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Comprensión de la interfaz hombre-máquina

¿Qué es una interfaz de operador?

La interfaz del operador (operator interface, OI) o la interfaz humano-máquina (human machine interface, HMI) es un medio para que el operador monitoree y controle la maquinaria y los procesos.  

Aunque inicialmente se diseñó como reemplazo de los pulsadores, en la década de los ochenta, la interfaz del operador se convirtió en una forma más compacta, manejable y flexible para que el personal de la planta interactúe con los procesos de la planta.  

Han evolucionado en mucho más que un simple monitoreo y pueden incluir, por ejemplo, servicio web, correo electrónico, tendencias y soporte para teléfonos inteligentes. 

Eaton

Términos de monitoreo y control de la actividad de la máquina

Interfaz hombre máquina (Man-Machine Interface, MMI)
Esta abreviatura temprana ha sido reemplazada por el término OI. 
Adquisición de datos y control de supervisión (Supervisory Control and Data Acquisition, SCADA)
A medida que las computadoras comenzaron a conectarse con las operaciones de control de máquinas, su capacidad para procesar y almacenar información se resumió bajo este acrónimo.
Interfaz hombre-máquina (Human Machine Interface, HMI)
El término más reciente, neutral al género, a veces se utiliza para referirse a productos OI que proporcionan mayor capacidad y características más avanzadas.

¿Cómo beneficia la OI al usuario?

Al ayudar al personal de la planta a tomar decisiones más rápidas y mejores, y tomar medidas decisivas, los dispositivos de OI pueden generar beneficios como los siguientes: 

  • Aumentar la confianza y cooperación del operador  
  • Reducir las pérdidas de material al reducir los desechos 
  • Reducir el tiempo de inactividad al proporcionar diagnósticos más rápidos 
  • Mejorar la calidad del producto a través de un monitoreo más minucioso de los parámetros del producto 

Además, a medida que los dispositivos OI se han vuelto más inteligentes, han podido descargar tareas relacionadas con la OI para PLC y otros dispositivos de control al realizar cálculos y comparaciones lógicas, rastrear alarmas, generar resúmenes impresos y completar tareas adicionales que, de otro modo, podrían sobrecargar el PLC, la red u otros dispositivos de control.

production line in modern dairy factory

Componentes de la interfaz del operador

Hardware

El hardware, también conocido como la OI, es la unidad en línea o la estación del operador que muestra información sobre la funcionalidad de la máquina. El hardware de la OI incluye lo siguiente:

  • Pantalla (TFT, STN)
  • Pantalla táctil (IR, resistiva, capacitiva)
  • Puertos de comunicaciones
  • Teclado

Software

El software basado en PC se utiliza para configurar y transferir aplicaciones hacia y desde la OI. El software de la OI incluye lo siguiente:

  • Desarrollo
  • Tiempo de ejecución

Diseño patentado versus abierto

Diseño patentado

El diseño patentado cuenta con hardware y software que es exclusivo de la marca o de la OI. El software solo se ejecutará en el hardware diseñado, y el hardware solo ejecutará el paquete de software.  

Las unidades patentadas generalmente tienen una ventaja de precios más bajos porque están diseñadas para una OI exclusiva.

Diseño abierto

El diseño de plataforma abierta cuenta con un software único que, por lo general, se ejecuta en una plataforma de computadora personal basada en Windows.   

Los diseños abiertos generalmente se basan en una PC de arquitectura Intel, que permite el uso de hardware y software listos para usar para ampliar las capacidades de la OI. Los sistemas abiertos de hoy en día suelen ser más costosos que los diseños patentados.

Tipos de paneles de visualización

Dual scan LCD monitor
Las pantallas LCD a color de doble escaneo son actualmente más asequibles, pero tienen un ángulo de visión algo limitado y son menos luminosas.

El tamaño de la pantalla
varía de
3,5” a 22” de
paneles de visualización.

Active matrix TFT monitor
Las pantallas a color del transistor de película delgada (thin-film transitor, TFT) de matriz activa son muy brillantes y fácilmente visibles con un ángulo de visión amplio (desde el costado).

Entrada del operador

La metodología de entrada del operador brinda a los operadores la capacidad de ingresar datos utilizando tecnología que se adapta a su entorno, así como el tipo y la complejidad de la información que deben ingresar.

Algunos ejemplos de técnicas que permiten ingresar datos en el sistema incluyen pantallas táctiles y teclados.

Tipos de pantallas táctiles

Resistiva

Capacitiva

Infrarrojo

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Gráficos

El entorno de desarrollo de software permite a un usuario crear imágenes de pantalla y luego vincular las imágenes con los datos disponibles en un controlador lógico programable (programmable logic controller, PLC).

Las imágenes a menudo se crean a partir de herramientas como iconos, plantillas o símbolos. Los usuarios pueden crear sus imágenes o importar mapas de bits y JPG personalizados.

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Software

Entorno de desarrollo: Esta es la herramienta de software de programación para desarrollar pantallas de la OI.

Tiempo de ejecución: Esta es la aplicación que se ejecuta en la OI que se desarrolló en la herramienta de software de programación.

Comunicación

Una interfaz proporciona un medio para la transferencia de datos. Las interfaces a PLC, redes u otra automatización de planta emplean la transferencia en serie de datos.

La transferencia en serie de datos implica un remitente y al menos uno o más oyentes. Una vez realizada la conexión, los datos se transfieren como una cadena de bits (unos y ceros).

Los PLC iniciales utilizaron el sistema Bell de transferencia de datos en serie para incorporar la interfaz RS-232 en su plataforma de hardware.

A medida que la necesidad de transferir datos seriales continuaba creciendo, se desarrollaron nuevas interfaces para permitir la comunicación en distancias mayores y, finalmente, para permitir que varios remitentes y oyentes ocupen el mismo cable físico. Por ejemplo, RS-485, RS-422, inalámbrico y Ethernet.

Criterios de selección

Al seleccionar interfaces del operador para una aplicación, asegúrese de hacer las siguientes preguntas.

  1. ¿Cuál es el tamaño de pantalla requerido?
  2. ¿Qué protocolo de comunicación se requiere?
  3. ¿Qué características avanzadas se necesitan? Por ejemplo, servicio web, tendencias, correos electrónicos, etc.