1 PROGRAMACIÓN DE PANTALLAS HMI
2 PROGRAMACIÓN DE PANTALLAS HMI No. PROGRAMACION DE PANTALLAS HMI 1 Introducción a las pantallas HMI 2 Aplicaciones de las pantallas HMI 3 Introducción a las interfases de las pantallas HMI 4 Configuración de pantallas HMI 5 Programación de pantallas Kinco 6 Programación de pantallas Siemens 7 Comunicación, asignación de IP y configuración de HMI Siemens & Kinco
3 PROGRAMACIÓN DE PANTALLAS HMI 1.- Que es una HMI y sus características HMI es la abreviatura de Interfaz Hombre-Máquina. Una interfaz hombre-máquina se define como una interfaz de usuario o panel de control que combina software y hardware para ayudar a los operadores a comunicarse entre sistemas y máquinas. Aunque técnicamente el término puede aplicarse a cualquier pantalla que permita al usuario interactuar con el equipo, las pantallas HMI se usan más comúnmente en el contexto de procesos industriales. Las pantallas HMI utilizadas en entornos industriales son principalmente monitores o pantallas táctiles que conectan a los usuarios con máquinas, sistemas o equipos. Los operadores de fábrica utilizan paneles de operador HMI para controlar y automatizar la maquinaria y sus líneas de producción. En concreto, las pantallas HMI pueden ser pantallas simples instaladas en máquinas de fábrica, pantallas táctiles avanzadas, paneles de control multitáctiles, pulsadores, ordenadores con teclado, dispositivos móviles o tablets. El objetivo es aumentar la productividad, aumentar el tiempo de actividad y proporcionar una calidad constante del producto. 2.- Para que sirve un HMI En los sistemas de automatización industrial, la HMI es muy importante, a través de la interfaz hombre-máquina podemos representar visualmente el sistema de control y recopilar datos en tiempo real. Además, cuenta con funciones de control centralizado que te ayudarán a aumentar la productividad de tu pantalla. Por otro lado, puede detectar si algún equipo no funciona correctamente o no funciona correctamente, generando así una alarma para que los operadores puedan entender la falla y determinar dónde se encuentra. Dichos paneles de operador requieren la consideración de muchos detalles, como la señalización y la gestión de sistemas de automatización, y la capacidad de convertir datos de sistemas de control industrial en datos que los operadores puedan entender.
4 PROGRAMACIÓN DE PANTALLAS HMI En resumen, la interfaz hombre-máquina debe ahorrar tiempo y ser funcional. Por lo tanto, se utilizan en diversas industrias como plantas de fabricación, máquinas expendedoras, alimentos y bebidas, productos farmacéuticos y servicios públicos, entre otras. Los sistemas HMI, junto con los PLC, suelen ser la columna vertebral de las líneas de producción en estas industrias. La integración de pantallas HMI en la fabricación mejora enormemente las operaciones. Permiten el control de supervisión y la adquisición de datos de todo el sistema, por lo que los parámetros se pueden cambiar a discreción del operador. Por ejemplo, en la fabricación de metales, los paneles de operador HMI pueden controlar cómo y a qué velocidad se corta y dobla el metal. Además, permite un mejor control sobre el inventario y el reabastecimiento, por lo que hay menos exigencias a los proveedores. Las empresas de servicios públicos utilizan las HMI para controlar la distribución de agua y el tratamiento de aguas residuales. Los sistemas HMI se utilizan en todo tipo de industrias, como: • Automoción. • Electrónica. • Entretenimiento. • Energía. • Alimentación y bebidas. • Fabricación. • Militar. • Medicina. • Petróleo y gas. • Energía. • Reciclaje. • Robótica. • Agua y aguas residuales.
5 PROGRAMACIÓN DE PANTALLAS HMI 3.- Cómo funciona un sistema HMI? El sistema HMI consta de una pantalla de monitoreo, un panel de control y un puerto de comunicación. Esto se puede integrar en nuestros procesos con la ayuda de una PC y utilizar un software específico para transferirlo al HMI, que ejecutará el programa. Los equipos de fábrica se pueden conectar a la HMI, como maquinaria de línea de producción, sensores de entrada y salida, y estos dispositivos proporcionarán datos al PLC. La pantalla de monitoreo en la HMI permite al operador interactuar con ella y, a través del panel de operación, el operador puede realizar las funciones requeridas. Por otro lado, el puerto de comunicación en el panel de operación HMI se utiliza para programar la pantalla y comunicarse con otros dispositivos para que los dispositivos en fábrica puedan comunicarse con la HMI. 4.- Aspectos a tener en cuenta para el funcionamiento de un sistema HMI Primero, consideremos algunos de los componentes necesarios de un sistema de gestión de producción. Una línea de producción se refiere a cada máquina que realiza el trabajo requerido para producir un producto. A continuación, consideramos los distintos sensores de entrada/salida que controlan la temperatura, la velocidad, el peso y el consumo. En tercer lugar, seleccione un PLC que recibirá mensajes de la entrada/salida y los convertirá en matrices lógicas. El sistema HMI puede parecer muy técnico, pero en realidad es similar a la mayoría de nuestras tareas diarias. Algunos operadores industriales pueden usar pantallas HMI para monitorear y controlar tanques de agua, sistemas de aguas residuales y bombas para garantizar un calentamiento y flujo adecuados junto con los sistemas de control SCADA.
6 PROGRAMACIÓN DE PANTALLAS HMI Finalmente, un sistema HMI bien diseñado no solo proporciona funciones de control e información, sino que también proporciona funciones de operador para obtener información sobre los resultados de las operaciones e información sobre las actividades. 5.- Como se programa un sistema HMI La programación HMI es diferente de la mayoría de los otros lenguajes de programación. La razón es que la pantalla HMI es una representación visual de lo que sucede en la planta de producción. Por lo tanto, la programación del panel del operador HMI a menudo se denomina desarrollo HMI, ya que la mayor parte del tiempo se dedica a diseñar el diseño de la pantalla en lugar de escribir código en el sentido tradicional de la definición. Además, el programa que controlará las entradas y salidas del HMI suele estar ubicado en el PLC, permitiendo al programador del PLC controlar la mayoría de las funciones operativas del HMI. Sin embargo, estas dos funciones se combinan en la mayoría de las instalaciones y el programador de PLC creará el diseño de la pantalla HMI o estará lo suficientemente familiarizado con el proceso para mostrar cómo realizar la programación HMI. Existen 4 pasos básicos que debes tener en cuenta a la hora de programar un sistema HMI: 1º Instalar el software y familiarizarse con él. 2º Crear estructuras básicas de entrada y salida vinculadas a un proceso basado en PLC. 3º Explorar las funciones intermedias de un terminal HMI. 4º Trabajar en sus habilidades de diseño. En primer lugar, instala el software para familiarizarte con las herramientas de dibujo esenciales. Estas herramientas son similares a las que se ven en un software de diseño visual como Microsoft Paint, pero crean una forma diferente de interactuar con los elementos. En segundo lugar, crea estructuras básicas de entrada y salida vinculadas a un proceso basado en un PLC. Un proyecto para principiantes puede ser crear un sencillo sistema de alumbrado de las instalaciones de tu empresa que permita al usuario iniciar el proceso y mostrar el alumbrado adecuado en función de las necesidades de las diferentes plantas de producción o instalaciones. En tercer lugar, una vez que te sientas cómodo con esto, te recomendamos que explores las funciones intermedias de un terminal HMI.
7 PROGRAMACIÓN DE PANTALLAS HMI En una aplicación real, el usuario debería diseñar un sistema de navegación, para tener una forma de entrar en las pantallas basado en la pulsación de botones y/o iconos, así como en una forma de mostrar los fallos generales del sistema, etc. Las funciones avanzadas de un terminal HMI autónomo pueden incluir alarmas notificadas por el sistema, un sistema de seguridad basado en los permisos para los usuarios, una serie de elementos que se ocultan a un operador pero que están disponibles para el equipo de mantenimiento, etc. 6.- Aspectos a tener en cuenta al escoger una HMI Al elegir una pantalla HMI, siempre se debe considerar el entorno operativo. Por ejemplo, para usar en un almacén con ruido o vibración excesivos, puede elegir una HMI potente. Si se utiliza en la industria alimentaria o donde hay una función de lavado de alimentos, elija una pantalla HMI impermeable. La temperatura también debe considerarse un factor en el proceso de selección. 7.- Cuales son los tipos de HMI Existen varios tipos de pantallas HMI según su funcionalidad y uso que analizaremos a continuación. Reemplazo de botones pulsador Este es el principal tipo de HMI, el panel de control central tiene varios botones y estos botones son para hacer tareas específicas. Este tipo será muy útil para fines industriales. Mediante el HMI de tipo pulsador, se puede mejorar la productividad y la eficiencia de una fábrica. Así que, usando este tipo, el operario puede dar órdenes a la máquina para hacer varias operaciones. Controlador de datos Este tipo de HMI se utiliza para la recopilación de datos y estos datos serán transferidos a un disco duro de acuerdo a la necesidad del usuario.
8 PROGRAMACIÓN DE PANTALLAS HMI Además, será útil para manejar aplicaciones que utilizan una gran cantidad de datos. Supervisor Este es otro tipo de HMI y se utiliza con el sistema operativo Windows. Este tipo tiene una gran interacción visual entre el operador humano y la máquina. Por lo que tendrá una pantalla táctil que permitiría una interfaz gráfica. Estos son los tipos de HMI más utilizados y el usuario puede seleccionarlos según sus aplicaciones. Ventajas de un sistema HMI Los sistemas HMI están en todas partes y seguramente no van a desaparecer pronto. Aunque utilizamos las pantallas HMI en nuestros smartphones y ordenadores portátiles, los lugares de trabajo empresariales e industriales dependen de los HMI para una comunicación eficiente, la productividad, la prevención de errores y el registro de datos. El impacto interactivo de la interfaz hombre-máquina es mucho más importante que su funcionalidad básica. La pantalla HMI es el principal punto de contacto entre el usuario y una máquina o proceso. A continuación te cito los beneficios más destacados de utilizar pantallas HMI en tu empresa. Mejora la comunicación Si entras en una oficina, te darás cuenta al instante de que casi todo el mundo está delante de un ordenador. Es probable que todos los miembros de la oficina se comuniquen de este modo, ya sea mediante circulares, correos electrónicos o mensajería instantánea.
9 PROGRAMACIÓN DE PANTALLAS HMI También es común ver fabricantes y almacenes de producción con HMI que aumentan la comunicación entre los diferentes departamentos de una empresa. Mejora la productividad El hecho de que una persona pueda realizar algo de forma manual no significa que sea la mejor idea; después de todo, las máquinas son más rápidas. Los HMI ayudan a las máquinas a producir más trabajo en menos tiempo, mejorando la productividad y la eficiencia. 1.- Configurando nuestro TIA PORTAL para programación de pantalla HMI SOFTWARE TIA PORTAL V15 1.- TIA PORTAL: Este es el software que necesitamos para programar nuestro PLC. Y vincularlo con nuestra HMI Siemens
10 PROGRAMACIÓN DE PANTALLAS HMI CONFIGURACION DE TIA PORTAL PARA PROGRAMACION DE PANTALLA HMI 1. Creando nuestro proyecto en TIA PORTAL}
11 PROGRAMACIÓN DE PANTALLAS HMI 2. Una vez que realizamos la creación de nuestro proyecto en TIA PORTAL, procederemos a configurar los dispositivos necesarios para la programación de nuestra pantalla HMI.
12 PROGRAMACIÓN DE PANTALLAS HMI 3. Una vez que se de da clic en configurar dispositivo se nos muestra una pestaña la cual aparece sin ningún dispositivo existente: 4. Una vez mostrada la pestaña mencionada anteriormente se procede a dar clic en la opción que nos dice “Agregar dispositivo”, dicha opción nos desplegara un catálogo de hardware del cual se pueden programar con nuestro software de TIA PORTAL V15, el catálogo se muestra a continuación de la siguiente manera:
13 PROGRAMACIÓN DE PANTALLAS HMI 5. Como se puede observar una vez que se determinó el componente mencionado anteriormente en la imagen anterior el cual es un “SIMATIC S7-1200”, se procede a dar clic en el botón de “Crear” y se nos desplegara una interfaz como se muestra a continuación la cual nos mostrara una imagen del PLC que fue seleccionado y es el necesario para poder crear nuestra comunicación entre nuestra pantalla HMI y nuestro PLC
14 PROGRAMACIÓN DE PANTALLAS HMI 6. Una vez que se agregó el PLC a nuestro proyecto procedemos a agregar la pantalla HMI que vamos a estar programando y la cual será la que estaremos simulando en nuestro software de TIA PORTAL, asi que cuando nos encontremos en la interfaz mencionada anteriormente se dará clic en la opción que dice “agregar dispositivo”, una vez que se da clic en esa opción se procede a agregar la pantalla HMI que se planea utilizar en nuestra programación de HMI
15 PROGRAMACIÓN DE PANTALLAS HMI 7. Como podemos observar al momento de asignar el modelo de HMI especificado el cual vamos a programar se nos desplegara una pestaña de la configuracion de nuestra HMI la cual nos muestra varias opciones, pero lo que nosotros deseamos es realizar una vinculación entre nuestra HMI y nuestro PLC. 8. Una vez que se muestra la pestaña anterior procederemos a generar una vinculación entre nuestra pantalla HMI y nuestro PLC, para lo cual deberemos dar clic en la pestaña de “Examinar” la cual es la que se encargara de mostrarnos los dispositivos que se encuentran en nuestro proyecto, ahí se desplegaran los dispositivos que tenemos y se nos mostrara nuestro PLC el cual le daremos clic para seleccionarlo como se muestra a continuación.
16 PROGRAMACIÓN DE PANTALLAS HMI 9. Una vez realizado los pasos anteriores le daremos clic en “finalizar”.
17 PROGRAMACIÓN DE PANTALLAS HMI 10. Una vez que se realizaron los pasos anteriores se nos mostrará la interfaz de nuestra pantalla HMI la cual será la encargada de mostrarnos la imagen raíz la cual es la que se encarga de mostrar nuestra pantalla principal de nuestra HMI como se muestra a continuación. 11. A continuacion el siguiente paso a realizar deberá agregar una imagen nueva para poder crear nuestro programa de ejemplo para empezar a generar nuestra interfaz de diseño de nuestra pantalla HMI, asi que lo primero que se deberá realizar es dar clic en la parte izquierda en la opción de “agregar imagen” esta opción se encarga de crear una pestaña mas para el diseño de nuestra interfaz
18 PROGRAMACIÓN DE PANTALLAS HMI 12. Una vez que se realizado lo anteriormente mencionado, se nos mostrara una pantalla sin ningún botón ni ningún objecto en nuestra interfaz, como se muestra en la siguiente imagen: 13. Para colocar botones y focos en nuestra interfaz tenemos las siguientes opciones las cuales nos ayudan a poder diseñar una interfaz de nuestra HMI con mejor presentación y de fácil modificación, para ello, para lograr representar el Foco en nuestra interfaz HMI se representa con un circulo, el cual se encuentra en la sección de objetos básicos como se encuentra señalado, también para colocar nuestros botones estos se encuentran en la sección de “Elementos” en esta sección encontramos el botón entre otras opciones mas especificas a utilizar.
19 PROGRAMACIÓN DE PANTALLAS HMI 14. Una vez colocado dichos botones y foco se tienen que generar nuestras variables para nuestra pantalla HMI las cuales serán las que nos ayudaran a que mediante el manejo de nuestra HMI todo se represente de manera correcta y tenga un accionamiento en nuestra lógica de programación de nuestro PLC, para ello se crearan 3 variables, las cuales serán “Start”, “Stop” y “Foco”, estas 3 variables serán fundamentales para la programación y diseño de nuestra interfaz HMI. 15. Una vez que se realizan la creación de nuestras 3 variables procederemos a realizar nuestra lógica de programación la cual es la encargada de manejar todas nuestras “entradas y salidas” de nuestro PLC, mediante nuestra pantalla HMI y en la misma interfaz vamos a representar nuestro foco cuando se encuentre encendido y apagado, la lógica de programación de nuestro PLC se representa de manera sencilla como se muestra en la imagen a continuación, el cual es un arranque y paro de una maquina con enclavamiento.
20 PROGRAMACIÓN DE PANTALLAS HMI 16. Una vez realizada esta lógica de programación procederemos a simular nuestra lógica de plc y nuestra interfaz HMI la cual será encargada de mostrarnos como se vería la simulación y el arranque y paro de nuestra interfaz HMI como se puede observar de primera estancia nuestra maquina se encuentra apagada, asi que se vería de la siguiente manera nuestra interfaz. 17. Al momento de nosotros accionar nuestro sistema dando clic en el botón de “Start” se podrá lograr de manera correcta el funcionamiento de nuestra lógica de programación y encenderá nuestro FOCO indicando que nuestra maquina se encuentra encendida como se muestra en la siguiente imagen
21 PROGRAMACIÓN DE PANTALLAS HMI TABLA DE CONTENIDO Fecha Responsable: Revisión / Motivo de la revisión 09/2023 CARLOS HERNANDEZ GENERACION 09/2023 RODOLFO QUIROZ REVISIÓN Y AJUSTES