IHM, ou Interface Homem Máquina (ou em inglês HMI – Human Machine Interface) é o dispositivo que converte informações geradas em processos industriais para algo visível, compreensível ao operador.

Dessa forma um operador humano se torna capaz de compreender o que está acontecendo em uma planta através da visualização de gráficos, informações, dados, status, a partir da visualização de uma tela. E além de exibir informações de máquinas, também permite ao operador enviar comandos.

Podemos imaginar a IHM como uma conversora de linguagens. As máquinas se comunicam através de sinais elétricos, protocolos de rede e afins, enquanto pessoas precisam de linguagens, com símbolos e lógicas de comunicação, e a IHM possibilita a interação entre ambos.

De fato, a IHM não é apenas um monitor que exibe informações pré desenvolvidas numa tela: é composta por uma tela e um computador, que interpreta sinais e os exibe de acordo com uma programação.

A IHM é peça fundamental em qualquer planta industrial, passando por um longo desenvolvimento de interface gráfica para chegar ao que é hoje.

A evolução das IHM’s

Podemos considerar os indicadores analógicos como tipos primários de IHM. A exibição acontecia por uma relação física calculada entre o sensor e o mostrador. Exemplo: termômetro de bulbo capilar.

A evolução se deu a partir dos tubos de raios catódicos (Cathodic Ray Tubes, ou CRT) que permitiu o uso de televisores de uma única cor baseados em CRT para visualização de informações de processos.

Por fim, a rápida evolução dos hardwares e a chegada do computador mudaram totalmente o panorama.

A tela foi de CRT para LCD chagando ao LED. O processador ficou mais ágil; a rede Ethernet e a Internet permitiram maior conectividade.

Desde então o software virou o foco dos fabricantes. A IHM precisa disponibilizar informações em tempo real, com conectividade entre diversos sistemas, e permitir ao operador uma tomada de decisão baseada em dados.

Onde na planta industrial usamos IHM’s?

As IHM’s normalmente são posicionadas em 3 locais: na própria máquina, num painel próximo ou na sala de controle supervisório.

Vemos na indústria um constante movimento para que o humano tenha cada vez menos contato direto com máquinas na indústria, então estamos migrando para uma época onde as IHM’s ficarão cada vez mais concentradas em salas centralizadas de controle.

Porém atualmente podemos encontrar IHM’s em qualquer uma das 3 posições, mesmo em grandes companhias.

É normal então que existam IHM’s locais, em máquinas e painéis, e sua interface seja transmitida para monitores ou computadores em salas de controle supervisório.

Que tipo de informação ou comando é comum encontrar na IHM?

As informações e comandos exibidos por uma IHM dependem de sua localização e aplicação.

Um exemplo notável de uma aplicação industrial:

Na Indústria de papel e celulose é necessário realizar a secagem do papel após as fases de branqueamento e refinamento.

Nesse processo o papel é aquecido por resistências elétricas em enormes rolos. A rotação dos rolos é comandada por inversores de frequência com encoders, com operação pré-programada.

A IHM neste processo poderia ter os seguintes elementos:

  • Alarme de alta/baixa temperatura dos rolos, para que o operador possa intervir e evitar danos ao papel ou demora excessiva na secagem;
  • Mostrador da temperatura do rolo;
  • Tempo de secagem: o tempo total em que uma determinada quantidade de papel secou;
  • Mensagem de fim de ciclo de secagem, meramente informativo;
  • Relógio em tempo real;
  • Alarme de papel rasgado: caso exista uma alteração no torque do motor, ou um sistema de visão indique que o papel foi rasgado, o processo precisa ser interrompido para o papel ser descartado desta etapa. Neste momento a IHM passa a exibir um comando de controle manual do motor, para que o operador possa tirar o papel do rolo;

Além de recursos clássicos de IHM como:

  • Histórico de alarmes: desta forma o supervisor da produção pode relacionar a produtividade com informações sobre o cotidiano da máquina;
  • Controle de mudança de turnos: para que seja notada a diferença da produtividade entre turnos;
  • Dados de consumo de eletricidade e fluidos: energia consumida, fator de potência, vazão de fluidos, quantidade de fluido consumida, e afins.

Então, quais características uma boa IHM deve apresentar?

É possível dividir as características importantes em 3 grupos:

Conectividade

Já que o universo da automação industrial envolve diversos protocolos e canais de comunicação, a conectividade é fator diferencial numa IHM.

A IHM tem diferenciais se ela pode se comunicar em mais de um protocolo de rede, puder se comunicar facilmente com nuvens (via MQTT por exemplo), tiver uma programação em que a importação de Tag’s seja facilitada, portas USB… Entre outras funcionalidades.

Receber e enviar dados hoje é fundamental para equipamentos industriais, com tecnologias de IoT e Indústria 4.0 em alta.

Material e robustez

Equipamentos industriais normalmente precisam ser resistentes para suportar a agressividade do ambiente.

Ter boa resistência a impacto, vibração, poeira e umidade (grau de proteção IP), interferência eletromagnética e temperatura é importante para a durabilidade do seu equipamento.

A própria previsão de durabilidade é uma característica importante, normalmente medida em cliques na tela ou em horas até que a tela perca parte de sua luminosidade.

Hardware: tela e computador

Um rápido processamento, boa memória de programas e RAM, além de uma tela de tamanho adequado, de alta resolução e com tecnologia touchscreen.

A CP600 da ABB é líder em vários aspectos

Nós gostaríamos de apresentar para você uma opção de IHM que une alta tecnologia, versatilidade e baixo custo.

A CP600 tem foco em conectividade, sendo versátil para se comunicar nos principais protocolos de rede e muito mais.

Entre suas funcionalidades encontramos:

  1. Conexão facilitada com protocolos de redes: Modbus TCP, Modbus RTU, Ethernet/IP e Bacnet;
  2. Conexão através de OPC UA e MQTT nativo, o que demonstra uma concepção de IHM voltada para a Indústria 4.0;
  3. Possibilidade de visualização WEB através da instalação do navegador “Chromium”, do Google;
  4. Porta USB para carregamento de programas, gravação de logs em CSV, possibilidade de carregar mouse ou teclado e instalar aplicativos.

Essas funcionalidades permitem que a IHM se comunique com diversos sistemas e com CLP’s de diversos fabricantes.

Além disso agregam ao produto alta versatilidade, visto que pode ser instalada em diferentes aplicações dentro de um projeto.

E mais que isso: a qualidade da CP600 não se resume à sua conectividade:

  • Grau de Proteção IP 66, protegendo contra poeira e jatos potentes de água;
  • Vibração de até 150hz;
  • Suporta impacto de até 50 G (detalhe: 51 G foi o impacto do carro de Max Verstappen ao se chocar contra o muro a 257 km/h em um carro de Fórmula 1 no GP de Silverstone 2021);
  • Tela com tecnologia TFT LED, colorida e com touchscreen resistivo.

Ambiente de programação

A IHM CP600 da ABB é programada através do ABB Panel Builder 600.

É um software gratuito para as IHM’s CP604, CP607 e CP610, com ambiente de programação intuitivo e completo.

Tem campos para personalização de abas, propriedades do projeto e atalhos, e é um ambiente multilinguagem, com facilidade na importação de tags de diversos protocolos utilizando o assistente de importação.

Por outro lado: a IHM virtual é uma inovação no mercado

Ao invés de seguir o caminho tradicional de adquirir uma IHM robusta, com protocolos de comunicação industriais e relacionar as TAG’s do seu projeto com a programação da IHM, também dispomos de uma alternativa.

A IHM, afinal, é apenas uma tela touchscreen com um pequeno computador para programações básicas.

Portanto, se o conteúdo exibido pela IHM já fosse enviado preparado pelo CLP só precisaríamos de um mero monitor, tablet, PC ou smartphone.

Então é isso que a WAGO faz: os CLP’s da linha PFC (100 e 200) são capazes de gerar IHM’s virtuais através do e!cockpit (seu ambiente de programação) e esta IHM estará disponível, por exemplo, em um smartphone independente de sua localização.

Um exemplo disso é a IHM virtual do nosso Showroom, disponível na sede da Safety Control no bairro Lindóia em Curitiba-PR.

As IHM’s virtuais são geradas pelo PFC200, que também controla os processos da aplicação. A partir do controlador as IHM’s são enviadas através de Gateway para a WEB, onde dispositivos com navegador podem encontrar a IHM via endereço IP.

Desta forma podemos comandar nossas maletas de demonstração de qualquer lugar do mundo em tempo real.

Vantagens de utilizar uma IHM Virtual

  • Custo menor podendo acessar a IHM de um celular, computador ou tablet;
  • Alta conectividade: a IHM é disponibilizada através da internet;
  • Versatilidade: é possível ir além dos recursos de uma IHM convencional;
  • Acessível independente de localização geográfica.

É seguro usar uma IHM Virtual?

É sim.

A IHM Virtual conta com os recursos de segurança embutidos no CLP, como:

  • Redes Privadas via OpenVPN, e IPsec;
  • Protocolo de Segurança SSL;
  • Protocolo de Segurança SSH;
  • Senhas para acesso das funções;
  • Firewall contra acessos não autorizados.