HMI sözünün açılımı “İnsan-Makine Arayüzü” anlamına gelmektedir. HMI sistemler “dokunmatik panel”, “touch-panel”, “operatör panel” gibi isimler ile Endüstriyel Otomasyon sektörünün önemli parçası olmuştur. Sektörde en çok kullanılan PLC sistemler kullanılarak gerçekleştirilmiş otomasyon sistemi ile kullanıcı arasında etkileşim sağlayan ünite olarak bilinmektedir. HMI, kullanıcının makine ve üretim tesisleri ile iletişim kurmasına olanak sağlayan bir cihaz veya yazılım bütün olarak tanımlanabilir. Operatörler üretim sürecini kontrol eder. Temel görevi operatörlerden alınan emirleri otomasyon sistemlerine ileten ve sonuçları kullanıcıya sunan yazılımlardır. Bu sistemler vasıtasıyla kullanıcından alınan girdilere göre eylemleri yönlendirme ve çalıştırmayı onaylamak işlemlerini yapmaktadır. Sonra ise bu işlemlerle ilgili aldığı verileri operatörlere geri bildirim olarak sağlarlar. Tasarımcılar görsel çıktıya ek olarak işitsel ve dokunsal olarak arayüzler geliştirilmişler. Temel olarak makineye monte edilmiş geleneksel tek dokunuşlu ekran kadar basit ve her yerde olabilir veya çoklu dokunmatik özellikli bir kontrol paneli olarak işletmelerde rastlanmaktadır.

HMI‘lar, kullanıcıların görüntülemesi için bilgi almak ve görüntülemek üzere Programlanabilir Mantık Denetleyicileri (PLC‘ler) ve giriş / çıkış sensörleri ile iletişim kurar. HMI ekranları, nasıl uygulandıklarına bağlı olarak, izleme ve izleme gibi tek bir işlev için veya makineleri kapatmak veya üretim hızını artırmak gibi daha karmaşık işlemler gerçekleştirmek için kullanılabilir.

HMI‘lar, bir izleyici için verileri sayısallaştırarak ve merkezileştirerek endüstriyel bir süreci optimize etmek için kullanılır. Operatörler, HMI‘dan yararlanarak grafiklerde, çizelgelerde veya dijital gösterge panolarında görüntülenen önemli bilgileri görebilir, alarmları görüntüleyebilir ve yönetebilir ve hepsi tek bir konsol üzerinden SCADA ve MES sistemlerine bağlanabilir.

HMI Tarihsel Gelişimi

1950 yıllarında çalışanlar bir görevin tüm ayrıntılarını belirlediği (delikli kartlar ile), bunları gerçekleştirdiği (kartları makineye besleyerek) ve işlem sırasında bir saat veya daha uzun bir süre sonra sonuçların alındığı toplu bir işlemeydi. Ancak bu işlemlerin uzun sürmesi ve hatalara sebep olması verimliliği azaltıyordu. Daha sonra bu toplu işlemler yerine komut satırı arayüzler kullanılmaya başlandı. Bu komutlar sistemin hemen uygulamasına ve hızlı sonuç üretilmesine sebep oluyordu. Verimliliğin kısmen de artmasına rağmen insanlar makineler ile hala etkileşim sağlayamıyordu. 1970 yıllarının başlarından grafik kullanıcı arabirimlerinin geliştirilmesi ile artık insan-makine iletişimi sağlanmış oldu. İlk çıktığı yıllarda cihazlar kablo bağlantısı ile makineye bağlanıyordu ve sadece dokunmatik tuşlar ile makineler ile iletişim sağlanıyordu.

2000’li yıllarında bilgisayar teknolojilerindeki gelişmeler ile yeni etkileşim araçlarını etkinleştiren esnek ekranlara dayanan organik kullanıcı arayüzleri ve bir kullanıcının gerçekleştirmesine izin veren “kavranabilir” kullanıcı arayüzleri ile kullanıma sunuldu. Bu paneller yıllar içinde gitgide grafiksel özellikleri iyileştirilerek kullanıcı dostu bir arayüze sahip oldular. Artık işletmelerde kablolu veya kablolu ve genellikle dokunmatik ekrana sahip HMI panelleri bulunmaktadır. Bu paneller sayesinde çalışanlar makinelerin üretim sürecine direkt ve hızlı olarak müdahile edebiliyorlar. Bu panellerin otomasyon sistemlerde kullanılmasından sonra, otomasyon sistemlerin ve şirketlerin verimliliğinde önemli ölçüde artış gözükmektedir.

Şu anda bulut bilişim, bilişsel bilgi işlem ve Nesnelerin İnterneti (IoT) gibi teknolojilerin, insan-makine etkileşiminin sonraki seviyesinin geliştirilmesinde rol oynaması bekleniyor. Gelecek yıllada Endüstri 4.0’ın talepleri açısından, endüstriyel HMI‘lar, HMI‘leri bir bütün olarak etkileyen yeni ve gelişmekte olan teknolojilerin daha fazla dahil edildiğini görecektir.

HMI Nasıl Çalışır?

HMI teknolojisi son kullanıcının görebileceği bilgileri alabileceği ve görüntü işleme sırasında programlanabilir mantık denetleyicileri ile giriş ve çıkış sensörleri ile iletişim kurar. HMI ekranlarından çalışan makinelere müdahale etmek veya üretim sürecini hızlandırılması ya da yavaşlatılması adına hamleler yapmak veya çok daha karışık işlemleri gerçekleştirmek mümkündür. HMI’lar kullanıcısı için verileri aktarım sayesinde tüm bu verileri merkezîleştirdiğinden endüstriyel olarak bir işlemi tanımlamak için kullanılır. HMI, bunun için erişilebilir bir bilgi içerisinde karmaşık olan verileri çevirir. HMI panellerini kullananlara operatör denilmektedir. Operatörden aldığı geri bildirimleri otomasyon sistemine iletir. Buna ek olarak otomasyon sisteminden aldığı veriler ekranına yansıtır. Alınan verilerin HMI ekran üzerinde kaç sayfa olarak gösterileceği noktasında otomasyon sisteminin özellikleri belirleyicidir. Birkaç sayfada görüntülenebileceği gibi daha kompleks bir yapıda da görüntülenebilir.

HMI Kullanım Alanları

HMI sistemlerinin birçok kullanım alanı bulunmaktadır. Neredeyse tüm endüstriyel şirketlerde makineler ile etkileşime geçmek ve endüstriyel süreçlerini geliştirmek için kullanılmaktadır. HMI ekranların başlıca kullanım alanları şöyle sıralanabilir:

• Sanayi Sektörü
• Enerji Sektörü
• Petrol ve Gaz Sektörü
• İmalat Sektörü
• Gıda Sektörü
• Güç Sektörü
• Geri Dönüşüm Sektörü
• Taşımacılık Sektörü
• Su ve Atık Sular Sektörleri

HMI Ne Sağlar?

İşletmelerin insan gücünün yerine otomasyon sistemler kullanmaya başladıktan sonra işletmelerin üretim kapasitesi ve karlılık oranı arttı. Ama yine de insanları üretim hattında bulunarak olası bir hata durumunda veya makine arızalanmasında müdahile etmesi gerekiyordu. Bu yüzden makineler ile iletişim kurabileceği bir cihazlara ve etkin kullanıma ihtiyacı vardı. Bu ve bunun gibi sorunlar için HMI panelleri kullanıldı ve işletmedeki makinaların yöneltilmesine çözüm oldu. HMI panellerinin şirkete ve çalışanlarına sağladığı başlıca avantajlar aşağıdaki gibi sıralanabilir:

• Grafik arayüzü kullanıcı dostudur. Grafiksel arayüz kolay durum tanısı yapılmasını sağlayan renk kodlamasına sahiptir.
• Resim ve simgeler kullanarak mevcut görsel verileri anlık olarak kullanıcıya gösteri ve kullanıcının durumları hızlı anlayabilmesine yardımcı olur.
• Kullanılan alanlarda üretim maliyetlerini azaltmakla birlikte kar seviyesini yükseltme potansiyeline sahiptir.
• Fare ve klavye olan ortadan kaldırmaktadır.
• Makinelerin işlemlerini etkin bir şekilde takip etmesini sağlar.
• Makineler yaşanacak olası arıza ve hatalara anlık müdahile etme fırsatı sunar.

HMI Özellikleri ve Otomasyondaki Yeri

Sistemi oluşturan temel araçlar HMI Panelledir. Temelde, HMI cihazı görselleştirme ve uygulama kontrolünü sağlar. Böylece I/O, SoftPLC CoDeSys’de ki veya EtherCAT ve (embedded “gömülü” sistemler daha tercih edilir). HMI Paneller üzerinde bir işletim sistemi çalıştıran mikro bilgisayarlar olarak geliştirilmiştir. Genel olarak işletim sistemleri kullanıcıya kapalıdır ve kendilerine özel editörler yardımı ile programlanırlar. Bununla birlikte endüstriyel bilgisayar olarak da anılan Windows, Linux vb. işletim sistemine sahip güçlü sistemler de kullanılabilmektedir. Panel ve PLC arasındaki haberleşme için RS232, RS485 veya Ethernet bağlantısı kullanılabilmektedir. Her marka kendi ürünlerinde bir veya daha fazla sayıda bağlantı türünü desteklemektedir. Genellikle HMI paneller farklı markalara ait PLC’ler ile de haberleşebilirler. Bu işlem için cihaz üretici tarafından belirtildiği şekilde konfigüre edilmelidir.

Endüstriyel Otomasyon sektöründe standart 4.3” ekranlıdan gelişmiş geniş ekran 15,6 inç ekranlı cihazlardan farklı modelde HMI bulunmaktadır. Bu sayede, herkes istediği ve ihtiyacı olan çözüme ulaşabilmektedir. Sonuç olarak, HMI sistemin daha duyarlı ve kullanıcı dostu olduğu ve daha verimli ve maliyet-fayda unsurlu bir araç olduğu açık bir şekilde görülmektedir.

Günümüzde bu HMI panellerin işletmenin otomasyon sisteminde büyük yerinin bulunduğu gözükmektedir. İmalatın hızlı üretilmesi için yapılan bu otomasyon sistemlerin izlenmesi ve anlık müdahile edilmesine imkan tanıyan bu sistemler sayesinde insan-makine arasında ki iletişim sağlanmaktadır. Artık HMI cihazlarının gelişmesi ile Mobil HMI, Ağ sınırı HMI, Bulut HMI ve daha farklı modelleri görülmektedir ve bu sistemlerin gelişerek şirketlerin verimliliğin daha çok artırmasını beklenmektedir.