HMI Nedir? Çalışma Prensibi, Çeşitleri ve Kullanım Alanları

HMI Nedir?

HMI, İngilizce “Human Machine Interface” ifadesinin kısaltmasıdır ve Türkçede insan-makine arayüzü olarak adlandırılır. Operatörlerin makine, üretim hattı veya otomasyon sistemiyle etkileşim kurmasını sağlayan ekran ve kontrol sistemidir.

HMI panel üzerinden motorların çalışma durumu, sensör bilgileri, sıcaklık, basınç, hız, üretim miktarı ve alarm mesajları görüntülenebilir. Operatör aynı ekran üzerinden makineyi başlatabilir, durdurabilir, hız değerini değiştirebilir veya üretim reçetesi seçebilir.

HMI Ne İşe Yarar?

HMI’nin temel görevi, otomasyon sistemindeki verileri operatörün kolayca anlayabileceği görsel bir arayüz hâline getirmektir. PLC ve diğer kontrol cihazlarında bulunan sayısal veriler; buton, grafik, gösterge, tablo ve alarm mesajı şeklinde ekrana aktarılır.

Örneğin bir dolum makinesinde HMI üzerinden dolum miktarı seçilebilir, günlük üretim adedi görüntülenebilir ve sistemde oluşan arızalar takip edilebilir. Bu sayede operatörün makineyi kontrol etmesi ve meydana gelen sorunlara hızlı müdahale etmesi kolaylaşır.

HMI Nasıl Çalışır?

HMI, genellikle PLC veya başka bir endüstriyel kontrol cihazıyla haberleşerek çalışır. PLC saha ekipmanlarından aldığı bilgileri işler ve gerekli verileri HMI panele aktarır. HMI ise bu bilgileri hazırlanan ekran tasarımına göre operatöre gösterir.

Operatör HMI üzerindeki bir butona bastığında veya değer değiştirdiğinde ilgili komut PLC’ye gönderilir. PLC bu komutu program koşullarına göre değerlendirerek motor, valf, sürücü veya diğer çıkış ekipmanlarını kontrol eder.

HMI ile PLC Arasındaki İlişki

PLC ve HMI otomasyon sistemlerinde farklı görevleri yerine getirir. PLC, makinenin kontrol programını çalıştırırken HMI operatör ile PLC arasında görsel bir iletişim sağlar.

HMI tek başına genellikle makinenin kontrolünü gerçekleştirmez. Operatörden aldığı komutları PLC’ye iletir ve PLC’den gelen verileri ekranda gösterir.

HMI Sisteminin Temel Bileşenleri Nelerdir?

• Dokunmatik ekran: Operatörün sistemi izlemesini ve komut vermesini sağlar.
• İşlemci: HMI projesini ve ekran fonksiyonlarını çalıştırır.
• Hafıza: Ekranlar, reçeteler, alarm kayıtları ve sistem verileri için kullanılır.
• Haberleşme portları: PLC, sürücü ve diğer cihazlarla bağlantı kurulmasını sağlar.
• Ethernet bağlantısı: PROFINET, Industrial Ethernet veya uzaktan erişim uygulamalarında kullanılabilir.
• Seri haberleşme bağlantısı: RS232 veya RS485 tabanlı sistemlerle iletişim kurulmasını sağlar.
• Fonksiyon tuşları: Bazı HMI modellerinde fiziksel operatör kontrolü sağlar.

HMI Çeşitleri Nelerdir?

Dokunmatik HMI Panel

Dokunmatik HMI paneller, operatörün ekrandaki butonlara ve alanlara doğrudan dokunarak işlem yapmasını sağlar. Modern makine otomasyonunda en yaygın kullanılan HMI türlerinden biridir.

Tuşlu HMI Panel

Tuşlu HMI panellerde ekranın yanında fiziksel fonksiyon tuşları bulunur. Eldiven kullanılan veya dokunmatik ekran kullanımının zor olduğu endüstriyel ortamlarda tercih edilebilir.

Mobil HMI

Mobil HMI sistemleri, operatörün makinenin farklı noktalarından izleme ve kontrol yapmasına yardımcı olur. Büyük üretim hatları, robotik hücreler ve geniş makinelerde kullanılabilir.

PC Tabanlı HMI

PC tabanlı HMI çözümleri, endüstriyel bilgisayar üzerinde çalışan görselleştirme yazılımlarından oluşur. Daha geniş ekran, yüksek işlem gücü, veri kayıt kapasitesi ve gelişmiş raporlama gereken uygulamalarda tercih edilir.

Web Tabanlı HMI

Web tabanlı HMI sistemlerinde otomasyon ekranlarına uygun ağ bağlantısı üzerinden bilgisayar, tablet veya mobil cihazlarla erişilebilir. Kullanıcı yetkilendirmesi ve ağ güvenliği doğru yapılandırılmalıdır.

Siemens HMI Panel Serileri

Siemens SIMATIC HMI ürün ailesi, küçük makinelerden büyük üretim tesislerine kadar farklı uygulamalara yönelik panel seçenekleri sunar.

• SIMATIC Basic Panel: Temel izleme ve operatör kontrolü gereken kompakt makinelerde kullanılabilir.
• SIMATIC Comfort Panel: Daha gelişmiş ekran, haberleşme, veri kaydı ve sistem performansı sunar.
• SIMATIC Unified Comfort Panel: Web teknolojileri, gelişmiş görselleştirme ve modern kullanıcı arayüzleri için geliştirilmiştir.
• SIMATIC Mobile Panel: Operatörün makine çevresinde hareket ederek kontrol yapmasını sağlar.
• Panel PC: Endüstriyel bilgisayar ile dokunmatik ekranı aynı yapıda birleştirir.

HMI Ekranında Hangi Bilgiler Gösterilebilir?

• Makinenin çalışma ve duruş durumu
• Motor hızları ve akım değerleri
• Sıcaklık, basınç, seviye ve debi bilgileri
• Üretim adedi ve çevrim süresi
• Alarm ve uyarı mesajları
• Enerji tüketim değerleri
• Sensör ve giriş-çıkış durumları
• Sürücü frekansı ve hata kodları
• Bakım zamanları
• Reçete ve ürün parametreleri
• Trend ve geçmiş veri grafikleri

HMI Alarm Yönetimi Nedir?

HMI alarm yönetimi, otomasyon sisteminde oluşan hata ve uyarıların operatöre gösterilmesini sağlar. Motor aşırı yükü, düşük basınç, yüksek sıcaklık, sensör arızası veya haberleşme kesintisi gibi durumlar alarm ekranında görüntülenebilir.

Alarm mesajında arızanın adı, meydana geldiği zaman, ilgili makine bölümü ve gerekli müdahale bilgileri yer alabilir. Bu yapı bakım personelinin sorunu daha hızlı tespit etmesine yardımcı olur.

HMI Reçete Yönetimi Nedir?

Reçete yönetimi, farklı ürün veya üretim tipleri için kullanılan parametrelerin kaydedilmesini ve gerektiğinde toplu olarak sisteme aktarılmasını sağlar.

Örneğin bir paketleme makinesinde ürün uzunluğu, hız, sıcaklık ve kesme pozisyonu bir reçete altında saklanabilir. Ürün değiştirildiğinde ilgili reçete seçilerek bütün parametreler yeniden yüklenebilir. Böylece format değişim süresi azaltılabilir.

HMI Trend ve Veri Kaydı Ne İşe Yarar?

Trend ekranları, sıcaklık, basınç, hız veya enerji tüketimi gibi değerlerin zamana göre değişimini grafik hâlinde gösterir. Operatör ve bakım personeli bu grafikler üzerinden sistem performansını takip edebilir.

HMI veri kaydı özelliği sayesinde üretim değerleri, alarm geçmişi ve proses bilgileri hafızaya veya harici depolama ortamına kaydedilebilir. Kayıt kapasitesi ve dışa aktarma özellikleri HMI modeline göre değişebilir.

HMI Haberleşme Protokolleri Nelerdir?

HMI paneller PLC, sürücü, uzak I/O ve diğer otomasyon cihazlarıyla farklı haberleşme protokolleri üzerinden iletişim kurabilir.

• PROFINET
• PROFIBUS
• Industrial Ethernet
• Modbus TCP
• Modbus RTU
• OPC UA
• EtherNet/IP
• RS232 ve RS485

Kullanılacak haberleşme protokolü, PLC modeli, HMI paneli ve sistemdeki diğer cihazlarla uyumlu olmalıdır.

HMI ile Motor Sürücüsü Bağlantısı

HMI, motor sürücüsüne doğrudan veya PLC üzerinden bağlanabilir. Endüstriyel uygulamalarda çoğunlukla HMI ile sürücü arasındaki veri akışı PLC üzerinden yönetilir.

Operatör HMI ekranından motor hızını değiştirebilir, sürücüyü çalıştırabilir ve arıza sıfırlama komutu verebilir. Sürücüden gelen frekans, akım, tork ve hata bilgileri de HMI ekranında görüntülenebilir.

Motor sürücüleri hakkında ayrıntılı bilgi için Motor Sürücüsü Nedir? yazısını inceleyebilirsiniz.

HMI Hangi Yazılımla Programlanır?

HMI paneller, üretici ve modele uygun mühendislik yazılımı kullanılarak programlanır. Siemens SIMATIC HMI sistemleri çoğunlukla TIA Portal içerisindeki WinCC mühendislik araçlarıyla yapılandırılır.

HMI programlama sırasında ekranlar, butonlar, değişkenler, alarmlar, reçeteler, kullanıcı yetkileri ve haberleşme bağlantıları hazırlanır. PLC değişkenleri HMI projesine bağlanarak gerçek zamanlı izleme ve kontrol sağlanır.

HMI Kullanıcı Yetkilendirmesi Nedir?

Kullanıcı yetkilendirmesi, farklı operatörlerin yalnızca izin verilen ekran ve fonksiyonlara erişmesini sağlar. Operatör, bakım personeli ve yönetici için farklı kullanıcı seviyeleri oluşturulabilir.

Örneğin normal bir operatör yalnızca makineyi başlatabilirken bakım kullanıcısı motor parametrelerini değiştirebilir. Kritik ayarların yetkisiz kişiler tarafından değiştirilmesinin önlenmesi için güçlü parola ve kullanıcı yönetimi uygulanmalıdır.

HMI Nerelerde Kullanılır?

• Paketleme makineleri
• Dolum ve etiketleme sistemleri
• Konveyör hatları
• Üretim ve montaj makineleri
• Pompa ve hidrofor sistemleri
• Fan ve havalandırma otomasyonu
• Su ve atık su tesisleri
• Gıda ve içecek üretim hatları
• Tekstil makineleri
• Enerji izleme sistemleri
• Bina otomasyonu
• Robotik hücreler
• Kompresör ve kazan sistemleri
• Proses otomasyonu

HMI Kullanmanın Avantajları Nelerdir?

• Makine verilerinin görsel olarak izlenmesini sağlar.
• Operatör kontrolünü kolaylaştırır.
• Alarm ve arıza mesajlarını gösterir.
• Üretim parametrelerinin hızlı değiştirilmesini sağlar.
• Reçete yönetimi ile ürün değişimini kolaylaştırır.
• Trend ve geçmiş veri takibi yapılmasına imkân verir.
• Fiziksel buton ve gösterge sayısını azaltabilir.
• PLC ve sürücülerden gelen verileri tek ekranda birleştirir.
• Bakım ve arıza teşhis sürelerini azaltabilir.
• Üretim süreçlerinin daha düzenli takip edilmesini sağlar.

HMI Seçerken Nelere Dikkat Edilmelidir?

• Ekran boyutu ve çözünürlüğü belirlenmelidir.
• Dokunmatik veya tuşlu panel ihtiyacı değerlendirilmelidir.
• PLC ve haberleşme protokolü uyumluluğu kontrol edilmelidir.
• Ethernet, seri port ve USB bağlantı ihtiyaçları belirlenmelidir.
• Alarm, reçete ve veri kayıt kapasitesi incelenmelidir.
• Ortam sıcaklığı ve IP koruma sınıfı dikkate alınmalıdır.
• Panelin pano kesim ölçüleri kontrol edilmelidir.
• Kullanıcı sayısı ve yetkilendirme ihtiyacı değerlendirilmelidir.
• Uzaktan erişim ve web bağlantısı gereksinimi belirlenmelidir.
• Programlama yazılımı ve firmware uyumluluğu kontrol edilmelidir.
• Mevcut HMI projesinin yeni panelle uyumluluğu incelenmelidir.

HMI Arızaları Nasıl Tespit Edilir?

HMI panellerde görülen arızalar; besleme gerilimi, ekran, dokunmatik yüzey, haberleşme, yazılım veya hafıza kaynaklı olabilir.

• HMI besleme gerilimi kontrol edilmelidir.
• PLC ve HMI arasındaki Ethernet kablosu incelenmelidir.
• IP adresleri ve cihaz isimleri doğrulanmalıdır.
• Haberleşme protokolü ve bağlantı ayarları kontrol edilmelidir.
• PLC’nin RUN durumunda olup olmadığı incelenmelidir.
• HMI projesinin doğru modele yüklendiği doğrulanmalıdır.
• Dokunmatik ekran kalibrasyonu kontrol edilmelidir.
• Hafıza ve depolama alanı incelenmelidir.
• Firmware ve proje sürümü uyumluluğu kontrol edilmelidir.

İlgili Siemens HMI ve Otomasyon İçerikleri

• PLC Nedir?
• Siemens S7-1200 Nedir?
• PROFINET Nedir?
• PROFIBUS Nedir?
• Motor Sürücüsü Nedir?
• SIMOTION Nedir?
• Siemens HMI Paneller

Sonuç

HMI, operatör ile makine arasında görsel iletişim kurulmasını sağlayan önemli bir otomasyon bileşenidir. PLC, sürücü ve saha cihazlarından gelen bilgileri ekranda gösterirken operatör komutlarını kontrol sistemine aktarır. Doğru HMI seçimi; ekran boyutu, haberleşme uyumluluğu, veri kayıt kapasitesi, çalışma ortamı ve uygulama ihtiyaçları dikkate alınarak yapılmalıdır.