高リスク作業環境におけるHMI構成の最適化

センシングと制御技術の着実な進歩により、エンジニアはヒューマンマシンインターフェース（HMI）に必要以上の情報を蓄積・表示できるようになりました。長年、設計者は表示灯でオペレーターに警告し、色分けされたLEDで重要資産のステータスを示してきました。

日常業務において、オペレーターはHMIに表示されるすべての情報を使うことは稀で、主要パラメータを監視するために1〜2画面を主に使用します。また、通常HMIは危険から離れた安全な場所や部屋に設置されるため、安全上の懸念は最小限です。しかし、HMIとサポートする電気機器一式を危険区域に設置する必要がある場合、状況は変わります。

この概念は新しいものではなく、数十年前から存在します。HMIメーカーは、カタログやウェブサイトに掲載されている防爆版製品を提供することで対応してきました。問題は、HMI、コントローラー、通信デバイスなど、異なるメーカーの製品が関わる場合に生じます。メーカーが異なると、最大の問題は相互運用性です。デバイスがOPCプロトコルをサポートしていれば、OPCサーバーをユニバーサルトランスレーターとして使用できます。

構成 #1

HMIを構成する一つの方法は、HMIソフトウェアを実行するコンピューターに接続し、「パネルPC」と呼ばれる構成にすることです。ディスプレイとコンピューティングデバイスはケーブルで接続され、このセットアップを作ります。コンピューティングデバイスは、メモリ、ハードドライブ、通信ポートをホストするこのセットアップの主要コンポーネントです。運用障害は、特定の部品を交換することで修正できます。

構成 #2

別のHMI設置構成は、専用ソフトウェアを実行し、その機能がセンシングと制御デバイスの機能によってボトルネックとなる、自己完結型の設計に従うものです。場合によっては、これらのHMIで顧客作成スクリプトを実行し、機能を一段階進めることができます。しかし全体として、汎用コンピューティングデバイスとして動作することはできません。運用障害は通常、ユニット全体の交換で対処されます。

構成 #3

この構成もディスプレイ画面とコンピューターを分離し、構成#1と#2の長所を組み合わせます。コンピューターを危険区域外の指定安全ゾーンに置き、HMIをKVMスイッチで接続します。利用可能な豊富なオプションにより、コンピューターとHMIを長距離で分離でき、可用性とコスト効率を確保できます。

新興技術

ワイヤレス通信は世界中で普及しており、限られた帯域幅による制約を解消するブレークスルーがいくつも起きています。スマートフォンやタブレットといった製品は、全く新しい接続と安全の道を開きます。しかし、これらのデバイスは、デスクトップコンピューターと比べて画面が小さく処理能力が限られるため、HMIソフトウェア開発において全く新しい戦略を必要とします。

したがって、特定のHMIメーカーを決定する前に、危険な雰囲気について十分な調査を行ったことを確認してください。設置場所に関連するリスクと変動を認識しておく必要があります。次に、どの構成が状況に最適かを判断し、経験則として、危険区域定格のデバイスはより高価になることを覚えておいてください。また、特定の状況下では特定の構成の方が高価になります。例えば、最小スペックのHMIユニットが必要な状況では、構成#3の方がコストがかかります。アプリケーション、雰囲気、要件に関する背景情報を持った上で、HMIメーカーを選定することが不可欠です。