHMs podem ser modificadas num piscar de olhos, e permitem a instalação de novos componentes sem se preocupar com os aborrecimentos de fiação de botões e LEDs.

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