符合人体工程学且直观的HMI解决方案

案例介绍

GEA Stiavelli是著名的食品包装机器制造商，它专门为干面条、零食和谷物类早餐的包装提供工业自动化解决方案。自2018年以来，它加入GEA集团并在全球范围内为食品行业提供最先进的包装解决方案，光是面条包装袋的解决方案便达到了130种，有效应对食品市场不断变化的需求。

GEA Stiavelli在研发和创新中投入大量精力，决定创建一个灵活的软件架构，并使其能够在整个机群中使用。这是一个十分具有挑战性的想法，因为一个分层结构的面食生产厂包含了一个由不同机器组成的包装系统，这些机器负责特定的加工环节，如称重和打包等，而且这些机器又可以进一步细分为负责机器内部特定机械加工的组件，如包装机器对包装膜卷轴的管理。

以长面条类型的工厂为例，长面条类型的工厂（长切）由称重机（SPL-M）、包装机（GEA H-Packer SO）、打印机、质量控制系统（CPS）组成。各个部分又可以细分成各种设备，比如SPL-M称重部分是由称重器1和称重器2设备组成的。各部分的设备根据PackML标准进行控制；在流程执行期间，不同设备共享相同的PackML执行状态。这种层次结构在操作界面也要有所体现，且根据工厂的配置，操作界面必须根据具体系统所需的功能自动生成。

1.基于机器配置自动生成接口 为了使同一个HMI能够控制不同的工厂，它必须根据工厂的配置（短切/长切、是否有可选的部分和设备）以及所安装设备的机械性能进行调整。HMI的设计需要能够在长切面包装厂和短切面工厂运行，前者只需要一个HMI就可以控制包装机和称重器，而后者因为称重器位于包装机的上层，所以需要两个独立的界面来操控，如果使用单一的HMI解决方案来解决这一问题，也可以通过一个只需平板电脑即可访问的HMTL5界面来实现，这样操作员就可以方便地带着它到上层去控制称重器的操作。

2.模块化结构和先进的配方管理 采用模块化结构，有利于进行先进的配方管理。根据这种方法，操作员只需加载包含各部分子配方的工厂配方而不用单独加载每个子配方，从而简化了机器的使用。通过加载配方 “Recipe1_MyPasta”，子配方 “Recipe_Spaghetti ”必须自动加载作为称重部分（Section_Weighter）的配方，而 LongBag “作为包装部分的一个配方（Section_Packager）。

3.易于使用和可定制 工厂所使用的设备可能有不同的比例和方向，但导航栏必须在横向格式中进行横向定位或在纵向格式中在底部定位，且操作员能够根据自身的操作经验和角色来定制个人的屏幕。此外，因为所有机器的界面必须保持图形上的同质性和一致性，所以需要根据机器的不同特点进行规范和维护。最后，为了进一步方便使用，用户必须能够通过一个RFID标签轻松和直观地识别自己。

虹科ASEM UNIQO解决方案

GEA Stiavelli实现了基于PLC和定制电子设备的自动化。当有PLC程序的文本输出格式时将会输入被用作设计时间C#脚本，并在Q Studio中自动创建整个数据模型。通过这种方式，PLC程序中的变化可以在HMI层面上自动进行相应的更新。一旦机器数据模型被定义和创建，便意味着所有的信息都已被提供，这样就可以自动生成图形对象，而不必手动设计各种屏幕的图形。另一个在Q Studio中创建的C#程序分析了数据模型的图形，并根据预定义的规则将图形对象实例化，将它们聚集在容器中，并以有序和有机的方式安排它们。对于导航菜单来说也是如此，根据数据模型，导航菜单的建立是为了与机器中的选项兼容。对项目的视觉部分的任何修改都只通过更新数据模型来实现，而不需要处理对象和控件的视觉编程，从而满足用户界面所需的人机工程学的要求。

每个图形控制实际上是一个OPC UA对象，有一个独特的ID，允许它使用指针机制被引用。因此，每个用户发现自己与一个指针记录的列表相关联，这些记录识别项目中存在于不同位置的对象，从而被收集在一个容易访问的区域。配方的管理是利用对象之间层次结构的基本概念来实现的，因此工厂的配方不仅包括该层树的参数化，而且还包括指向各部分配方的指针。这种结构也使得实现配方数据的逻辑控制成为可能，而在其他系统中实现这种逻辑控制比较繁琐。当用户从人机界面加载一个配方时，他可以检查哪些参数将被修改，并可以选择与保存在配方中的参数相比，哪些参数要加载，哪些要保持不变。

HMI项目包含的应用逻辑可以通过UNIQO NetLogic对象实现，这些对象提供了一个可以用C#语言编程的强大工具，从而将系统的本地功能与应用的特定功能结合起来。例如，GEA Stiavelli已经实现了一个具有每日有效性的密码生成算法，现场的技术人员可以使用超级用户模式进行访问。第二个有趣的例子涉及到过程统计数据的计算，例如，在HMI上用本地逻辑进行的时间测量和事件计数可以显示在方便的 ”飞出 “容器中。这些容器位于界面的右侧，一旦被调用，就会在当前页面上滚动，显示工厂的状态和相关的统计数据。完整的OPC UA架构使得生成的统计数据可以立即提供给公司管理系统，以最终通过适当的KPI计算过程效率。

案例总结

在这个案例中，我们展示了如何只用S或M大小的许可证，就能自动创建一个与所有类型机器兼容的HMI项目。对于卧式长切机和立式短切机，所有与图形界面功能有关的令牌被应用于方面：报警、配方、事件记录器、嵌入式数据库、本地图形界面和检索。此外，还增加了从机器PLC导入变量所需的通信协议，在卧式包装机的情况下，可以使用可定制的串行协议与安装在机械臂安装面板IPC按钮区域的RFID阅读器进行通信。

虹科ASEM UNIQO

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责任编辑：tzh