Cómo seleccionar HMI de panel plano para obtener resultados óptimos en todos los entornos industriales

Adecuar el rendimiento de las pantallas planas de interfaz hombre-máquina (HMI) a los requisitos de las aplicaciones de redes industriales es complejo. Los diseñadores de redes deben tener en cuenta numerosos factores arquitectónicos, operativos y medioambientales.

¿Necesita la aplicación una interfaz web? ¿Sería beneficioso un control lógico programable (PLC) integrado? ¿Se prevé su uso en un entorno duro o al aire libre? Esas son algunas de las preguntas más sencillas.

Las decisiones más complejas implican consideraciones como la solidez medioambiental frente al rendimiento de la entrada de la pantalla táctil. La precisión de la entrada y la capacidad de respuesta son importantes para las tareas de control complejas, especialmente cuando los trabajadores pueden llevar guantes.

Entre los factores adicionales se incluyen las capacidades integradas de ciberseguridad, los requisitos de solidez mecánica, las opciones de conectividad, la compatibilidad con la integración de sistemas, etc.

Independientemente de las exigencias y la complejidad de la aplicación, Pro-face de Schneider Electric satisface las necesidades de HMI de los sistemas de fabricación, automatización y control de procesos de la Industria 4.0. La gama comienza con modelos básicos que pueden satisfacer la mayoría de las necesidades de las aplicaciones de redes industriales y se extiende a modelos preparados para funcionar en entornos exteriores extremos como plataformas petrolíferas y plantas de procesamiento químico.

Nivel inicial y básico

Los HMI de la línea Pro-face se clasifican en varios niveles de rendimiento, empezando por la serie ET6000, un modelo básico diseñado para una visualización sencilla y rentable de las máquinas. Al subir al siguiente nivel se encuentran los modelos básicos de la serie ST6000, como el PFXST6500WADE, con funciones de visualización más avanzadas, conectividad y rendimiento adecuados para aplicaciones más complejas.

La serie ET6000 está dirigida a máquinas pequeñas, sistemas de transporte, automatización de edificios y aplicaciones similares que sólo requieren un control y una supervisión básicos. La serie ST6000 ofrece una conectividad integrada más avanzada, como un servidor OPC UA para soportar un flujo de datos seguro y estandarizado.

La serie ST6000 también es compatible con Pro-face Connect, que proporciona supervisión, diagnóstico y control remotos de la maquinaria de forma segura, sencilla y basada en la nube desde cualquier lugar mediante PC, tabletas o smartphones. Aunque la conectividad específica varía según el modelo, la serie ET6000 suele ser más limitada en cuanto al número y tipos de interfaces, ofreciendo sólo opciones esenciales como Ethernet, puertos serie y USB.

Las HMI ST6000 ofrecen una gama más amplia de opciones de conectividad y capacidad de ampliación, incluida la compatibilidad con diversos protocolos industriales como MQTT, múltiples interfaces Ethernet y unidades de ampliación, como el video.

La serie ST6000 incluye cinco modelos de pantalla ancha y dos de relación de aspecto tradicional 4:3, mientras que la ET6000 está disponible en cuatro modelos de pantalla ancha (figura 1). Ambas series incorporan pantallas LCD TFT en color con 16 millones de colores y paneles táctiles resistivos analógicos.

Figura 1: Hay cuatro modelos de pantalla ancha en la familia ET6000. (Fuente de la imagen: Schneider Electric)

Modular, avanzado y de primera calidad

La STM6000 es una HMI básica modular que ofrece las mismas funciones avanzadas de visualización que la serie ST6000, pero está diseñada para una instalación rápida, sin herramientas y mediante pulsador en un orificio circular estándar de 22 mm. Es compatible con el software GP-Pro EX para una migración e integración sin problemas con los activos existentes y puede utilizar el software Pro-face BLUE para disponer de las últimas funciones y capacidades.

Para un mayor rendimiento, Pro-face ofrece modelos avanzados y prémium. Las unidades avanzadas como la PFXSP5400WAD ofrecen características adicionales significativas más allá de los modelos básicos, centrándose principalmente en la conectividad mejorada, el rendimiento y la flexibilidad para facilitar las soluciones del IoT industrial (IIoT) y el acceso remoto seguro.

Los modelos premium como el PFXSP5800WCD incorporan una pantalla de mayor resolución con 16 millones de colores, frente a los 262 mil de las HMI avanzadas. Los modelos premium también ofrecen pantallas más grandes, de hasta 19", frente al tamaño máximo de 12" de los modelos avanzados. Además, las HMI premium disponen de puertos USB frontales, sensor de brillo y autoescalado, características que no ofrecen las unidades avanzadas.

Unir los sistemas de TI y OT

Proporcionar una interfaz que salve el abismo entre los sistemas de tecnología operativa (TO) en la planta de producción y los sistemas empresariales de tecnología de la información (TI) de nivel superior, y la Nube, puede ser una consideración importante.

Además de ser potentes herramientas para la visualización de datos, las HMI pueden recopilar datos de producción en tiempo real que pueden almacenarse en bases de datos SQL o en sistemas de planificación de recursos empresariales (ERP), lo que permite tomar decisiones basadas en datos.

Los software Pro-face Connect y Pro-face Remote pueden proporcionar un acceso remoto seguro, permitiendo supervisar el funcionamiento y el rendimiento de los equipos desde PC, tabletas o smartphones. Esto también puede mejorar la flexibilidad y reducir los tiempos de respuesta del mantenimiento.

El software Pro-face Blue Open Studio admite más de 250 controladores de comunicación para PLC y otros dispositivos. Dependiendo del modelo, las HMI de Pro-face admiten más de 1200 dispositivos, así como redes industriales y protocolos informáticos. Ese amplio soporte de comunicación y conectividad permite a las HMI de Pro-face enlazar redes de TI y TO desde la planta de producción hasta la nube (Figura 2).

Figura 2: Las HMI Pro-face pueden proporcionar un enlace eficaz y seguro entre las redes de TI y TO. (Fuente de la imagen: Schneider Electric)

Por ejemplo, la STM6000 Edge Box HMI puede cargar datos de forma segura a diversos servicios en la nube, como Amazon Web Services (AWS) y Microsoft Azure, e integrarse con plataformas como AVEVA Insight.

HMI + conectividad web

Las HMI web STW6000 de Pro-face incluyen un navegador que puede utilizarse como cliente web para conectar con controladores lógicos programables (PLC), controladores de motor y otros dispositivos. Estas HMI pueden sustituir a las HMI básicas en máquinas pequeñas y mostrar fácilmente datos HTML5.

También pueden ser una pantalla secundaria rentable para visualizar información limitada para el mantenimiento y el diagnóstico, directamente desde los PLC o desde una pantalla principal si dispone de un servidor integrado (figura 3).

Figura 3: Las HMI STW6000 pueden utilizarse como pantalla principal (izquierda) o secundaria (derecha). (Fuente de la imagen: Schneider Electric)

HMI + PLC

Algunas aplicaciones pueden beneficiarse de la combinación de las funciones de una HMI y un PLC en una única unidad compacta. Ahí es donde entra en juego la familia de interfaces de operador STC6000. Esta solución integrada puede reducir el número de componentes y simplificar el mantenimiento en máquinas pequeñas. También elimina la necesidad de controles PLC personalizados y múltiples paquetes de software, lo que simplifica aún más la implementación y acelera el despliegue.

Las unidades STC6000 incluyen interfaces serie, Ethernet y USB. La conectividad puede ampliarse con módulos CANOpen y TM3, y estos controladores se conectan fácilmente a dispositivos de terceros. Incluyen E/S integradas que pueden soportar sensores, lámparas, luces de chimenea o válvulas. Con opciones de ampliación diseñadas para aplicaciones de control de motores, estas unidades son adecuadas para lavadoras industriales y envasadoras (figura 4).

Figura 4: Las HMI STC6000 son muy flexibles y adecuadas para una gran variedad de diseños de máquinas sencillas. (Fuente de la imagen: Schneider Electric)

Seguridad cibernética

Una ciberseguridad sólida es una consideración importante para garantizar la integridad operativa. Las últimas líneas de HMI de Pro-face, como las series ST6000, STW6000, STC6000 y SP5000 que se presentan en este artículo, están diseñadas con amplias funciones de ciberseguridad para garantizar una integración TO/TI segura.

Estas HMI de Pro-face soportan varias medidas de ciberseguridad, incluida la encriptación TLS y el acceso remoto seguro sin complejas configuraciones de cortafuegos. Son compatibles con los sistemas externos de prevención de intrusiones (IPS) basados en la red, como EdgeIPS.

Como parte de Schneider Electric, Pro-face emplea un proceso de ciclo de vida de desarrollo seguro (SDL), que incluye el modelado de amenazas y las pruebas de penetración, para garantizar que sus productos cumplen las normas del sector, como la IEC 62443.

Pro-face Connect proporciona una solución VPN integrada y encriptada para un acceso remoto seguro, que puede gestionarse con niveles de acceso y certificados de seguridad. Muchas HMI Pro-face incorporan dos puertos Ethernet para permitir una separación de redes segura y sencilla. Para más detalles y sugerencias de implantación, los diseñadores pueden recurrir a la Guía de ciberseguridad para HMI/IPC de Pro-face.

Modo guante y más

Varias HMI Pro-face incluyen un "modo guante" que permite el funcionamiento mientras el usuario lleva guantes. Los usuarios pueden seleccionar el modo guante en los ajustes del sistema, junto a otras opciones como el modo estándar (para el manejo con el dedo desnudo) y el modo de detección de agua, que desactiva la entrada táctil cuando hay líquidos en la pantalla para evitar entradas involuntarias.

El modo guante aumenta la sensibilidad táctil de una pantalla táctil capacitiva. Permite que el software de la pantalla reconozca la entrada táctil de varios tipos de guantes, como los de nitrilo, los utilitarios o los de vellón, que el modo estándar no suele reconocer.

Puede ser especialmente útil en entornos en los que los usuarios deben llevar guantes por seguridad o por comodidad en climas fríos (figura 5). El modo guante también se incluye en las HMI de la serie SP5000X Extreme.

Figura 5: El modo guante mejora la seguridad, la eficacia y la comodidad del operario. (Fuente de la imagen: Schneider Electric)

Rendimiento extremo

Aplicaciones como plataformas de perforación de petróleo y gas y refinerías, plantas químicas, vehículos pesados de construcción, aparcamientos y gasolineras pueden estar expuestas a entornos exteriores extremos que exigen HMI resistentes y de alto brillo como la serie Pro-face SP5000X Extreme.

Por ejemplo, el modelo PFXSP5690WAD está preparado para funcionar entre -30 °C y +70 °C, frente a los 0 °C a +55 °C de la mayoría de las HMI Pro-face. Algunas de las otras especificaciones de rendimiento extremo de esta serie incluyen:

• Brillo de 1000 cd/m² y una pantalla antirreflejos para facilitar la lectura bajo la luz directa del sol
• Cumplen los niveles de protección contra la penetración IP66F e IP67F de la CEI, donde el sufijo "F" indica protección contra salpicaduras de aceite o combustible y tienen clasificación NEMA Tipo 4X/12/13
• Mayor resistencia a los golpes y las vibraciones, hasta 2.7 veces superior a la de las HMI estándar
• Resistencia a los rayos UV de al menos 99%, para una protección de alto nivel

Conclusión

Existen HMI Pro-face construidas para todo tipo de operaciones de la Industria 4.0. La oferta abarca desde unidades básicas para máquinas sencillas hasta modelos Extreme para su uso en aplicaciones exigentes y entornos exteriores. Respaldan la conectividad, fiabilidad, compatibilidad de software y ciberseguridad necesarias para una visualización eficaz de la fábrica.

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