Proses otomasyon endüstrisinde operatör arayüzü olarak daima HMI (Human Machine Interface Unit) kullanılır. HMI kullanıcı dostu görsel ortam oluşturarak kullanıcının teknolojiyi kullanmasında önemli rol oynar. Otomasyon kontrol sistemi için bir pencere olarak düşünülür. Endüstride HMI uygulamalarının artmasıyla birçok yazılım aracı geliştirildi ve HMI ekranı tasarlarken rekabet arttı.

Modern imalat sanayinde faaliyetlerin büyük bölümü otomasyon teknolojisinin uygulanması ile gerçekleştirilir. İşlemleri kolaylaştırmak ve insan kaynaklı hataları en aza indirmek için kullanılan teknolojiler sonucunda insan operatörler ve otomatik makineler arasındaki etkileşim daha kritik hale geliyor. İnsan makine arayüzleri (HMIs), yüksek stresli endüstriyel süreçlerde operatörün komplike makineleri dokunmatik ekranlarla görmesini, dokunmasını ve kontrol etmesini sağlar. HMI sistemleri kullanıcı ve otomasyon sektöründe makine / süreç arasındaki etkileşimin ana noktası olmaya dönüyor gibi, iyi bir HMI ekranı bu etkileşimin kusursuz ve pürüzsüz yapar. Aksine kötü HMI tasarımı operatörlerin makine / süreç arasındaki etkileşimi anlamasını zorlaştırır ve sistem performansının düşmesine, ciddi üretim kayıplarına hatta kaza ve ölümlere sebep olabilir.

Proses endüstrisinde yüksek performanslı ekran tasarımı makine / süreç ile ilgili bilgileri etkili ve azami bir şekilde sağlamaya odaklanır. İyi tasarlanmış HMI, operatörler için görsel olarak daha iyi sistem anlayışı ve kolay sorun giderme ile sonuçlanır. Ne yazık ki birçok tasarım mühendisi karmaşık makineleri kontrol etmek için HMI ekranları tasarlarken endüstriyel standartları uygulamıyor. Tasarımcıların çoğunda parlak renkler ve karmaşık grafikler (animasyonlu alevler, 3D kazanlar, hareketli konveyörler vb.) ile ekranları tasarlama eğilimi var. Bu tip ekranlar operatörün sürecin genel operasyonel koşullarını görsel olarak anlamasını zorlaştırır.

HMI Dokunmatik Paneller

Mevcut bağlamda, otomasyon makine yapı çözümleri sunan şirketlerin çoğunda otomatik sistemlerin ayrılmaz bir parçası olarak HMI dokunmatik paneller içerir. HMI panellerin çoğunda HMI üretim şirketi tarafından sağlanan özel tasarım ortamı yazılım araçları vardır.

Verimli HMI Ekranlar için Tasarım Yöntemleri

Otomasyon dünyasında iyi bir HMI ekran tanımı birkaç mükemmel cümle içinde sınırlı değildir. Halen, tüm modern kontrol panellerinde, maksimum operasyonel verimlilik ve minimum (ya da hiç) insan hatalarını elde etmek için bir dizi gereksinimleri karşılayan bir şekilde tasarlanmış görseller vardır. Birden fazla görsel ekran ile bir HMI monitör tasarımı sırasında iki önemli faktör hiçbir zaman gözardı edilmemelidir; (1)maksimum görüntü netliği ile ekran operatörün dikkatini sabit tutmak ve (2) hiçbir eğitimi olmayan ya da çok az deneyimi olan bir kişinin bile makineyi başarıyla çalıştırmasını sağlayacak dizayn.

Ekran Düzeni

Uygun ekran düzeni iyi HMI ekran için çok önemlidir. Genellikle bir insan operatör, herhangi diğer ekranlar gibi ekranın sol üst köşesinden başlayarak sağa ve sonra aşağı doğru HMI ekranını tarar. Bu yüzden sistemin önemli objeleri ekranda operatörün kolaylıkla dikkatini çekebileceği bir alanında olmalıdır. Alarmlar sayfanın üstünde olmalıdır. Sayfanın sağ ortasında anahtar verileri ile sol ortasında herhangi bir grafik görüntü nesnesi olmalıdır. Start, stop veya kontroller sayfanın sol alt tarafında, navigasyon ise sağ alt tarafında tutulur. Tüm objeler siyah hatları ile vurgulanmış olmalıdır.

Renk Sorunları

Bir HMI ekranı tasarlamadan önce renklerin nasıl kullanılacağını iyi anlamak çok önemlidir. Renk, görsel sunumlar için çok güçlü bir araçtır. Yanlış kullanıldığında operasyonda tehlikeye neden olabilir. Bu nedenle, arka plan, kontrol düğmeleri, alarmlar, metin ve diğer nesneler için doğru renk seçimi iyi HMI tasarımı için çok önemlidir.

  • Arka Plan Rengi

Birincil renkler (kırmızı, yeşil, mavi) bir HMI arka plan rengi olarak asla kullanılmamalıdır. Siyah ve beyaz iyi renk kontrastı sağlamasına rağmen arka planda bu renkleri kullanmak ekranın parlak görünmesine sebep olur. Bu nedenle, bu da ekran arka planı olarak doğru seçim değildir. Bir HMI ekran arka planı için, her zaman açık gri, açık kahverengi vb. pastel tonları kullanılması tavsiye edilir. Bu renkler gözü yormaz ve üzerindeki parlak/koyu(yeşil, kırmızı, sarı) renkli diğer komponentleri daha kolay görmemizi sağlar.

Bir ekran içerisine birden fazla sayfa eklerken operatörün uzaktan bile farklı sayfaları bir bakışta tespit edebilmesi için çoklu gölgeler kullanmak akıllıcadır.

  • Objeler için Ekran Renkleri

SCADA / HMI Dizayn Standartlarına göre, özellikle belirli işlemleri temsil için kullanılması gereken birkaç renk vardır. Bunlar:

Kırmızı              Stop, Acil durum veya yasak

Yeşil                  Start veya güvenli durum

Sarı                    Uyarı

Mavi                  Zorunlu çalışma

HMI ekranı tasarımı yaparken renk düzenlemeleri kesinlikle korunur ve operatörler tarafından açıkça görülür. Ek olarak, bu renkler başka bir amaçla asla kullanılmamalıdır çünkü bu operatör için yanlış yorumlanmasına ya da karışıklığa neden olabilir. koyu renkler büyük bloklar halinde ekranda kullanılmamalıdır çünkü onlar retina üzerinde tamamlayıcı renk görüntüsü tutmaya sebep olabilir.

HMI2

Şekil 1 ve 2 de uygun renk seçimi ve kötü renk seçimi arasındaki fark HMI ekranlarında gösterilmiştir.

Grafik ve Resim Sorunları

İyi HMI tasarımına gelince, kullanan grafiğin genel konsepti işe yaramıyor. HMI grafikleri “şirin” ve “süslü” olmak yerine “sıkıcı” görünmelidir. Bu iyi bir HMI grafiğinde asla büyük yanıp sönen hareketli ışıklar, parlak renkli 3D kazanlar, dönen pompalar veya hareketli konveyör bantlar olmayacağı anlamına gelir. HMI ekranı dizayn ederken bir P&ID ekipmanının birebir temsilini veya büyük parlak ölçü birimleri koymak kötü fikirdir. Bir HMI grafiğinin arka planı daima gri olmalıdır. Animasyonlardan ve geçiş hatlarının çokluğundan kaçınılmalıdır. Böylece operatör önemli dinamik verilerden uzaklaşmaz.

Çoğunlukla HMI tasarlarken, o HMI ekranında komple proses akışının bir temsilini dahil etmek önemlidir. Bu operatörlerin tesisi görselleştirmesini ve ölçümlerin yerleri belirlemesini sağlar. İyi bir HMI’da her zaman tutarlı siyah proses akış yönü olmalı ve renk sınırlaması olmalıdır. HMI grafik her zaman trendleri içermelidir. Böylece operatör kolayca bir tesis davranışını takip edebilir ve olası sapmaları izleyebilir. Aşağıdaki şemalarda kötü HMI grafiği ve iyi HMI grafiğini görebilirsiniz.

HMI1

Ekran Metni

Bir HMI ekranında metin operatöre bilgi iletmek için çok yönlü bir yoldur. Bu nedenle operatörün bilgileri okumada ve anlamada güçlük çekmemesi için ekranda uygun yazı tipi ve renkleri kullanılmalıdır. Bilgisayarların çoğunda yaygın olarak bulunan Arial, Times New Roman vb. yazı tiplerini kullanmak akıllıca olacaktır. Ekrandaki anahtar bilgilerin yazı boyutu operatörün uzaktan kolaylıkla anlayabileceği şekilde ve siyah olmalıdır. Başlık ve etiket yazı boyutları buton ve alarm yazı boyutlarından daha büyük olmalıdır. Ancak yazı boyutlarında çok fazla farklılık olması ekranı darmadağın edebilir ve operatörün görsel olarak kafasını karıştırabilir. Büyük harf ve vurgulamaların sınırlı kullanımı operatörün göz yorgunluğunu azaltır. HMI başlığı ve etiketlerin ilk harfi büyük harf olmalıdır, diğer harfler küçük olmalıdır. Başlık için vurgulama kullanmak iyidir. Ekrandaki etiketler ve diğer metinler için sans-serif yazı(örn. Arial) serif yazıya(örn Times New Roman) göre daha kolay okunur.

Veri Değerlerinin Gösterimi

Operatörün önemli sistem parametrelerini okuyup anlayabilmesi için sistem veri değerlerinin uygun şekilde gösterimi çok önemlidir. Veri değerleri HMI ekranında belli alanlarda gruplandırılmalıdır. Resimlerin etrafına yerleştirilmiş veri değerlerini taramak genellikle zordur. Eğer operatörün belli değerler arasında karşılaştırma yapması gerekiyorsa, bu  verilerin birbirleriyle rahatça karşılaştırılabileceği bir tabloda birlikte yer alması gerekir. Birden fazla veri değeri olması durumunda birimler uygun etiketlemeyle belirtilmeli ve veri değerleri doğru sırayla konulmalıdır. Her zaman verilerin grafiksel gösterimi tercih edilir. İnsanlar genellikle grafik olarak sunulan değerleri alfa-nümerik olarak sunulan değerlerden daha hızlı anlar ve yanıt verebilirler. Örneğin bir değerleri analog bir sayaçta görüntülersek bu değer hakkında görsel olarak daha iyi fikir ediniriz. Bu okumaların sürekli değişimlerini gözlemlemek açısından önemlidir. Ama eğer kullanıcının kesin bir değer bilmesi gerekiyorsa sayısal veriler sunulması gerekmektedir. Bu gereksiz ondalık basamakları önlemek için tercih edilir.

Alarmlar ve Olaylar

Alarm ve olay bilgileri HMI ekranının hayati parçalarıdır çünkü bunlar operatörün sistem işlemlerini belirlemesini ve bir süreç sırasında ortaya çıkabilecek kritik durumları önlemesini sağlar. Alarmlar bir işlemdeki ya da onun kontrol sistemindeki kaydedilmesi gereken değişiklikleri (operatör eylemi, yapılandırma değişiklikleri vb.) göz önünde bulundurur. Bir HMI ekranı tasarımında alarmlar aşağıdaki özelliklere sahip olmalıdır:

  1. Bilgilendirici: Herhangi bir eyleme gerek duyulmamalıdır. Örneğin; süreç saat 11.00’de durdu.
  2. Uyarı: Yakın zamanda düzeltici faaliyet olmadıysa işlem durmuş(Stop) ya da hasarlı (damaged) olabilir.
  3. Engelleme: Kontrolcü herhangi bir riskli duruma karşı işlemi korumak için bir eylemde bulunur ve sebebi anlaşılana kadar daha fazla işlem yapılması engellenir.

Operatör alarmlara tepki verdiğinde veya sistemde herhangi bir değişiklik yaptığında bir “olay” oluşur. Farklı ses efektleri ile alarmlar operatörün normal süreç koşullarının ve düzeltilmesi gereken hatalar oluştuğunda hızlıca belirlemesine yardımcı olur.

Navigasyon ve Kontroller

İşlem operatörü HMI sayfaları arasında kolayca geçiş yapabilmelidir. Bu amaç için doğru navigasyon butonu gereklidir. Genellikle bu butonlar ekranın sağ alt köşesine konur böylece operatör kolayca bulur. İyi bir HMI sisteminde her zaman sistemin tamamının görüntülenebildiği bir sayfa vardır. Bu operatörün işlemin hangi sürecinin hangi sayfada olduğunu belirleyebilmesi açısından önemlidir. Navigasyon butonları “ileri” ve “geri” işlevleri oluşturmalıdır.

Kontrol düğmeleri bir HMI dokunmatik ekran üzerinden bir makine kontrol etmek için kullanılabilir. Tüm düğmeleri parmakları ile kolayca vurmak için yeterince büyük alana sahip ve düzgün bir şekilde etiketlenmiş olmalıdır. Start, stop ve zorunlu operasyonel düğme SCADA renk düzeniyle tasarlanmalıdır. Tüm kontrol düğmeleri ekranın alt kısmında gruplanmalıdır. Tehlike ve yaralanmalara neden olabilecek istenmeyen olayları önlemek amacıyla her kontrol butonuyla birlikte “OK” ve “cancel” içeren pop-up pencereleri olmalıdır.

Sayfa Hiyerarşisi

İyi bir HMI ekranının her zaman yeterli bilgiyi ilerici bir şekilde yansıtan iyi bir sayfa hiyerarşisi olmalıdır. Mevcut endüstri standartlarına göre, bir HMI’ın ilk sayfası bir “Genel Bakış” ekranıdır. Bu, belirli bir zaman sürecinde bir operasyonun çalışmasını göstermektedir. Sonraki sayfalar işlem ile asıl etkileşimde oluşan detaylı bilgileri içermektedir. Sayfa hiyerarşisi operatör için mantıklı bir şekilde baştan aşağı genel bir bakış sağlar. Bir HMI grafik hiyerarşisi aşağıdaki gibi çeşitli düzeylerde ifade edilebilir:

  1. Seviye 1: Bu sayfa, tüm proses kontrolü kapsayan bir bakış içerir. Bu sayfayı görerek operatörlerin, bir bakışta, sorumlu oldukları bir sürecin genel operasyonel durumunu anlatmaları gerekir.
  2. Seviye 2: Bu ekran, büyük sürecin alt birimlerini gösterir. Bu ekran tüm bilgileri ve alt birimlerin her birisinin görevini gerçekleştirmesi için gerekli olan kontrolleri göstermelidir.
  3. Seviye 3: Bu sayfalarda ekipman veya proses kontrol şemasının tek tek her bir parçası hakkında tüm detayları gösterilir. Bu ekranlar sistem tanı amaçlı kullanılmaktadır.
  4. Seviye 4: Bu seviye alt sistemlerin, sensörler veya bileşenlerin ve çeşitli bilgilerin detaylarını gösterir.

Operasyonel Güvenlik

Bir HMI ekranı tasarımı sırasında, güvenlik seçenekleri göz önünde bulundurulmalıdır. Güvenlik düzeyi fonksiyonları operatör seviyelerine bağlı olarak kullanıcı erişimini kısıtlamak için kullanılır. Yönetim ve bakım ekranları gibi belirli ekranlara erişimi kısıtlamak için şifre korumaları. Bu makine ve operatörün güvenliğini sağlayan ekran güvenliğini arttırmaya yardımcı olur.

Kaynak

https://www.asee.org/

Derleyen : Mehmet Barış Aktaş ( AB Kontrol Proje Mühendisi )

 

CEVAP VER

Lütfen yorumunuzu girin!
Lütfen isminizi giriniz