Interfejsy HMI (ang. Human-Machine Interface) to sposób komunikacji pośredniczącej między człowiekiem a maszyną, czy też procesem produkcyjnym. Może to więc być klawiatura, panel z przełącznikami i wskaźnikami czy monitor. Współcześnie jednak panel HMI kojarzy się najczęściej z ekranem z panelem dotykowym, który w zależności od tego w jakich warunkach ma pracować, obejmuje odpowiednią ochronę przed czynnikami środowiskowymi. Poprzez takie panele można łatwo sterować maszyną, odczytać aktualne parametry pracy czy też uzyskać informacje o błędach.
Ostatnio do katalogu sklepu Kamami.pl trafił dość interesujący produkt w tej kategorii. Jest to moduł HMI DMG48270C043 firmy DWIN z wyświetlaczem LCD TFT o przekątnej 4,3”. Wyświetlacz ma rozdzielczość 480×272 px i wyposażono go w pojemnościowy panel dotykowy. Komunikuje się z hostem poprzez interfejs UART.
Rys. 1. Moduł HMI DMG48270C043 z wyświetlaczem LCD TFT
Moduł DMG48270C043 z wyświetlaczem 4,3″
Rolę sterownika modułu odgrywa wyspecjalizowany układ T5L0, który ma za zadanie ogólną obsługę płytki i komunikację z otoczeniem. Układ jest autorskim produktem firmy DWIN i niestety nie znajdziemy o nim zbyt wielu informacji w sieci. Dokumentacja podaje, że układ scalony zawiera też pamięć NOR Flash o pojemności 1 MB z czego połowa jest przeznaczona do przechowywania danych użytkownika. Moduł zawiera też zewnętrzną pamięć NOR Flash o pojemności 8 MB. Dokumentacja podaje, że obie pamięci powinny przetrwać co najmniej 100 000 cykli zapisu.
Rys. 2. Rozstawienie elementów modułu HMI.
Ponadto moduł zawiera także slot na karty SD oraz interfejs użytkownika wyprowadzony na port goldpin oraz na złącze FFC 1,0 mm. Interfejs zawiera zasilanie oraz port szeregowy. Płytka zawiera także złącze na taśmy RGB oraz TP, który pozwala na kontrolę ekranu i panelu dotykowego. Udostępniono również interfejs PGT05 (podobny do JTAG), który w razie awarii pozwala zaktualizować jądro systemu DGUS.
Całość jest zasilana napięciem 5 V i pobiera do 210 mA prądu. Ma wymiary 106,5 x 68,3 mm i jest dostępna w wersji komercyjnej, czyli bez szczególnego wzmocnienia niezbędnego w systemach przemysłowych. Mimo to sprawdzi się m.in. jako panel do obsługi urządzenia przez użytkownika np. na liniach produkcyjnych.
Model jest dostępny jako sam panel HMI oraz wraz z zestawem akcesoriów. W skład zestawu, oprócz samego panelu, wchodzi moduł HDL662B, czyli konwerter ze złącza UART modułu na USB, dość nietypowy przewód USB-A na USB-A, karta pamięci SD, taśma FFC oraz złącze FFC do przylutowania.
Rys. 3. Dodatkowe wyposażenie modułu HMI
Rys. 4. Moduł HMI z uruchomionym programem demonstracyjnym
Programowanie modułu
Do tworzenia interfejsów graficznych można wykorzystać środowisko DWIN DGUS w aktualnej wersji 7.641. Koncepcja tworzenia interfejsu w tym środowisku jest trochę inna niż w konkurencyjnych programach, gdzie jesteśmy w stanie rozmieścić gotowe elementy funkcyjne, takie jak przyciski, pola tekstowe czy wskaźniki. Tutaj mamy do czynienia z sytuacją, gdzie pola funkcyjne są nakładane na gotowe grafiki. Jest to oczywiście trudniejsze, ale daje duże możliwości kreowania wyglądu interfejsu, gdyż można go w całości zaprojektować w edytorze grafiki.
Środowisko zawiera też dodatki takie jak generatory fontów, ikon, plików WAV czy konfiguracji wyświetlacza. Warto pamiętać, że wygenerowanie konfiguracji jest niezbędne do uruchomienia interfejsu na wyświetlaczu. Obejmuje to także symulator pracy wyświetlacza, co pozwala łatwo sprawdzić czy wygenerowany interfejs działa w praktyce. Gotowy projekt można wgrać na kartę SD i w ten sposób przenieść do modułu HMI.
Na stronie producenta można znaleźć wiele materiałów, które opisują sposób pracy z panelem HMI. Szczególnie warto zwrócić uwagę na opis protokołu komunikacyjnego UART, co pozwoli zaimplementować komunikację pomiędzy modułem a hostem. Interesujący jest także kurs wideo prezentujący obsługę DWIN DGUS tool. Kurs został opracowany przez inżynierów firmy DWIN i można go znaleźć na portalu YouTube.
Podsumowanie
Panele HMI firmy DWIN są pewną alternatywą dla tradycyjnych paneli HMI. Dzięki ciekawej i nietypowej koncepcji tworzenia paneli pozwala na bardzo szerokie możliwości kreowania interfejsów graficznych, choć wymaga to trochę więcej pracy niż tradycyjnie. Pewnym problemem może być komunikacja UART/RS-232, co może sprawiać problemy podczas łączenia z sterownikami przemysłowymi (chociaż np. do sterowników Siemens można dokupić moduł CM 1241, który pozwala podłączyć układ przez RS-232). Oczywiście w zamian za to można bezproblemowo podłączyć moduł do komputerów, modułów SoM czy mikrokontrolerów.
