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Una pantalla HMI es una interfaz de usuario o panel de control que conecta a una persona con una máquina, sistema o dispositivo. Aunque el término puede aplicarse técnicamente a cualquier pantalla que permita al usuario interactuar con un dispositivo, la HMI se utiliza más comúnmente en el contexto de los procesos industriales que controlan y monitorean máquinas de producción. Por otro lado, HMI es la abreviatura de Human Machine Interface. De igual manera, entre profesionales se suele emplear su traducción al castellano  Interfaz Hombre-Máquina para denominar a este tipo de paneles de operador.

Un ejemplo común es el de un cajero automático que todos utilizamos en la vida cotidiana. En este caso, la pantalla y los botones pulsadores le permiten a la máquina dispensar billetes, ingresar dinero, entre otras operaciones.

Los sistemas de interfaz hombre-máquina (HMI) permiten operaciones confiables de tecnología en cada aplicación, incluyendo trenes de alta velocidad, centros de mecanizado CNC, equipos de producción de semiconductores y equipos médicos de diagnóstico o laboratorio. La interfaz HMI abarca todos los elementos que una persona tocará, verá, escuchará o utilizará para realizar funciones de control y recibir respuesta sobre esas acciones. Así pues, un operario o personal de mantenimiento puede controlar o monitorear la maquinaria desde la HMI, puede incluir información como temperatura, presión, pasos de proceso productivo, calculo de materiales necesarios, posiciones exactas de las líneas de producción, control de los niveles de los tanques con materias primas entre otras muchas más funciones. Además, estos paneles de control pueden conectarse a los PLCs y mostrar su comportamiento para resolver problemas a los técnicos de mantenimiento, lo que supone un ahorro muy valioso.

Para qué sirve un HMI

Las pantallas HMI se utilizan para optimizar un proceso industrial digitalizando y centralizando los datos. De esta manera, los operadores pueden ver información importante en gráficos, cuadros de mando digitales, ver y gestionar alarmas, y conectarse con sistemas SCADA y MES, a través de una consola.

La interfaz hombre-máquina se comunica con los controladores lógicos programables (PLCs) y los sensores de entrada/salida para obtener y mostrar información para que los usuarios la vean. Del mismo modo, pueden utilizarse para una sola función, como el monitoreo y el seguimiento, o para realizar operaciones más sofisticadas, como el apagado de máquinas o el aumento de la velocidad de producción, dependiendo de cómo se implementen.

Anteriormente, los operarios tenían que revisar el progreso mecánico de forma visual y registrarlo en una hoja de papel o en una pizarra. En la actualidad, los PLCs pueden comunicar información en tiempo real directamente a una pantalla HMI. En consecuencia, esta tecnología elimina la necesidad de estas prácticas manuales y, por lo tanto, reduce muchos problemas costosos causados por la falta de información o por errores humanos. A medida que los datos adquieren un papel cada vez más esencial en la fabricación, el futuro parece muy prometedor para los paneles de operador HMI. Esta tecnología puede haber avanzado mucho, pero su potencial de crecimiento sigue siendo prácticamente ilimitado.

Por otro lado, un sistema HMI bien diseñado hace algo más que presentar funciones de control e información; proporciona al operador funciones activas intuitivas a realizar sobre los resultados de esas acciones e información sobre el rendimiento del sistema. Por lo que otro de los conceptos importantes de su diseño es la usabilidad del panel de control. Es decir, sus funciones y manejo han de facilitar la vida del operario y de los técnicos intervinientes en los procesos de fabricación.

Entre las funciones básicas de las HMIs destacan:

  • Visualizar los datos
  • Seguimiento del tiempo de producción
  • Supervisar los KPIs
  • Supervisar las entradas y salidas de la máquinas

Diagrama Básico de un HMI/Interfaz Hombre Máquina

 

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Diagrama Básico de un Sistema HMI

Tipos de HMIs o Interfaces Hombre Máquina

La Interfaz Hombre-Máquina puede presentarse en diferentes formatos, desde pantallas incorporadas en las máquinas, monitores de ordenador, hasta pantallas táctiles y dispositivos móviles, pero independientemente de su formato o del término que se utilice para referirse a ellas, su finalidad es la de proporcionar información sobre el rendimiento mecánico y el desarrollo de los procesos productivos.

En la última década, los cambios en las necesidades operativas y empresariales han dado lugar a interesantes desarrollos en la tecnología HMI. Ahora, cada vez es más común ver modelos evolucionados de HMI. Estas interfaces más modernas están creando más oportunidades para la interacción y el análisis de los equipos.

HMI de alto rendimiento

Los operadores y usuarios están avanzando cada vez más hacia una HMI de alto rendimiento, un método de diseño de HMI que ayuda a garantizar una interacción rápida y eficaz. Al llamar la atención únicamente sobre los indicadores más necesarios o críticos de la interfaz, esta técnica de diseño ayuda al espectador a ver y responder a los problemas de manera más eficiente, así como a tomar decisiones mejor informadas. Los indicadores de la HMI de alto rendimiento son sencillos, limpios y exentos de controles o gráficos extraños. Otros elementos de diseño, como el color, el tamaño y la ubicación, se utilizan con discreción para optimizar la experiencia del usuario.

Pantallas táctiles y dispositivos móviles

Las pantallas táctiles y la HMI móvil son dos ejemplos de los avances tecnológicos que han surgido con la llegada de los teléfonos inteligentes. En lugar de botones e interruptores, las versiones móviles modernizadas permiten a los operadores tocar la pantalla física para acceder a los controles. Las pantallas táctiles son especialmente importantes cuando se utilizan con dispositivo móvil, que se despliega a través de sistemas SCADA basados en la web o a través de una aplicación. La HMI móvil ofrece una variedad de ventajas a los operadores, incluyendo el acceso instantáneo a la información y al monitoreo remoto.

Monitoreo remoto

El monitoreo remoto permite una mayor flexibilidad y accesibilidad tanto para los operadores como para los gestores. Con esta función, un ingeniero de sistemas de control externo puede, por ejemplo, confirmar la temperatura de un almacén en un dispositivo portátil, eliminando la necesidad de supervisión in situ después de la jornada laboral. En la actualidad, comprobar un proceso en su planta de producción mientras se encuentra a kilómetros de distancia de las instalaciones no parecerá algo fuera de lo común.

HMIs de red y de cloud

Las HMIs de red también tienen una gran demanda porque permiten a los operadores acceder a los datos y a la visualización desde dispositivos de campo. Además, cada vez es más común enviar datos desde las HMI locales a la nube, donde se puede acceder a ellos y analizarlos de forma remota, al tiempo que se mantienen las capacidades de control en un nivel local.

¿Quién utiliza la pantalla HMI?

La tecnología HMI se utiliza por casi todas las organizaciones industriales, así como por una amplia gama de empresas de diferentes sectores, para interactuar con sus máquinas y optimizar sus procesos industriales.

Entre las industrias que utilizan HMI destacan:

  • Energía
  • Alimentos y bebidas
  • Fabricación
  • Petróleo y gas
  • Potencia
  • Reciclaje
  • Transporte
  • Agua y aguas residuales
    Y muchos más

Dentro del personal de producción interactúan con las HMI los operarios, los integradores de sistemas y los ingenieros, especialmente los ingenieros de sistemas de control. La Interfaz Hombre-Máquina es un recurso esencial para estos profesionales, que las utilizan para revisar y monitorear procesos, diagnosticar problemas y visualizar datos. Para su proceso utilizan un software específico para que los ingenieros puedan programarlas correctamente. Este software permite al ingeniero diseñar lo que el operador verá en la pantalla, qué puede monitear, qué botones se pueden presionar y cómo el operario puede manipular la máquina. El Ingeniero de sistemas que diseña el panel de operador tiene que programar cada indicador y botón hacia una dirección específica de entrada o salida de un PLC, por lo que deben ser compatibles y entender el mismo lenguaje o protocolo. En consecuencia, los protocolos más comunes en la industria son Modbus, Ethernet Industrial y Profibus. Estos se encargan de conectar los PLCs, HMI/SCADA, maquinaria y otros dispositivos del proceso productivo.

¿Cuál es la diferencia entre HMI y SCADA?

El Control de Supervisión y Adquisición de Datos (SCADA) y la HMI están estrechamente relacionados, y a menudo se hace referencia a ellos en el mismo contexto, ya que ambos forman parte de un sistema de control industrial más amplio, pero cada uno de ellos ofrece diferentes funcionalidades y oportunidades. Mientras que los HMIs están enfocados en transmitir información visualmente para ayudar al usuario a supervisar un proceso industrial, los sistemas SCADA tienen una mayor capacidad para la recolección de datos y la operación del sistema de control. A diferencia de los sistemas SCADA, las HMI no recopilan ni registran información ni se conectan a bases de datos. Más bien, la interfaz proporciona una herramienta de comunicación efectiva que funciona como parte de, o junto con, un sistema SCADA.

Para más información sobre sistemas SCADA, te puede interesar nuestro post «¿Qué es un sistema SCADA?».

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