Интерфейс человеко-машинного интерфейса (HMI)
С внедрением IED (интеллектуальных электронных устройств) традиционный интерфейс коммутатора заменяется программным обеспечением интерфейса человеко-машинного интерфейса (HMI), загружаемым на компьютерном оборудовании. Дизайнер имеет широкий выбор поставщиков HMI, которые поддерживают широкий спектр функциональных возможностей.
Испытания сопротивления изоляции, выполненные на реле защиты (фото: canahighvoltage.ca)
Программное обеспечение HMI может быть тесно интегрировано в аппаратную платформу, так что при заказе HMI программное обеспечение на самом деле является вариантом для аппаратного обеспечения.
Конструктор подстанции HMI должен использовать эту техническую статью для определения некоторых важных критериев как для аппаратных, так и программных компонентов HMI, которые должны быть указаны для системы.
- аппаратные средства
- Программного обеспечения
- Экран HMI
- Возможности управления
- Другие особенности
1. Аппаратное обеспечение HMI
Аппаратное обеспечение HMI работает в среде подстанции. Наиболее распространенная проблема, которая должна быть решена, заключается в том, требуется ли коммерческий персональный компьютер, промышленный компьютер, компьютер, подкрепленный подстанцией или сервер.
Выбор любого оборудования, не соответствующего стандарту IEEE Std 1613, требует, чтобы дизайнер предоставлял дополнительные требования к системному дизайну по крайней мере для следующих трех элементов:
- Изоляция компьютера от аккумуляторной батареи подстанции и систем переменного тока с использованием инвертора или другого устройства, которое соответствует стандарту IEEE Std 1613.
- Изоляция портов связи от помех, генерируемых в среде подстанции, с помощью волоконно-оптических приемопередатчиков или другого промежуточного устройства, которое соответствует стандарту IEEE Std 1613.
- Установка систем отопления и охлаждения, которые дистанционно контролируются и предупреждаются, так что температуры, превышающие компьютерную оценку, отображаются дистанционно.
Система управления подстанцией - компьютеры HMI (фото-кредит: processautomationinsights.com)
В качестве опции разработчик может определить, что HMI - это компонент «выбросить», предоставляющий некритические функциональные возможности, которые разработаны таким образом, что их можно «легко» заменить при возникновении сбоя. Этот подход не следует рассматривать, если разработчик полностью не понимает функциональность HMI и процедуры замены.
Вы должны знать, что некоторые операционные системы и программное обеспечение HMI «привязаны» к определенным серийным номерам или моделям аппаратных средств, что затрудняет или невозможно переходить на новую конфигурацию оборудования без сотрудничества и согласия поставщика программного обеспечения.
В зависимости от архитектуры системы, HMI может иметь другие требования, включая, но не ограничиваясь следующим: несколько последовательных портов, несколько сетевых портов, порт IRIG-B для синхронизации времени, требования к монтажу (монтаж в стойку, монтаж на панели, и т. д.), клавиатура, мышь и избыточность.
Современный HMI часто включает мобильные и планшетные версии, а не только настольные.
Эргономичный и стратегически разработанный HMI от Honeywell
Компьютерное устройство отображения также должно быть тщательно отобрано в отношении требований к температуре и электропитанию. Другие спецификации дисплея обычно включают требования к размеру, монтажу и сенсорному экрану.
Вернуться к критериям дизайна HMI ↑
2. Программное обеспечение HMI
Программное обеспечение HMI можно разделить на следующие три категории:
- Программное обеспечение для операционной системы
- Прикладное программное обеспечение, которое включает любое приложение, загруженное на компьютер
- Конфигурационный файл (ы) для настроек, дисплеев и базы данных приложения HMI
Обратите внимание, что компьютер HMI может иметь другие приложения, которые также имеют файлы конфигурации, но спецификация этих приложений и файлов не включена в этот стандарт.
Приложение HMI обычно работает на компьютерах, требующих последней версии Windows, Linux или другой операционной системы. Конструктивные компромиссы могут возникать при выполнении определенных требований. Например, разработчику может потребоваться, чтобы определенная операционная система соответствовала корпоративному стандарту, что может ограничить выбор HMI.
Поведение программного обеспечения операционной системы во время и после сбоев питания может помочь предотвратить неожиданную производительность HMI и должно быть определено до развертывания.
Вернуться к критериям дизайна HMI ↑
3. Экран HMI
Приложение HMI предоставляет серию экранов или окон для мониторинга и управления устройствами подстанций. Дизайнер должен указать либо все, часть, либо дополнительные минимальные требования для этих окон, которые включают по крайней мере следующее:
Требование № 1
Система меню, которая обеспечивает легкий механизм для перемещения между различными окнами с не более чем тремя движениями, такими как щелчки мыши. Это может включать в себя окно главного меню, в котором доступны все или большинство окон, а также панель меню в каждом окне, которая обеспечивает доступ к другим окнам.
До сих пор я видел несколько довольно уродливых конструкций HMI, и я знаю, что инженерам подстанции всегда трудно привыкнуть к этому.
Требование №2
Тревожный сигнализатор, который отображает аварийные сигналы в реальном времени, которые можно сортировать, фильтровать, индивидуально отключать или активировать и отключать на основе нескольких критериев, таких как имя, группа и время сигнала.
HMI реле защиты SEL (фото кредит: novatechweb.com)
Требование № 3
Электрическая одна линия подстанции, которая накладывает сводку состояния и аналоговых точек на представление одной строки. Контроль должен быть возможен из однострочного окна и при необходимости легко отключается. Однако, если отключено, используемая схема включения должна отвечать любым требованиям безопасности.
В окне должно отображаться как минимум следующее:
- Географическая ориентация физического оборудования, включая расположение ручных или электрических выключателей отключения и обхода, трансформаторов тока, СТ, выключателей, конденсаторных батарей, реакторов и трансформаторов
- Состояние и аналоговые данные
- Контроль устройств (при необходимости)
- Теги (если требуется)
- Цветные значения / графика для индикации состояния с напряжением / обесточением
- Уровни напряжения
OSHMI - Открытая подстанция HMI (фото кредит: modosimul.wordpress.com)
Требование № 4
Защита одной линии, которая обычно представляет собой упрощенную электрическую схему. Указаны различные защитные зоны (дистанционная или максимальная токовая защита, дифференциальная защита шины и трансформатора, схемы передачи и т. Д.). Отображаются токовые и потенциальные трансформаторные соединения.
Некоторые схемы защиты включают в себя дополнительные примечания, в которых описываются требования к снятию с эксплуатации оборудования и защитных реле.
Требование № 5
Коммуникационная однострочная линия, которая накладывает сводку состояния и аналоговых точек, связанных с коммуникациями подстанции, на представление всех системных коммуникационных соединений.
Следует показать статистику основных коммуникаций, в том числе:
- Состояние связи,
- Количество успешных и неудачных попыток опроса и попытки контроля на уровне устройства,
- LAN, и
- LAN,
- и т.п.
Требование №6
Кривые окна, отображающие текущие и исторические аналоговые значения (и / или значения состояния) и могут быть настроены пользователем для добавления / удаления аналоговых точек, изменения цветов пера и трендов времени начала и остановки. Должен быть предоставлен метод, позволяющий автоматически передавать эти данные в центральный репозиторий, если он будет доступен.
Требование № 7
Исторический дисплей аварийной сигнализации, который функционирует аналогично окну предупреждения о тревоге. Должен быть предоставлен метод, позволяющий автоматически передавать эти данные в центральный репозиторий, если он будет доступен.
Экран HMI страницы OHL 110 кВ (фото: dacom.ro)
Требование № 8
Возможность ведения журнала подстанций, позволяющая операторам оставлять заметки.
Графика и текст должны быть достаточно большими и цветными, чтобы их можно было видеть с эргономичного расстояния и чтобы выбираемые элементы могли быть выбраны с помощью сенсорного экрана или мыши. Выбор цвета также должен быть задан дизайнером.
4. Возможности управления HMI
Приложение HMI включает в себя возможность управления оборудованием. Дизайнер должен указать, требуется ли управление HMI.
Когда требуются возможности управления, они могут включать в себя комбинацию, по меньшей мере, следующих:
- Клавиши и переключатели (буквенно-цифровые или функциональные или оба)
- Курсор (мышь, трекбол или клавиша).
- Точки Poke (определенные точки выбора управления отображением)
- Выдвижные или всплывающие меню
- Физические переключатели, счетчики, огни и т. Д.
Как минимум, управляющее действие через HMI требует от оператора двух отдельных шагов, чтобы уменьшить вероятность непреднамеренных операций.
Первый шаг - выбрать полевое устройство.
Представлено визуальное подтверждение на HMI, которое дает четкое представление о том, какое устройство было выбрано в системной базе данных. Оператору также должны быть предоставлены опции для выбранного устройства (OPEN / CLOSE, TRIP / CLOSE, RAISE / LOWER, START / STOP, ON / OFF, SET POINT VALUE и т. Д.), А также возможность ОТМЕНЫ действия управления, Выполнение желаемого варианта управления или отмены завершает диалог HMI.
Не требуется, чтобы это действие выполняло полный выбор перед эксплуатацией функциональности вплоть до устройства управления. Соответствующей альтернативой является предотвращение выполнения операции управления, если конечное устройство недоступно для управления (опрос остановлен, устройство отключено, устройство тестируется и т. Д.).
Устройства, которые не позволяют контролировать, не должны отображать диалоговое окно управления.
Дизайнер должен включать в себя требования по маркировке, включая количество тегов (информация, запрет на управление и т. Д.), Какая дополнительная информация требуется (комментарии и количество символов), независимо от того, репликация тегов в главном SCADA и т. Д. Размещение тега на устройство также может быть выполнено путем блокирования контроля от мониторинга путем мониторинга одного или нескольких локальных / удаленных коммутаторов и, возможно, даже управления переключением с удаленного на местное.
Действия управления HMI должны регистрироваться, чтобы однозначно определить, кто выполнял контроль с HMI.
Вернуться к критериям дизайна HMI ↑
5. Другие функции HMI
Приложение HMI, как правило, предоставляет другие функции, включающие генерацию отчетов из любого исторического или реального времени измерения или точки состояния, файлы журналов, ссылки на документацию, файлы справки, чувствительные к контексту, несколько пользователей, несколько уровней безопасности, шаблоны символов, библиотеки символов, поддержка нескольких протоколов, печать и т. д.
В дополнение к программному обеспечению HMI разработчик должен также рассмотреть возможность загрузки других программных приложений на компьютер. Примеры таких приложений включают программное обеспечение, которое настраивает устройства подстанции, отслеживает сетевой трафик, извлекает данные из подстанций, просматривает разные файлы, веб-браузеры и другие приложения, которые могут быть важны для персонала, работающего на подстанции.
Эти приложения могут быть или не быть напрямую связаны в приложении HMI.
Дизайнер должен также учитывать, должны ли файлы фактической конфигурации иметь файлы резервных копий, расположенные на компьютере подстанции, или если файлы должны храниться в другом месте. Из-за наличия, безопасности и избыточности это определение не может быть тривиальным и должно привлекать всех затронутых сторон.
Вернуться к критериям дизайна HMI ↑
Как раньше работал HMI
,Пользовательские интерфейсы на силовых подстанциях впервые начали работать как интерфейс коммутатора. Это была сборка приборов, индикаторов, сигнализаторов, переключателей и связанных с ними аппаратных средств, размещенных на панелях реле или коммутаторе таким образом, чтобы представлять электрическую связь и рабочее состояние подстанции.
Эти устройства были подключены непосредственно к схемам управления и мониторинга энергетического оборудования. Работа оборудования через этот интерфейс обычно ограничивалась операторами или их делегатом.
Тем не менее, время сделало этот интерфейс коммутатора старым и не пригодным для использования больше
,
Вернуться к критериям дизайна HMI ↑
Рекомендации //
- Стандарт IEEE для систем SCADA и автоматизации - IEEE Std C37.1TM-2007 (Покупка от IEEE)
- Системы надзора и сбора данных (SCADA) - Национальная система связи