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从这六个方面入手——优化HMI/SCADA设计的终极方法

来源:控制工程网2022.02.09阅读 3270

  在为人机界面(HMI)以及监控和数据采集(SCADA)设计硬件和软件时,除了最基本的任务外,还有很多事情要做。了解核心原则和相关标准至关重要,但也应考虑许多相关因素,其中包括公司的标准、用户能力、技能水平、工艺需求、未来规划以及与其它系统的集成。如果一个公司的规划着眼于大局,那么最终的产品将是更好的。
  重要的第一步是制定公司的相关标准。行业或监管标准很重要,但公司也可以从拥有自己的标准中获得好处。
  "如果公司寻求改进系统,那就应该考虑先确定内部标准。"Inductive Automation公司的应用工程经理Kent Melville说CONTROL ENGINEERING China版权所有,"如果公司花时间定义他们自己的标准,就可以确保部署真正想要的协议和硬件类型等。"
  制定SCADA设计的公司标准
  制定公司标准使组织更容易坚持其计划,而不会受到错误决策的影响。由于很多工作都是通过供应商完成的,因此有时很难按照标准的要求去做。安装专有设备和软件,如果公司以后想要进行更改,那成本可能就会过高。而且由于不同的专有系统不能相互通信,因此有时公司并不清楚控制工程网版权所有,更改会造成何种影响。
  "人们真的需要对他们的系统拥有所有权,而不是什么事都由供应商确定。"Melville说CONTROL ENGINEERING China版权所有,"为了维护您自己的PLC、协议、数据结构等标准,通常有两种选择:第一种,您可以选择专有解决方案,由制造商提供一切。第二种,您可以与支持开放标准的公司合作。通过这种开放的方法,即使来自不同公司的产品,也可以相互通讯并协同工作。"

确定企业的内部标准是良好的开端。图片来源:Inductive Automation

  如果与系统集成商合作,预先阐明标准将使总体目标更容易理解。Brock Solutions是一家全球化系统集成商,在各个行业都有实施的项目,该公司的业务部门负责人Davin McDougall说,"我们见过各类标准。我们既看到过没有标准、糟糕的标准(这可能比没有标准更糟糕),也看到过世界一流的标准。如果标准选择合适,我们将其称为'加速器'。每个人都想拥抱和投资加速器,因为它们可以推动各项事宜更快的发展。"
  McDougall提到一个项目,在该应用中标准发挥了关键作用并使客户受益良多。他们的运营模式依赖于在整个组织中实施实用、有效的标准。 例如,在控件中,您会找到标准的附加指令、用户定义的数据类型、标签命名约定、程序结构和一般设置参数列表。他们与供应商合作,对硬件和基础设施进行了标准化,以提供一流的解决方案。在SCADA域内,HMI模板、连接性、屏幕页眉/页脚、一般导航、字体和字体大小都是标准化的。因此,无论在企业内的哪个位置CONTROL ENGINEERING China版权所有,单速电机都以相同的方式、相同的代码进行控制,并且在运行人员看来都是一样的。在企业的任何地方对故障单速电机进行故障排除,对于维护技术人员而言来说过程都是相同的。
  从整体上来考虑
  在考虑工艺需求时,很重要的一点是要超越特定的生产线或项目,最好从整体上来考虑。"在实施控制时www.cechina.cn,学习IT的经验很有用。"Melville说CONTROL ENGINEERING China版权所有,"IT非常重视需求收集并确保所有利益相关者都参与到其中。"利益相关者将包括受项目影响的任何人--运营商、集成商、主管、IT团队,以及任何想要查看指标的高管。与流程相关的每个人,都应该参与定义需求。但是,您需要为每个组的输入赋予适当的权重。例如,每天使用该系统的运行人员应具有较大的权重。

使用开放标准可以更好地控制工艺过程。

  McDougall也认为从利益相关者那里获得输入是非常有价值的。当涉及到需求收集、设计、构建、测试、调试和维护这些项目时,所有利益相关者都需要参与进来。所有利益相关者通常包括工程、IT、质量、维护、运营、财务以及系统集成商和技术供应商等合作伙伴。如果忽略了利益相关者,项目的风险状况就会显著上升。
  了解用户的使用习惯
  要思考的问题还包括:如何与这个系统进行互动?他们的经验水平如何?
  "在工厂车间,通常是运行人员在固定屏幕上查看系统,他们需要快速获取信息。"Melville说CONTROL ENGINEERING China版权所有,"这个人很可能已经从事这项工作20年。他需要熟悉的东西。如果新系统与他习惯的系统相差太大,他可能无法正确学习,或者他可能会感到沮丧。你走在一条正确的道路上,因为你想使用新技术,但你不希望交付的产品变化很大,以至于使用户感到陌生。"

在设计HMI/SCADA之前,考虑所有利益相关者的需求。

  此外,企业需要查看组织内的各种"用户故事"。"对于某些运行人员,需要快速确定某项参数是否在运行范围内,这时您可能希望使用高性能图形。"Melville说CONTROL ENGINEERING China版权所有,"通过这种方法,你可以使用高亮颜色来处理需要立即关注的东西,以显示不符合规格的东西。而且您还必须考虑运行人员的能力,以及允许他做什么。换句话说,他有多少时间来研究这些SCADA屏幕?这是一个应该考虑的因素。
  对于业务方面的主管来说,"用户故事"是不同的。在那里,人们不一定仅限于快速浏览。他们可以花时间深入分析数据,以便根据信息做出决策。它可能比工厂车间运行人员所需要的更复杂并且包含更多细节。所以每个群体都有不同的需求,如果你只为一个利益相关者设计东西,最终交付的成果就很难满足每个人的需求。

应该向不同的用户组提供不同的显示和数据集。

  移动响应式HMI集成
  有些企业可能还希望采用移动响应式设计。例如,高管可能希望在移动设备上查看数据。让桌面设计适应移动设备,比直接为移动设备设计更难。如果在应用中需要为移动设备设计HMI,最好提前了解这些信息。
  "一般来说,当您查看用户界面时,希望事情变得直观,并且能够快速移动。"Melville说CONTROL ENGINEERING China版权所有,"尽量避免使用提示、键盘快捷键、右键单击屏幕的某些部分等等。您肯定希望人们能够快速学习它。如果使用隐藏的功能,它可能变成幕后的知识,新人很难知道它。而随着人们退休,知识就可能会丢失。"
  此外 ,还要考虑系统如何与其它系统集成。如果公司使用开放标准,集成就会容易得多。如果将数据推送到云端,或为政府机构准备报告,您可以这样做,因为您的数据是集中的。您需要一个可以协同工作并且可以共享数据的系统。保持开放的很大一部分原因是拥有实时数据。使用现代工具和技术非常有用,例如应用程序接口(API)、OPC UA以及存储为可查询的开放数据库格式。
  轻松访问数据的能力,也有助于处理运营技术(OT)和信息技术(IT)之间的关系。IT看到如果用现代可扩展的方法来解决OT问题,更容易获得资金来维护标准,因为他们认为这对整个组织都有好处。企业可以在IT参与的情况下采取更多举措,并为项目获得企业预算,而不是依靠有效的OT预算。
  7个SCADA系统集成问题
  作为与其他系统集成讨论的一部分,您需要关注与SCADA系统设计和集成相关的7个问题:
  1.谁需要这些数据?
  2.需要从哪里访问它?

应考虑运行人员的经验和技能水平。

  3.只读还是读写的?
  4.您是否需要隔离区(DMZ)来增强网络安全
  5.人们是否使用虚拟专用网络(VPN)?
  6.如果处于受监管的行业,您是否需要避免与外部共享数据?
  7.您的移动App是否可以在任何地方使用,还是只有在工厂连接到本地Wi-Fi网络时才能使用?
  未来:每年审查标准
  在创建组织的标准时,企业不能期望它们在10年后仍然适用。技术瞬息万变,因此需要与时俱进。
  "建立一个定期开会讨论标准的利益相关者小组是个好主意。"Melville建议,"该小组应至少每年召开一次会议以审查其标准,并根据需要变更。当然,变更可能代价高昂,因此您的团队需要研究需求和可能性。"将一些真正的想法付诸实践,以得出最佳行动方案。选择可以获得长期支持的技术,这样未来需要的变更就更少。
  拥有大局观并在标准范围内工作,有助于项目获得成功。"拥有一套明确的公司标准,可以节省未来项目所需的时间。"Melville说CONTROL ENGINEERING China版权所有,"它可以避免每次都需要从头开始。您可以开始新项目的运行,因为您已经打下了坚实的基础。"(作者:JimMeyers)

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