Při návrhu HMI/SCADA zohledněte řadu faktorů

Prvním dobrým krokem je identifikace interních standardů vaší organizace. Obrázky poskytla společnost Inductive Automation Prvním dobrým krokem je identifikace interních standardů vaší organizace. Obrázky poskytla společnost Inductive Automation

Měli byste prozkoumat schopnosti uživatelů, úrovně dovedností, budoucí plány, potřeby zúčastněných stran a další položky. Podívejte se na rady systémového integrátora a položte si sedm otázek k integraci/návrhu systému SCADA.

Při navrhování hardwaru a softwaru pro rozhraní člověk–stroj (HMI) a pro systém dohledového řízení a sběru dat (SCADA) je potřeba vyřešit mnohem více než jen základy. Důležitý význam má pochopení hlavních zásad a příslušných norem, ale je třeba vzít v úvahu i mnoho souvisejících faktorů. Patří mezi ně firemní standardy, schopnosti uživatelů, úrovně dovedností, potřeby procesů, plány do budoucna a integrace s jinými systémy. Pokud společnost při plánování zohlední širší souvislosti, bude výsledný produkt lepší. Pomoci může několik osvědčených postupů.

Důležitým prvním krokem je určení vašich firemních standardů. Průmyslové nebo regulační normy jsou důležité, ale pro firmy může být užitečné, pokud mají vlastní standardy.

„Společnosti, které chtějí vylepšit své systémy, by se měly zamyslet nad určením interních standardů,“ zdůraznil Kent Melville, manažer aplikačního inženýrství společnosti Inductive Automation, výrobce průmyslové aplikační platformy Ignition. „Pokud organizace věnují čas definování vlastních standardů, zajistí, že budou používat protokoly, které skutečně chtějí zavést, typ hardwaru, který chtějí zavést, atd.“

Firemní standardy pro návrh SCADA

Díky firemním standardům je pro organizaci snazší držet se vlastních plánů a nenechat se strhnout ke špatným rozhodnutím. Melville uvedl, že někdy je obtížné standardy dodržovat, protože spousta práce je prováděna prostřednictvím dodavatelů. Instalace proprietárního vybavení a softwaru může společnostem znemožnit pozdější změny. A protože různé proprietární systémy spolu navzájem nekomunikují, společnosti ne vždy vědí, jak se situace v případě potřeby změny projeví.

„Lidé musejí skutečně převzít odpovědnost za své systémy a nenechat si věci diktovat od dodavatelů,“ je přesvědčen Melville. „Chcete-li udržovat vlastní standardy pro PLC, protokoly, datové struktury a další, často máte dvě možnosti. Zaprvé si můžete vybrat proprietární řešení, kde výrobce poskytuje vše. Nebo můžete spolupracovat se společnostmi, které podporují otevřené standardy. Díky tomuto otevřenému přístupu, i když se jedná o různé dodavatele, spolu všechny jejich produkty komunikují a dobře spolupracují.“ 

CTL2106 MAG2 F2 HMI SCADA InductiveAutomation Fig2 data on laptopPráce s otevřenými standardy poskytuje mnohem větší kontrolu nad procesem

Použití chytrých standardů pro SCADA a HMI

Pokud spolupracujete se systémovým integrátorem, vyjasnit si standardy předem usnadní pochopení celkových cílů. „Setkali jsme se s celou škálou standardů,“ upozornil Davin McDougall, vedoucí obchodní jednotky společnosti Brock Solutions, integrátora, který realizuje projekty po celém světě v různých průmyslových odvětvích. „Viděli jsme absenci jakýchkoli standardů, špatné standardy – což může být horší než žádné standardy – a také standardy světové úrovně. Když se vám podaří standardy správně nastavit, nazýváme je ,akcelerátoryʻ.  Každý chce zavádět akcelerátory a investovat do nich, protože pomohou posouvat věci rychleji dopředu.“

McDougall popsal projekt, v němž standardy hrály klíčovou roli a byly pro zákazníka velkým přínosem. „Provozní model této firmy je založen na zavádění praktických a účinných standardů v celé organizaci. V ovládacích prvcích najdete například standardní přídavné instrukce, uživatelsky definované datové typy, konvence pro pojmenování značek, programové struktury a seznam obecných parametrů nastavení. Pro nejlepší řešení ve své třídě standardizovali také hardware a infrastrukturu, i když s kombinací dodavatelů. V oblasti SCADA jsou standardizovány šablony HMI, konektivita, záhlaví/zápatí obrazovky, obecná navigace, písma a jejich velikosti. Bez ohledu na to, kde se v podniku nacházíte, je jednorychlostní motor ovládán stejným způsobem, stejným kódem a pro obsluhu vypadá stejně. A pro technika údržby je odstranění poruchy jednorychlostního motoru stejným postupem kdekoli v podniku,“ potvrdil McDougall.

CTL2106 MAG2 F2 HMI SCADA InductiveAutomation Fig3 Snapdragon ChemistryPřed návrhem HMI/SCADA zvažte potřeby všech zúčastněných stran

Operátoři, integrátoři, vedoucí pracovníci a IT

Pokud budete přemýšlet o procesních potřebách, je důležité dívat se nad rámec konkrétní linky nebo čehokoli jiného, na co se projekt soustředí. Nejlepší je vnímat situaci komplexně. „Při zavádění ovládacích prvků je opravdu dobré vzít si příklad z IT. IT klade velký důraz na shromažďování požadavků a zapojení všech zúčastněných stran. Mezi zúčastněné strany by měli patřit všichni, kterých se projekt týká – operátoři, integrátoři, vedoucí pracovníci, tým IT, který musí projekt podporovat, a nejvyšší vedení společnosti, jež chce vidět metriky. Do definování požadavků by se měli zapojit všichni, kteří jsou na procesu zainteresováni. Je však třeba přikládat příspěvkům jednotlivých skupin náležitou váhu. Významnou váhu v diskusi by měl mít například operátor, který systém používá každý den,“ uvedl Melville.

McDougall také vidí velkou hodnotu v získávání informací od zúčastněných stran. „Myslím, že je důležité, aby se zainteresované strany zapojily do celého projektu; do shromažďování požadavků, navrhování, budování, testování, uvádění do provozu a udržování těchto projektů je třeba zapojit všechny zúčastněné strany. A ,všechny zúčastněné stranyʻ často zahrnují oblasti techniky, IT, kvality, údržby, provozu, financí a partnery, jako je systémový integrátor a dodavatelé technologií. Jakmile zapomenete na některou ze zainteresovaných stran, rizikový profil projektu se výrazně zvýší,“ doplnil svá tvrzení Dougall.

CTL2106 MAG2 F2 HMI SCADA InductiveAutomation Fig4 data closeupRůzným skupinám uživatelů by měla být poskytována různá zobrazení a sady dat

Schopnosti a dovednosti pro HMI a SCADA

Mezi otázky, které si můžete položit, patří také: Jak budou lidé s tímto systémem komunikovat? A jaká je jejich úroveň zkušeností?

„Na základní provozní úrovni jde obvykle o operátora, který vidí systém na pevné obrazovce a potřebuje informace rychle,“ vysvětlil Melville. „Může to být člověk, který tuto práci dělá už 20 let. Tento člověk bude potřebovat něco známého. Pokud je nový systém příliš odlišný od toho, na nějž je zvyklý, nemusí se ho naučit správně nebo může být frustrovaný. Pohybujete se na tenké hranici, protože chcete používat nové technologie, ale zároveň nechcete, aby se věci lišily natolik, že by to mohlo lidi odradit.“

Společnosti se také musejí zaměřit na rozmanitost „uživatelských příběhů“ v rámci organizace. „Pro operátora, který potřebuje rychle zjistit, zda něco běží v rámci parametrů nebo ne, budete pravděpodobně chtít použít výkonnou grafiku,“ pokračoval Melville. „Při tomto přístupu jsou věci, které běží normálně, ve stupních šedé a jasnější barvy používáte pro věci, jež vyžadují okamžitou pozornost, abyste poukázali na záležitosti, které jsou mimo specifikaci. Musíte také myslet na schopnosti obsluhy a na to, co jí daná práce umožňuje. Jinými slovy, kolik času má na studování těchto obrazovek SCADA? To je faktor, který je třeba vzít v úvahu. U přímých nadřízených nebo členů vrcholového vedení společnosti je uživatelský příběh jiný. Tam se lidé nemusejí nutně omezit jen na rychlý pohled. Mohou věnovat čas hloubkové analýze dat, aby se na základě těchto informací mohli rozhodovat. Přehled může být komplexnější a obsahovat více podrobností, než by potřeboval operátor v provozu. Každá skupina je jiná, a pokud navrhujete věci pouze pro jednu skupinu, nedáte nakonec všem to, co potřebují.“

Integrace mobilně adaptivního rozhraní HMI

Melville také podotkl, že společnosti mohou chtít používat mobilně adaptivní design. Vedoucí pracovníci mohou například chtít vidět data na mobilním zařízení. Je těžší přizpůsobit design obrazovek stolního počítače mobilnímu zařízení než navrhovat nejprve pro mobilní zařízení. Pokud potřebujete navrhnout rozhraní HMI pro mobilní zařízení, je lepší to vědět předem.

„A obecně vzato, když se díváte na uživatelské rozhraní, chcete, aby bylo intuitivní a abyste mohli rychle postupovat,“ řekl Melville. „Snažte se vyhnout používání ,tipůʻ, klávesových zkratek, klikání pravým tlačítkem myši na určité části obrazovky a podobně. Nežádoucí jsou skryté funkce. Chcete, aby se lidé naučili rozhraní používat rychle. Pokud používáte skryté funkce, mohou se stát interní znalostí a noví lidé se o nich nedozvědí. A jak lidé odcházejí do důchodu, znalosti se ztrácejí.“

Zamyslete se nad tím, jak je třeba systém integrovat s ostatními systémy. Pokud společnost používá otevřené standardy, je integrace mnohem snazší. Pokud odesíláte data do cloudu nebo zpracováváte zprávu pro orgány státní správy, můžete to udělat, protože vaše data jsou centralizovaná. Chcete systém, ve kterém vše funguje společně a data lze sdílet. Důležitou součástí udržení otevřenosti je mít k dispozici data v reálném čase. Je opravdu užitečné používat moderní nástroje a techniky, jako jsou aplikační programová rozhraní (API), OPC UA a ukládání do otevřeného databázového formátu, který lze prohledávat.

Možnost snadného přístupu k datům pomůže také ve vztahu mezi provozními technologiemi (PT) a informačními technologiemi (IT). Když IT oddělení vidí moderní škálovatelné přístupy k problémům PT, může být snazší získat finanční prostředky na udržování standardů, protože je patrné, že to přináší prospěch celé organizaci. Se zapojením oddělení IT mohou společnosti realizovat více iniciativ. Oddělení IT může být jejich zastáncem a získat pro projekty firemní rozpočty, místo abyste pracovali v rámci omezených rozpočtů na PT.

CTL2106 MAG2 F2 HMI SCADA InductiveAutomation Fig5 quad monitorsMěli byste přitom zohlednit zkušenosti a úroveň dovedností příslušného uživatele

Sedm otázek, které je třeba si položit při integraci/návrhu systému SCADA

V rámci diskuse o integraci s jinými systémy se musíte zeptat:

  1. Kdo bude tato data potřebovat?
  2. Odkud k nim potřebují přistupovat?
  3. Jsou určena pouze pro čtení nebo pro zápis?
  4. Potřebujete ke zvýšení kybernetické bezpečnosti demilitarizovanou zónu (DMZ)?
  5. Používají lidé virtuální privátní síť (VPN)?
  6. Potřebujete se vyhnout externímu sdílení dat, protože pracujete v regulovaném odvětví?
  7. Lze vaši mobilní aplikaci používat odkudkoli, nebo ji lidé mohou používat pouze tehdy, když jsou v závodě připojeni k místní síti Wi-Fi? 

Budoucnost: Každoroční přezkoumání standardů

Při vytváření firemních standardů nemohou společnosti očekávat, že budou ve stejné podobě použitelné i za 10 let. Technologie se rychle mění, a proto se společnosti musejí vyvíjet spolu s těmito změnami.

„Je dobré vytvořit skupinu zúčastněných stran, která se bude pravidelně scházet a diskutovat o standardech,“ navrhl na závěr Melville. „Tato skupina by se měla scházet alespoň jednou ročně, aby přezkoumala firemní standardy a podle potřeby provedla změny. Změny mohou být samozřejmě nákladné, takže váš tým musí prostudovat potřeby a možnosti. Skutečně se zamyslete nad tím, jak nejlépe postupovat. Výběr technologií, které budou podporovány dlouhodobě, povede k tomu, že v budoucnu bude nutné provádět méně změn.“

Tento komplexní pohled a práce v rámci standardů mohou vést k úspěšnějším projektům. „Jasný soubor firemních standardů šetří čas při budoucích projektech,“ dodal Melville. „Díky tomu se nemusíte pokaždé snažit znovu vynalézat kolo. Můžete se pustit do nových projektů, protože máte pevný základ.“ 

Jim Meyers je autor článku, pracuje jako manažer pro komunikace ve společnosti Inductive Automation. Upravil Mark T. Hoske, obsahový ředitel časopisu Control Engineering, CFE Media and Technology, Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript..

Control Engineering Česko

Control Engineering Česko je přední časopis o průmyslové automatizaci. Je vydáván v licenci amerického Control Engineering, které poskytuje novinky z této oblasti více než 60 let.

www.controlengcesko.com