HMI と産業用 PC (IPC): 主な違いと選択方法

HMI は主にオペレータ インターフェイスですが、産業用 PC (IPC) は、HMI ソフトウェアをデータベース、SCADA クライアント、レポート ツール、マシン ビジョン アプリケーション、その他のソフトウェアとともに実行できる汎用産業用コンピューティング プラットフォームです。システムの役割の違いは、画面サイズやプロセッサ速度よりも重要です。

どちらのデバイスもタッチスクリーンを備え、PLC と通信することができ、見た目がほぼ同じである場合もあります。より良い質問は、「どのデバイスがより強力ですか?」ではありません。それは、「このデバイスは制御アーキテクチャで何をする必要があるか?」です。

簡単な回答

• を選択してくださいHMI主な要件が機械または PLC の監視と制御を専用のオペレータが行うことである場合。
• システムで複数のソフトウェア アプリケーションを実行したり、大量のデータを処理したり、データベースに接続したり、プラント レベルのシステムと統合したりする必要がある場合は、産業用 PC を選択してください。
• オペレーターが信頼性の高いローカル インターフェイスを必要とし、中央コンピューターがレポート作成、分析、SCADA、またはデータ統合を処理する場合は、両方を使用します。

HMI と産業用 PC の概要

この表を「IPC の方が優れている」と解釈すべきではありません。追加の処理能力は、アプリケーションが必要とする場合にのみ価値を生み出します。専用の HMI は、集中的で保守が容易なため、より良い選択となる場合があります。

HMIとは何ですか?またどのような役割を果たしますか?

ヒューマン マシン インターフェイスは、オペレータに自動化されたマシンまたはプロセスと対話するための視覚的な方法を提供します。コントローラーの値が表示され、許可されたオペレーターが選択した値を書き戻すことができます。

コア HMI 機能

一般的な HMI タスクには、マシンのステータスの表示、アラームの確認、設定値の変更、レシピの選択、傾向の表示、生産数の確認、許可された開始または停止コマンドの発行が含まれます。

包装機では、PLC がシーケンスを実行し、機器を制御します。 HMI を使用すると、オペレータはレシピを選択し、アラームを確認し、許可されたパラメータを調整し、生産を確認できます。それが要件全体である場合、IPC はオペレーターの仕事を改善することなくコストを追加する可能性があります。

新しいパネルまたは交換品については、CHENTUO を参照してください。産業用HMI製品主要なオートメーション ブランド全体で。

HMI が PLC システム内に設置される場所

単純なアーキテクチャは次のようになります。

センサーとドライブ → PLC ↔ HMI

通常、PLC はコア制御ロジックを実行します。 HMI は選択されたタグを読み取り、許可されたコマンドまたは設定値を書き込みます。

PLC、HMI、および監視層の役割についてさらに詳しく説明したい場合は、既存のガイドを参照してください。PLC 対 HMI 対 SCADA: それらがどのように連携するか.この記事では、完全な PLC、HMI、および SCADA アーキテクチャを繰り返すのではなく、HMI と IPC の選択に焦点を当てることで、意図的に異なる方向を向いています。

産業用 PC とは何ですか?

産業用 PC は、産業用に設計されたコンピューターです。専用の HMI と比較して、通常はより広範なコンピューティング環境が提供され、アプリケーションをより自由にインストールできます。

IPC は、HMI または SCADA ソフトウェア、SQL データベース、レポート ツール、マシン ビジョン、ヒストリアン、またはエッジ アプリケーションを実行できます。これは、デバイスがローカル オペレータ画面を提供する以上のことを行う必要がある場合に役立ちます。

産業用 PC と商用 PC

「産業用」という言葉は完全な仕様ではありません。モデルに応じて、IPC はファンレス冷却、産業用取り付け、幅広い温度対応機能、耐振動性、より長い可用性、および追加のインターフェイスを提供する場合があります。

温度、電力、侵入保護、振動、取り付け、保管、通信オプションについては、実際のデータシートを確認してください。

HMI、PLC、および IPC が同じオートメーション アーキテクチャに適合する場合

HMI、PLC、および IPC は、3 つの互換性のあるデバイスではありません。通常、彼らはさまざまな問題を解決します。

PLC: 確定的制御

PLC は入力を読み取り、制御ロジックを実行し、出力を更新します。機械またはプロセスの制御シーケンスを担当します。

HMI: オペレーターとの対話

HMI は、PLC タグとマシンの状態を、オペレーターが理解し、それに基づいて行動できる情報に変換します。その価値は、焦点を絞った保守可能なオペレーター インターフェイスです。

IPC: コンピューティングと統合

IPC は、システムがより広範なソフトウェア層とデータ層を必要とする場合に役立ちます。

PLC → IPC → SQL データベース / SCADA / MES / レポート

複数のコントローラーから情報を収集し、生産履歴を保存し、アプリケーションを実行し、上位システムとデータを交換します。
 

ここではコミュニケーション能力が重要です。 Ethernet ポートだけでは、デバイスが特定の PLC と通信できることは保証されません。実際のプロトコルとソフトウェア ドライバーがサポートされている必要があります。プロトコルの詳細な比較については、「PLC通信プロトコルの比較ガイド。

一緒に仕事ができる

マシンはローカル HMI を操作に使用しながら、生産データを IPC に送信して集中レポートを作成できます。大規模なシステムでは、これらの役割を分離する方が現実的であることがよくあります。

HMI と産業用 PC の 7 つの主な違い

1. システムの役割

デバイスが実行する必要があるジョブから始めます。

「オペレータが PLC 値を監視および変更する必要がある」という要件がある場合、HMI が自然な出発点になります。 「システムは複数のソフトウェア アプリケーションを実行し、データを保存し、他のシステムと統合する必要がある」という要件がある場合は、IPC を評価します。

この区別は、最初に CPU を比較するよりも役立ちます。

2. 処理とデータのワークロード

通常、視覚化、アラーム、レシピ、マシンのステータスには PC クラスのコンピューティングは必要ありません。マシン ビジョン、大規模なデータベース、分析、複数のアプリケーション、または大量のログ記録は、IPC を正当化する可能性があります。プロセッサ、メモリ、ストレージは実際のワークロードに一致する必要があります。

3. ソフトウェアとオペレーティング システム

専用 HMI は通常、ベンダーのエンジニアリング環境と HMI ランタイムを使用します。これにより柔軟性が低下する可能性がありますが、展開とメンテナンスがより予測可能になる可能性もあります。

IPC は通常、Windows または Linux 環境を提供し、より広範なサードパーティ ソフトウェアをサポートできます。その柔軟性により、ソフトウェア ライセンス、オペレーティング システムのアップデート、バックアップ、アプリケーションの互換性、サイバーセキュリティ管理などの追加の責任も発生する可能性があります。

プロジェクトでどのソフトウェアを実行する必要があるか、また誰がそれを保守するのかを尋ねます。

4. PLC とネットワーク接続

プロトコルの互換性はポートの数よりも重要です。

一般的な産業用接続には、イーサネット、RS 232、RS 485、Modbus TCP または RTU、PROFINET、EtherNet/IP、OPC UA などがあります。実際のサポートはハードウェア モデルとソフトウェア ドライバーによって異なります。

HMI を交換する場合は、注文前に PLC のモデルとプロトコルを確認してください。 Ethernet ポートは、互換性のある通信を自動的に保証しません。

5. データロギングとシステム統合

HMI は、トレンド、アラーム履歴、レシピの保存、ローカル データのログを提供します。 1 台のマシンの場合はそれで十分かもしれません。

IPC は、生産データを複数の PLC から収集したり、SQL やヒストリアンに保存したり、MES や ERP ソフトウェアに転送したり、集中レポートに使用したりする必要がある場合に、より魅力的になります。

オペレーターがデータを確認した後、データをどこに移動する必要があるかを尋ねます。データベース、レポート、分析、またはエンタープライズ システムに参加する必要がある場合、IPC にはより明確な役割があります。

6. メンテナンス、セキュリティ、ライフサイクル

専用 HMI は通常、より狭いソフトウェア環境を備えています。 IPC はより多くのサービス、アプリケーション、ユーザー アカウント、およびネットワーク接続を公開する可能性があるため、保守計画がより複雑になる可能性があります。

どちらのデバイスについても、プロジェクトのバックアップ、交換の有無、ソフトウェア サポート、障害発生後のシステムの復旧速度を確認してください。

調達に関する有益な質問は、「5 年後にこのユニットが故障した場合、パネルを再設計せずにアプリケーションとソース互換性のあるハードウェアを復元できますか?」です。

7. コストと総所有コスト

購入価格は決定事項の一部にすぎません。総コストには、ソフトウェア、エンジニアリング、トレーニング、試運転、バックアップ、スペアパーツ、ダウンタイム、将来の移行も含まれます。

専用の HMI は、単純なマシン インターフェイスのため、初期コストが低くなり、メンテナンスの負担も軽減されます。 IPC の導入にはコストがかかる場合がありますが、1 つのプラットフォームで複数の個別のコンピューティング機能やデータ機能を置き換えることができるため、経済的になる可能性があります。

HMI を選択する必要があるのはどのような場合ですか?

次の条件のほとんどが当てはまる場合は、HMI を選択してください。

• このアプリケーションは、1 台のマシンまたは限られた数のコントローラーに焦点を当てています。
• オペレータは主にステータス、アラーム、レシピ、設定値、および許可されたコマンドを必要とします。
• 複雑なデータベースや分析ソフトウェアは必要ありません。
• メンテナンス チームはすでに HMI と PLC エコシステムをサポートしています。
• 簡単な回復と交換が重要です。
• このプロジェクトはエンジニアリングコストとライフサイクルコストに敏感です。

1 台の PLC で制御される包装機の場合、多くの場合、専用の HMI が最もクリーンなソリューションになります。アプリケーションが SQL、マシン ビジョン、またはいくつかの PC アプリケーションを必要としない場合、IPC は不必要に複雑になる可能性があります。

産業用 PC を選択する必要があるのはどのような場合ですか?

次の要件がいくつか同時に当てはまる場合は、産業用 PC を選択してください。

• 複数のソフトウェア アプリケーションを 1 つのプラットフォーム上で実行する必要があります。
• このプロジェクトには、SQL、ヒストリアン、詳細なレポート、または大規模なデータ セットが必要です。
• 複数の PLC からのデータを集約する必要があります。
• マシンビジョンまたは高度な分析が必要です。
• システムには、SCADA、MES、ERP、またはリモート サービスとの広範な統合が必要です。
• 将来のソフトウェア拡張は重要な設計要件です。

複数の PLC を備えた生産ラインでは、IPC を使用してデータを収集し、データベースに保存し、MES に情報を提供することがあります。アプリケーションは、単なる表示の問題ではなく、コンピューティングと統合の問題になっています。

HMI と IPC の両方を使用する必要があるのはどのような場合ですか?

大規模なシステムでは、ローカル操作を集中コンピューティングから分離することでメリットが得られることがよくあります。

それぞれが独自の HMI を備えた 3 台のマシンを想像してください。オペレーターは、各マシンの実行、トラブルシューティング、およびリセットをローカルで続行できます。同時に、中央の IPC はレポート、分析、または SCADA のために 3 つの PLC すべてからデータを収集します。

これは、ローカル操作が中央ワークステーションに依存すべきではない一方で、生産管理には依然として工場全体のデータが必要な場合に機能します。ここでは HMI と IPC が補完的です。

産業用パネル PC はどこに適していますか?

産業用パネル PC は、パネルに取り付けられたフォームファクタでディスプレイと産業用コンピュータを組み合わせたものです。 HMI に似ていますが、異なる設計目的を果たします。

専用 HMI は主にオペレータ インターフェイス プラットフォームです。パネル PC は主にディスプレイを統合した産業用コンピューターです。アプリケーションにタッチスクリーンと Windows または Linux ソフトウェア、カスタム アプリケーション、データベース アクセス、または PC ベースの HMI ランタイムが必要な場合、Panel PC が実用的なオプションとなります。

また、PC ベースのシステムにはメンテナンスとサイバーセキュリティの責任も伴うため、自動的に優れた HMI になるわけではありません。

既存の HMI の置き換え: 別の HMI または IPC?

多くのメンテナンスおよび調達チームにとって、この質問は新しいマシンの選択よりも現実的です。

インストールされている HMI に障害が発生するか、古くなった場合、IPC への移行は自動的にはアップグレードされません。アプリケーションがまだ要件を満たしており、PLC とプロトコルが変更されておらず、互換性のある代替品が存在し、ダウンタイムが優先される場合は、HMI を保持します。

モダナイゼーション プロジェクトで、一元化されたデータ収集、SQL レポート、複数のソフトウェア アプリケーション、マシン ビジョン、複数のマシン間の統合などの新しい要件も導入される場合は、IPC を検討してください。

ハードウェアを交換する前に、次の情報を収集してください。

1. 既存の HMI ブランドと正確なモデル番号
2. PLC ブランドと正確なモデル
3. 通信プロトコルと物理ポート
4. HMI プロジェクトのバックアップとソフトウェア バージョン (利用可能な場合)
5. 画面サイズとパネルカット寸法
6. 電源
7. 既存のケーブルとコネクタ
8. 環境要件
9. 数量と納期

Siemens ベースのシステムについては、次のガイドも参照してください。Siemens HMI と PLC 間の通信を確立する.

設置されているパネルについては、「どの HMI が新しいですか?」という質問から始めないでください。まずは互換性から始めましょう。 CHENTUO は、モデルのマッチングと置き換えの議論のために、Siemens、Allen Bradley、三菱、オムロン、シュナイダー、ABB の各カテゴリーにわたる HMI オプションをリストしています。

HMI と IPC のデシジョン ツリー

これを最初のパス選択ツールとして使用します。

1. 主な仕事はローカル PLC の監視とオペレーターの制御ですか?
はい: HMI から始めます。
いいえ: ステップ 2 に進みます。

2. デバイスは複数の PC アプリケーション、データベース、ビジョン、または分析を実行する必要がありますか?
はい: IPC を評価します。
いいえ: ステップ 3 に進みます。

3. タッチスクリーンに加えて、PC オペレーティング システムとカスタム ソフトウェアが必要ですか?
はい: 産業用パネル PC を評価します。
いいえ、HMI を選択する方がまだ簡単かもしれません。

4. オペレーターはローカルのマシン制御を必要としますが、管理は一元化されたデータを必要としますか?
はい: ローカル HMI パネルと中央の IPC または SCADA レイヤーを使用します。

5. これは代替プロジェクトですか?
はい: アーキテクチャを変更する前に、既存の PLC、プロトコル、プロジェクトのバックアップ、パネル カットアウト、電源、およびソフトウェアの互換性を確認してください。

ツリーを初期画面として利用し、実際の機種仕様や対応ソフトウェアを確認してください。

HMI または IPC を選択する前の購入者チェックリスト

見積もりをリクエストする前に、次のプロジェクトの詳細を準備してください。

応用

• 1 台の機械、生産ライン、または工場レベルのシステムですか?
• ローカルのオペレーターインターフェイスですか、それとも集中監視ですか?
• 関与する PLC の数は?

PLCと通信

• PLCのブランドとモデル
• 必要なプロトコル
• イーサネット、RS 232、RS 485、またはその他のインターフェイス

画面

• 画面サイズと解像度
• タッチ要件
• パネル取付寸法とカットアウト寸法

ソフトウェア

• HMI ランタイム
• Windows または Linux の要件
• SCADA、SQL、レポート、ビジョン、またはその他のアプリケーション

環境

• 動作温度
• ほこりや湿気への暴露
• 振動
• 必要な侵入保護

ライフサイクルとコマーシャル

• 新しいプロジェクトまたは置き換え
• プロジェクトのバックアップは利用可能ですか?
• 量
• 行き先
• ご希望のお届け日
• 代替ブランドは受け入れられますか?

これにより、一般的なリクエストが、互換性をチェックできる仕様に変わります。

最終的な推奨事項: HMI または産業用 PC?

を選択してくださいHMIPLC の監視とマシン制御用に、専用の保守可能なオペレーター インターフェイスが必要な場合。

プロジェクトが主にソフトウェア、データ処理、または統合プラットフォームである場合は、産業用 PC を選択してください。

ローカルのオペレーターが独立したマシンへのアクセスを必要とする一方で、プラントでは集中レポート、SCADA、ヒストリアン機能、または分析も必要な場合は、両方を選択してください。

プロジェクトが HMI を対象としている場合は、正しいブランド、モデル、プロトコル、ディスプレイ、および交換要件を特定します。私たちのを参照してくださいHMI製品カテゴリーまたは見積もりの​​要件を送信します。交換リクエストの場合は、HMI モデル、PLC モデル、プロトコル、数量、目的地、可能であれば銘板またはパネルの写真を含めてください。

よくある質問

 

 

HMI と産業用 PC の主な違いは何ですか?

HMI は主に、自動化された機械またはプロセスとオペレーターが対話するために設計されています。産業用 PC は、HMI ソフトウェアをデータベース、SCADA アプリケーション、レポート ツール、ビジョン ソフトウェア、またはその他のプログラムとともに実行できる、より広範なコンピューティング プラットフォームです。

産業用 PC は HMI の代わりに使用できますか?

はい、IPC は HMI ソフトウェアを実行でき、一部のアプリケーションでは専用 HMI を置き換えることができます。この変更は、プロジェクトが追加のソフトウェア、データ処理、または統合機能から恩恵を受ける場合にのみ意味を持ちます。単純なマシン インターフェイスの場合は、専用の HMI の方が導入と保守が簡単な場合があります。

HMI は PLC なしでも動作しますか?

それはアプリケーションと HMI プラットフォームによって異なります。 HMI はさまざまなコントローラやデータ ソースと通信できますが、一般的なマシン オートメーション アーキテクチャでは、実際の制御ロジックを実行する PLC または別のコントローラと連携して動作します。

産業用 PC は HMI ソフトウェアを実行できますか?

はい。 IPC と HMI が時々混同される理由の 1 つは、産業用 PC が PC ベースの HMI または SCADA ソフトウェアを実行できることです。重要な違いは、デバイスにタッチスクリーンがあるかどうかではなく、役割とソフトウェア環境です。

PLC 制御には HMI と産業用 PC のどちらが適していますか?

専用のオペレータによる監視とコマンドの場合、通常は HMI がより重点を置いたソリューションとなります。プロジェクトにデータベース、複数のアプリケーション、高度なレポート作成、マシン ビジョン、または広範なシステム統合も必要な場合は、産業用 PC の方が適している可能性があります。通常、PLC はコア マシン制御ロジックを担当します。

既存の HMI を置き換えるにはどのような情報が必要ですか?

正確な HMI モデル、PLC モデル、通信プロトコル、画面サイズ、パネルカットアウト、電源、プロジェクトソフトウェアまたはバックアップ、および環境要件から始めます。銘板と既存の設置の写真も、互換性のある代替品を特定するのに役立ちます。

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