PHƯƠNG PHÁP LẬP TRÌNH MÀN HÌNH HMI

• Tất các các hệ thống thống dây chuyền, máy móc từ đơn giản đến phức tạp đều cần thiết sử dụng các giao diện đồ họa để truyền tải thông tin tới vận hành viên. Nhìn chung, đây chính là đầu mối trọng yếu hiển thị dữ liệu vận hành. Sự rõ ràng của màn hình hiển thị có thể quyết định chất lượng hoạt động của nhà máy . Thông tin hiển thị không đầy đủ sẽ gây kém hiệu quả trong hoạt động, và thâm chí có thể gây nguy hiểm cho toàn nhà máy.

• Mức độ rõ ràng trong hiển thị có tầm quan trọng gấp đôi khi vận hành viên phải quản lý nhiều màn hình và mỗi màn hình có chức năng, nhiệm vụ khác nhau và các màn hình đó không phải của một nhà cung cấp.

• Mức độ rõ ràng trong hiển thị có tầm quan trọng gấp đôi khi vận hành viên phải quản lý nhiều màn hình và mỗi màn hình có chức năng, nhiệm vụ khác nhau và các màn hình đó không phải của một nhà cung cấp.

• Một vấn đề khác cũng cần chú ý là vận hành viên quan sát màn hình không giống như người thiết kế ngồi trực tiếp trước màn hình, mà trái lại họ quan sát nó từ xa, thậm chí từ phòng này sang phòng khác.

- Vậy, làm thế nào để có được các HMI thân thiện với người sử dụng và mang lại hiệu quả hoạt động?
- Trước khi quyết định đặt các tác vụ lên màn hình  cần hiểu rõ về màu sắc cho từng loại. Màu sắc là công cụ hữu ích giúp vận hành viên tăng khả năng quan sát đối với các dữ liệu quan trọng. Nếu sử dụng màu quá nhạt đối với các nút biểu tượng cho trường hợp khẩn cấp, sẽ không thu hút được sự chú ý của vận hành viên. Còn nếu sử dụng màu sắc sặc sỡ cho nhiều loại nút sẽ gây ra tình trạng lộn xộn hoặc quá tải thông tin.
- Thị giác của chúng ta rất nhạy cảm với các màu gốc như đỏ, xanh và xanh sáng, còn các màu xanh còn lại ít nhạy cảm hơn. Đó là lý do tại sao những đường kẻ mảnh màu xanh lại khó quan sát. Nên tránh dùng màu xanh cho các nút/ biểu tượng nhỏ, nhưng nó lại rất tốt nếu sử dụng làm màu nền.

2. CÁCH THIẾT KẾ  MÀN HÌNH CƠ BẢN

     Trước khi thiết kế bất kỳ giao diện nào bạn cần phải hiểu rõ nhu cầu sử dụng của vận hành viên. Bước này rất hữu ích cho việc thiết kế. Nhìn chung, cách người sử dụng lướt màn hình giống như cách họ đọc một trang báo. Họ sẽ lướt từ trái sang phải và từ trên xuống dưới màn hình
     Do vậy, người thiết kế cần phải đảm bảo thiết kế các hạng mục quan trọng phải ở trong “tầm quét” của nhân viên vận hành.

* Màu nền , font chữ , màu chữ
+  Màu nền: Sử dụng màu trắng hoặc gam màu xanh nhạt
+ Font chữ : Sử dụng Font chữ  'Times New Roman'  in hoa, kích thước cân đối so với trang màn hình. Các tác vụ cùng loại chọn cỡ chữ bằng nhau và nếu theo hàng dọc thì căn cùng về bên trái, theo hàng ngang căn giữa
          
+  Logo khách hàng đặt bên trên góc trái
+  Logo nhà thiết kế đặt bên trên góc phải
+  Ở giữa viết tên hệ thống máy: chữ hoa cỡ chữ đủ to và cân đối tùy theo kích thước màn hình là 5 inchs , 7 inchs hay 10 inchs , màu chữ đen nền màu xanh.


+ Hàng tiếp theo sẽ chứa các thông tin chính của mã hàng sản xuất từ trái qua phải sẽ là các thông tin: Mã sản xuất  -  Thông tin báo lỗi - Các bộ thông số chính và số sản phẩm. Các số liệu hiển thị cố định để màu đen, in hoa, cỡ chữ cùng nhau trên một hàng . Các số liệu thay đổi như: Mã hàng, nội dung hiển thị lỗi , số sản phẩm ... để màu đỏ ( khác màu so với các thông tin cố định), in hoa, cỡ chữ cùng nhau trên một hàng  

  * Mô hình tổng thể: 
+ Mô hình tổng thể phải được thiết kế một cách cân đối không lệch lộn xộn  phân bố mô hình khu vực dày quá, thưa quá,  to quá, nhỏ quá. Các thiết bị ưu tiên dùng thư viện có sẵn của phần mềm.
+  Tông màu của các thiết bị đảm bảo đồng đều cùng tông màu các trạng thái ON- OFF, không lẫn với màu nền . Chuyển trạng thái của các thiết bị phải có sự đồng đều VD : Đỏ là trạng thái OFF - Xanh là trạng thái ON và phải rõ ràng không được chọn các màu trạng thái gần giống nhau VD: OFF là màu xanh nhạt - ON là màu xanh đậm .
+ Các thiết bị đầu vào VD như cảm biến kí hiệu cùng hình dạng  chủng loại, các đầu vào phải cùng kích thước  .
- Đầu vào
   : VD Hình tròn là thiết bị đầu vào  OFF màu đỏ, ON màu xanh
- Đầu ra
Đối với các thiết bị phần tử có sẵn trong thư viện như động cơ, xi lanh... có trong thư viện thì sử dụng thư viện thiết bị và phải lựa chọn loại đồng gam màu. Trạng thái OFF ( tĩnh) - ON (sử dụng trạng thái nhấp nháy của thiết bị)
Đối với các thiết bị không có hoặc không thể hiện được trạng thái trên màn hình thì dùng thư viện tượng trưng cho thiết bị đó
  : VD hình vuông là thiết bị đầu ra cho các thiết bị tượng trưng ( phải khác để phân biệt với thiết bị đầu vào là hình tròn ) và cùng phải  cùng thái màu OFF màu đỏ, ON màu xanh
    Cần có chú thích màu  OFF-ON cho các trạng thái ở góc màn hình    
3. THIẾT KẾ CHI TIẾT CÁC PHẦN TỬ TRÊN HMI

 3.1. Nút ấn - Công tắc:
-Nút ấn công tắc phải cùng tông màu với màn hình , cân đối vuông vắn không lẫn với các trạng thái, kích thước phải cân đối so với màn hình. Khi thiết kế phải sử dụng 1 loại công tắc nút ấn cho xuyên suốt các màn hình . Trạng thái OFF - ON phải thể hiện được rõ ràng và không bị lẫn với các trạng thái khác.  Có thể có trạng thái phản hồi của thiết bị ngay cạnh nút ấn.
-Font chữ nằm trong nút ấn công tắc màu đen in hoa cỡ chữ phải vừa không quá to quá nhỏ, không được lẫn hoặc màu gần tương tự với  màu nền , trạng thái ON trạng thái OFF.
VD tham khảo:  Chọn nút ấn màu trắng viền đen khác với màu xanh - đỏ (trạng thái ON OFF )
Trạng thái OFF viền màu trắng => Kèm theo trạng thái phản hồi màu xanh bên cạnh nút ấn
Trạng thái ON viền đổi màu đen => Kèm theo trạng thái phản hồi màu đỏ bên cạnh nút ấn
 OFF :                                  ON:    
Đối với nhiều nút ấn: Bố trí giống nhau, chữ căn cùng về bên trái

     Đối với  các hàng bố trí  đều nhau. VD  Đối với cột điều khiển không cân đối thì cần phải cho các ô dự phòng cho cân đối chứ không để trắng

3.2. Cài đặt- Hiển thị:

Định dạng dữ liệu cài đặt hoặc hiển thị: Cần biết được dải dữ liệu hiển thị lớn nhất và nhỏ nhất để quyết định số kí tự cần đặt lên màn hình để tránh hiển thị thừa hay thiếu dữ liệu.
VD:  Đối với ô     => Dữ liệu hiển thị để màu đỏ , thời gian dự kiến không  quá  999 s và không có dấu thập phân vì vậy sẽ để dữ liệu là 3 ký tự
       Đối với ô => Dữ liệu  cài đặt để màu xanh , chiều dài cài đặt không quá 99.9mm nên sẽ đặt 3 ký tự và sau dấu phẩy một đơn vị  
Bố cục màn hình chính: bao gồm
+ Logo khách hàng- Logo Bảo An-Tên máy-  Cửa sổ báo lỗi - Bộ thông số chính - Hiển thị thông tin chính như loại sản phẩm, năng suất, thời gian , số sản phẩm
+ Mô hình tổng thể máy, dây chuyền
+ Các tác vụ phục vụ cho việc chạy tự động của máy, các đèn báo hiệu trạng thái của máy
+ Các nút ấn chuyển trang: Một hệ thống sẽ có 5 trang chính sau - TRANG CHỦ -BẰNG TAY - CÀI ĐẶT - LỖI - HƯỚNG DẪN.

4. CÁC TRANG MÀN HÌNH CƠ BẢN CỦA MỘT HMI CẦN CÓ

Các trang màn hình cần thiết : TRANG CHỦ, BẰNG TAY, CÀI ĐẶT, BÁO LỖI, HƯỚNG DẪN
4.1. Trang chủ:
Chứa mô hình tổng quan của máy,  thông tin chính của máy, và các nút điều khiển tự động, các thông số thay đổi nhanh như: Cài đặt số sản phẩm, RESET lỗi, Xóa sản phẩm...
4.2. Bằng tay:
Có thể chứa một hay nhiều trang.  Chứa các nút ấn điều khiển bằng tay, phải có đèn tín hiệu phản hồi của thiết bị

4.3. Màn hình cài đặt:
Việc cài đặt bao gồm 3 loại thông số:
+ Thông số chạy : Là thông số hiệu chỉnh cần thiết để thay đổi trong quá trình vận hành mà không bị ảnh hưởng lớn đến hệ thống, đối tượng dành cho người vận hành. Thông số này sẽ không cần thiết phải cài đặt mật khẩu
+ Thông số cài đặt: Là thông số chạy của một sản phẩm như mã hiệu, hình dáng, kích thước, chiều dài , số lượng, thời gian, khối lượng, vận tốc ... Thông số này liên quan trực tiếp đến chất lượng sản xuất => Vì vậy người vận hành chỉ được phép xem và chọn mã sản phẩm đã cài đặt sẵn. Người được phép thay đổi là QA để đưa ra bộ thông số phù hợp. => Như vậy cần cài đặt mật khẩu cấp độ 1 cho thông số cài đặt
+ Thông số hệ thống: Là thông số để hiệu chỉnh máy liên quan đến độ chính xác của máy, độ ổn định của máy, tốc độ lớn nhất , nhỏ nhất của máy... Thông số này không được phép điều chỉnh vì nó sẽ gây ra sai số mất ổn định của máy => Cả công nhân vận hành và QA cũng không được thay đổi mà chỉ có những người am hiểu kĩ thuật thực sự về máy thuộc về nhà sản xuất máy. Như vậy cần cài đặt mật khẩu cấp độ 2 cho thông số máy.

Màn hình cài đặt

Màn hình cài đặt bảo mật cấp độ 1

Màn hình cài đặt bảo mật cấp độ 2

4.4. Màn hình báo lỗi và cảnh báo
Bao gồm:
+ Cảnh báo: Là trạng thái dự đoán lỗi của máy đưa ra trước khi có lỗi mục đích để người vận hành kịp thời hành động để tránh xảy ra lỗi. Các trạng thái cảnh báo cần hiển thị lên màn hình cảnh báo đèn còi cho người vận hành biết. Cảnh báo có thể tạm dừng máy hoặc không dừng máy.
+ Lỗi liên quan đến chất lượng sản phẩm như: Nhiệt độ quá cao, quá thấp, chiều dài, áp suất, thời gian... vượt quá bảng tiêu chuẩn đặt trước => Lỗi này có thể dừng máy .
+ Lỗi máy: Quá tải động cơ, vượt quá hành trình, hỏng cảm biến ... => Các lỗi này thuộc về nhóm lỗi dừng khẩn cấp máy
+ Lỗi do người dùng: Có thể do tác động kích hoạt chế độ dừng khẩn cấp hoặc thuộc các chế độ bảo vệ khi người vận hành đi vào các khu vực cảm biến vùng, khu vự nguy hiểm...
=>  Thiết kế màn hình báo lỗi có thể liệt kê lỗi hoặc đối với các màn hình cao cấp hơn có thể dùng bảng liệt kê lỗi và lịch sử báo lỗi đi kèm.
- Nguyên tắc khi cảnh báo lỗi nếu có còi báo và đèn thì cần có nút tắt còi và xóa lỗi . Khi chưa giải trừ được lỗi người vận hành có thể tắt còi để tránh ồn. Khi đã giải trừ đươc lỗi
- Nguyên tắc khi lỗi dừng máy cần có nút xóa lỗi và bấm khởi động lại máy mới chạy tiếp

Màn hình báo lỗi

4.5 . Màn hình hướng dẫn
Cần thiết phải xây dựng một màn hình để hướng dẫn khắc phục lỗi hoặc màn hình hướng dẫn vận hành máy.
Màn hình khắc phục bao gồm 4 cột: Mã lỗi - Tên lỗi- Nguyên nhân và cách khắc phục lỗi

4.6. Màn hình I/O PLC
Mục đích: Hỗ trợ kiểm tra và sửa chữa máy
Tên đầu vào đầu ra tương ứng cần đúng so với bản vẽ nguyên lý