İnsan Makine Arayüzü (HMI)
Akıllı Elektronik Cihazların (IEDs) piyasaya sürülmesiyle, geleneksel TM arayüzü yerine, artık bilgisayar donanımına yüklenen İnsan Makine Arayüzüne sahip (HMI) yazılımların kullanımı söz konusu olmuştur.
Tasarımcılar, bu sayede çok çeşitli işlevleri destekleyen geniş bir HMI seçeneğine sahip olmuştur.
Koruma rölelerine yapılan yalıtım direnç testi:
Trafo Merkezi için tasarım gerçekleştiren HMI tasarımcısı, sistem için belirtilmesi gereken bir HMI'nin hem donanım hem de yazılım bileşenleri için önemli kriterlerinden bazılarını belirlemek için bu teknik makaleyi okuyabilir.
Bir Trafo Merkezindeki HMI Tasarımı İçin 5 Temel Kriter:
1. HMI Donanımı
HMI donanımı bir trafo merkezi ortamında çalışır. Ele alınması gereken en yaygın sorun, ticari bir kişisel bilgisayarın yada endüstriyel bir bilgisayarın, trafo merkezinin zorlu koşullarında gerekli olup olmadığıdır.
IEEE 1613 standardına uymayan herhangi bir donanımın seçilmesi durumunda, tasarımcının en az aşağıdaki üç öğe için ek sistem tasarım gereksinimlerini sağlamasını gerektirir:
Bilgisayarı, TM'nin Akü yada AC sisteminden, IEEE 1613 standardına uyan bir invertör veya başka bir cihaz kullanarak yalıtmak.
Trafo merkezi ortamında üretilen manyetik girişimlerden haberleşme portlarını, fiber optik alıcı-vericileri veya IEEE 1613 standardını karşılayan başka bir ara cihazı kullanarak yalıtmak.
Bilgisayarların sıcaklıklarının korunması için uzaktan izlenebilen ve alarm veren ısıtma ve soğutma sistemlerinin montajı
Trafo Merkezi Kontrol Sistemi - HMI Bilgisayarları:
Tasarımcı, HMI'nin arıza meydana geldiğinde “kolayca” değiştirilebilecek şekilde tasarlanmış, kritik olmayan işlevsellik sağlayan bir “uzaktan kontrol” bileşeni olduğunu belirleyebilir. Bu yaklaşım, tasarımcının HMI'nın işlevselliğini ve değiştirme prosedürlerini tam olarak anlamadan düşünülmemelidir.
Uyarı: Bazı işletim sistemlerinin ve HMI yazılımının, belirli donanımların seri numaralarına veya modellerine “kilitlenmiş” olduğunu ve yazılım tedarikçisinin işbirliği ve izni olmadan yeni bir donanım yapılandırmasına geçmeyi zorlaştırmasının veya imkansız kıldığının farkında olmalısınız.
Sistem mimarisine bağlı olarak, HMI aşağıdakiler dahil ancak bunlarla sınırlı olmamak üzere başka şartlara da sahip olabilir: çoklu seri portlar, çoklu ağ portları, zaman senkronizasyonu için bir IRIG-B portu, montaj gereksinimleri (raf montajı, panel montajı, vb.), klavye, fare ve yedeklilik.
Modern HMI, genellikle yalnızca masaüstü yerine mobil ve tablet sürümlerini de içerir.
Honeywell TarafındanErgonomik ve Stratejik Olarak Tasarlanmış HMI Bilgisayarları:
Bilgisayar ekranı, cihazın ayrıca sıcaklık ve güç kaynağı gereksinimleri açısından dikkatlice seçilmelidir. Diğer ekran özellikleri, tipik olarak boyut, montaj ve dokunmatik ekran gibi gereksinimleri içerir.
2. HMI Yazılımı
HMI yazılımı aşağıdaki üç kategoriye ayrılabilir:
İşletim sistemi yazılımı
Bilgisayara yüklü herhangi bir uygulamayı içeren uygulama yazılımı.
HMI uygulamasının ayarları, ekranları ve veri tabanı için yapılandırma dosyaları.
HMI bilgisayarında ayrıca yapılandırma dosyaları olan başka uygulamalar da olabilir, ancak bu uygulamaların ve dosyaların özellikleri bu standarda dahil değildir.
HMI uygulaması genellikle Windows, Linux veya başka bir işletim sisteminin en son sürümünü gerektiren bilgisayarlarda çalışır.
Belirli şartlar oluştuğunda tasarım değişimleri meydana gelebilir. Örneğin, tasarımcı HMI seçimini sınırlayabilen bir şirket standardını karşılamak için belirli bir işletim sistemine ihtiyaç duyabilir.
İşletim sistemi yazılımının elektrik kesintileri sırasındaki ve sonrasındaki beklenmeyen davranışı, HMI performansını olumsuz yönde etkileyebilir ve bu işletim sistemi yapılandırılmadan önce belirlenmelidir bu olumsuz etkiler
HMI uygulaması, trafo merkezindeki cihazların izlenmesi ve kontrolü için bir dizi ekran veya pencere sunar.
Tasarımcı, en azından aşağıdakileri içeren bu pencereler için tümünü, bir kısmını veya ek minimum gereksinimleri belirtmelidir:
Gereksinim #1:
Fare tıklamaları gibi üçten fazla hareket olmadan farklı pencereler arasında geçiş yapmak için kolay bir mekanizma sağlayan bir menü sistemi. Bu, tüm pencerelerin veya çoğu pencerenin erişilebildiği bir ana menü penceresinin yanı sıra diğer pencerelere erişim sağlayan her pencerede bir menü çubuğunu içerebilir.
Şimdiye kadar oldukça çirkin bir çok HMI tasarımları gördüm ve TM mühendislerinin buna alışmak için her zaman zorlandıklarını da biliyorum.
Gereksinim #2:
Sıralanabilen, filtrelenebilen, ayrı ayrı devre dışı bırakılan veya etkin olan ve alarm adı, grup ve zaman gibi birden fazla kriter temelinde susturulabilen gerçek zamanlı alarmları görüntüleyen alarm göstergesi.
Gereksinim #3:
HMI'da tek satırlı pencereden kontrol mümkün olmalı ve istenirse kolayca devre dışı bırakılmalıdır. Bununla birlikte, bir kez devre dışı bırakıldığında, kullanılan etkinleştirme programı tüm güvenlik gereksinimlerini karşılamalıdır.
Pencere en azından aşağıdakileri göstermelidir:
Elle veya elektrikle çalışan bağlantı kesme ve bypass anahtarlarının, CT'lerin, PT'lerin, kesicilerin, kapasitör banklarının, reaktörlerin ve transformatörlerin konumlarını içeren fiziksel ekipmanın coğrafi yönelimi.
Durum ve analog veri
Cihazların kontrolü (gerekirse)
Etiketler (gerekirse)
Enerjili / enerjisiz durumunu gösteren renkli değerler / grafikler
Voltaj seviyeleri
Gereksinim #4:
HMI Koruma tek hattı, genellikle basitleştirilmiş elektrik tek hat şemasıdır. Bu koruma tek hattında çeşitli koruma bölgeleri (mesafe veya aşırı akım koruması, bara ve trafo diferansiyel koruması, transfer-trip şemaları vb.) belirtilmelidir.
Akım ve Gerilim trafo bağlantıları gösterilmelidir.
Bazı koruma şemaları, ekipman ve koruyucu röleleri hizmet dışı bırakmak için gereklilikleri belirten ek notlar içermelidir.
Gereksinim #5:
Tüm sistem haberleşme bağlantılarının temsili üzerinden trafo merkezi iletişimiyle ilgili durum ve analog noktaların bir özetini kaplayan haberleşme tek hattı olmalıdır.
Aşağıdakiler de dahil olmak üzere temel haberleşme istatistikleri gösterilmelidir:
Haberleşme durumu
Cihaz düzeyinde başarılı ve başarısız anket denemesi ve kontrol denemesi sayısı,
LAN istatistikleri ve
LAN performansı
vb.
Gereksinim #6:
Mevcut ve geçmiş analog değerleri (ve / veya durum değerlerini) gösteren ve kullanıcı tarafından analog noktalar eklemek / silmek, yazı renklerini değiştirmek ve trend başlama ve durma zamanlarını ayarlamak için kullanıcı tarafından yapılandırabilmelidir.
Kullanılabilir olması durumunda, bu verilerin otomatik olarak merkezi bir depoya aktarılmasını sağlayan bir yöntem sağlanmalıdır.
Gereksinim #7:
Tarihsel alarm, alarm uyarı penceresinde benzer çalışan fonksiyonları gösterir. Mevcut olması durumunda, bu verilerin otomatik olarak merkezi bir depoya aktarılmasını sağlayan bir yöntem sağlanmalıdır.
Gereksinim #8:
Operatörlerin not bırakabilmesini sağlayan trafo günlüğü fonksiyonunun olması da güzel olur.
Grafikler ve metinler ergonomik bir mesafeden görülebilecek kadar geniş ve renkli olmalıdır ve seçilebilir öğeler bir dokunmatik ekran veya fare ile seçilebilir. Renk seçenekleri de tasarımcı tarafından belirtilmelidir.
HMI, ekipmanı kontrol etme özelliğini de içerir. Tasarımcı, HMI kontrolünün gerekli olup olmadığını belirtecektir. Kontrol yetenekleri gerektiğinde, en azından aşağıdakilerin bir kombinasyonunu içerebilir:
Tuşlar ve anahtarlar (alfanümerik veya işlev veya her ikisi de)
İmleç (fare, izleme topu veya tuş kontrollü).
Kurcalama noktaları (tanımlı ekran kontrol seçim noktaları)
Aşağı açılır veya açılır menüler
Fiziksel anahtarlar, metreler, ışıklar vb.
Asgari olarak, HMI üzerinden yapılan bir kontrol eylemi, operatör tarafından yanlışlıkla çalıştırma olasılığını azaltmak için iki ayrı adım gerektirmelidir.
İlk adım: saha cihazını seçmektir.
HMI'da, sistem veritabanında hangi cihazın seçildiğiyle ilgili net bir gösterge veren görsel bir onay sunulur. Operatöre ayrıca seçilen cihazın (AÇAMA / KAPAMA, TRIP / KAPAMA, ARTIRMA / AZALTMA, ÇALIŞTIR / DURDUR (on/off), AÇ / SET (AYAR) DEĞERİ, vb.) Seçenekleri ve ayrıca kontrol eylemini İPTAL etme kabiliyeti sunulmalıdır. .
İstenilen kontrol eylemi veya iptali seçeneğinin yürütülmesi HMI çeviricisini tamamlayacaktır.
işlevselliği kontrol cihazına kadar kullanmadan önce bu işlemin tam seçim yapması gerekli değildir. Uygun bir alternatif, eğer son cihaz kontrolü gerçekleştiremiyorsa (yoklama durdu, cihaz devre dışı, cihaz test ediliyor, vb.) kontrol işleminin gerçekleşmesini önlemektir.
Kontrole izin vermeyen cihazlar, kontrol iletişim kutusunun görüntülenmesine izin vermemelidir.
Tasarımcı, kaç etiket tipi (bilgi, kontrol engelleme, vb.), Hangi ek bilgilerin gerekli olduğu (yorumlar ve kaç karakter), etiketlemenin SCADA master'ında çoğaltılıp çoğaltılmayacağı gibi etiketleme gereksinimlerini içermelidir.
Bir etiketin cihaza yerleştirilmesi, bir veya daha fazla lokal / uzak anahtarın izlenmesi ve muhtemelen anahtarın uzaktan lokal olarak kontrol edilmesiyle bir kontrolün engellenmesi ile de gerçekleştirilebilir.
HMI'da kontrolü kimin yaptığını bir şekilde belirlemek için HMI kontrol eylemleri kaydedilmelidir.
HMI uygulaması tipik olarak herhangi bir tarihsel veya gerçek zamanlı ölçümden veya durum noktasından, günlük dosyalarını, dokümantasyona bağlantıları, içeriğe duyarlı dosyaları, birden fazla kullanıcıyı, birden fazla güvenlik seviyesini, sembol şablonlarını, sembol kütüphanelerini içeren rapor oluşturmayı içeren diğer özellikleri, çoklu protokol desteği, baskı vb. sağlamalıdır.
Tasarımcı, HMI yazılımına ek olarak, bilgisayara yüklenecek diğer yazılım uygulamalarını da dikkate almalıdır. Bu tür uygulamalara örnek olarak, trafo merkezi cihazlarını yapılandıran, ağ trafiğini izleyen, trafo merkezi cihazlarından veri alan, farklı dosyaları, web tarayıcılarını ve trafo merkezinde çalışan personel için önemli olabilecek diğer uygulamaları görüntüleyen yazılımlar bulunur.
Bu uygulamalar HMI uygulamasında doğrudan bağlantılı olabilir veya olmayabilir.
Tasarımcı ayrıca, gerçek yapılandırma dosyalarının trafo merkezi bilgisayarında bulunan yedekleme dosyalarına sahip olup olmadığını ya da dosyaların başka bir yerde saklanıp saklanmayacağını da göz önünde bulundurmalıdır. Kullanılabilirlik, güvenlik ve fazlalık nedeniyle, bu tespit önemsiz olmayabilir.
HMI nasıl olmalı…
Elektrik trafo merkezlerindeki kullanıcı arayüzleri uzun zaman önce bir santral arayüzü olarak geliştirilmeye başlandı. Bu, trafo merkezinin elektrik bağlantısını ve çalışma durumunu temsil edecek şekilde röle panellerine veya santral panosuna yerleştirilmiş bir dizi cihaz gösterge, işaretleyici, anahtar ve ilgili donanımdan ibaretti.
Bu cihazlar doğrudan güç ekipmanlarının kontrol ve izleme devrelerine bağlandı. Ekipmanın bu arayüz üzerinden çalışması genel olarak operatörler veya bunların delegeleri ile sınırlıydı.
Bununla birlikte, zamanla bu geçiş panosu arayüzü eskidi ve artık kullanılamıyor…
Kaynaklar:
IEEE Standard for SCADA and Automation Systems – IEEE Std C37.1TM-2007 (Purchase from IEEE)
Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA) Systems – National Communications System