Kosketusnäytöllä varustetut HML-laitteet sähkönsäästötilalla jatkuvaa käyttöä varten

Tärkeä rooli Kosketusnäyttö HMI:t 24/7-teollisuusympäristöissä

Mahdollistamalla jatkuvan valvonnan säästötoiminnon avulla

Käyttöliittymäkosketusnäytöt varustetaan nykyään ominaisuuksilla, jotka säätävät kirkkautta valaistusolosuhteiden mukaan ja joiden älykkäät leporuokavaliot pitävät näytöt näkyvissä koko vuorokauden ajan säästäen sähköä. Kun liittymiä ei ole käytössä, ne himmenevät automaattisesti tai korostavat ensin tärkeitä varoituksia, jolloin sähkönkulutus laskee noin 30–35 prosenttia, eivätkä käyttäjät menetä tietoa järjestelmän tilasta. Teollisuuden energiankuluttajille, kuten kemiallisille tehtaille, tämä on erityisen tärkeää, koska niissä tarvitaan jatkuva valvonta lämpötiloille ja paineille tuotannon aikana. Pieni vaihtelu voi johtaa suuriin ongelmiin ja kalliiseen korjaustyöhön myöhemmin.

Kestävä muotoilu ja luotettavuus jatkuvassa käytössä

Teollisuuden käyttöliittymien täytyy kestää hyvin kovat olosuhteet, minkä vuoksi valmistajat varustavat ne kovetetulla lasinäytöillä, IP66-suojaluvulla, ja niiden toiminta-alue kattaa lämpötilat -20 celsiusastetta aina 70 celsiusasteeseen saakka. Näillä ominaisuuksilla varmistetaan laitteiden jatkuva ja sileä toiminta myös silloin, kun niitä ravistellaan koko ajan, ne altistuvat kosteudelle tai tomulle, jotka ovat tavallisia ongelmia kaivoksissa ja terästeollisuudessa. Eri teollisuuden aloilla tehtyjen kenttätestien mukaan teollisuuden käyttöliittymät säilyttävät noin 99,4 prosentin käyttöaikan vuoden ajan tyypillisen viiden vuoden käyttöiän aikana. Se on itse asiassa melko vaikuttavaa verrattuna tavalliseen kuluttajalaitekalustoon, jonka luotettavuus jää noin kolme kertaa heikommaksi samanlaisissa olosuhteissa.

Yhdentäminen vuorokauden ympäri toimivaan valmistukseen ja prosessien hallintaan

Kosketusnäyttöiset käyttöliittymät toimivat ohjauskeskuksina, jotka koordinoivat kaiken robottikäsivarsista valmiina oleviin kuljetinhihnoihin ja laadunvarmistukseen anturit automaattisten tuotantolinjastojen alueella. Näillä liittymillä valmistajat voivat säätää eräkokoja tai nopeuttaa tai hidastaa koneiden toimintaa lennossa, mikä on erityisen tärkeää tilaustuotannossa, kuten autoteollisuuden osien valmistuksessa. Koko järjestelmä sopii täydellisesti Industry 4.0 -ajatteluun, jossa reaaliaikaiset vastausajat alle 50 millisekunnin tarkkuudella ovat ratkaisevia turvallisen toiminnan ja mahdollisten onnettomuuksien välillä nopeilla vuorokauden ympäri pyörivillä tuotantolinjoilla.

Tietojen analyysi: 68 % tiloista raportoi vähentäneen seisokkeja 24/7 HMI-järjestelmillä (ARC Advisory Group, 2023)

ARC Advisory Groupin hiljattain julkaiseman raportin mukaan, joka tarkasteli noin 12 000 eri teollista toimipaikkaa eri sektoreilla, tehtaat, jotka ottivat käyttöön edistetyn HMI-tekniikan, saivat vähennettyä odottamattoman tuotannon keskeytymisen noin 22 % joka vuosi. Todellinen hyöty johtuu siitä, miten järjestelmät havaitsevat ongelmat ajoissa – esimerkiksi moottorin laakeroinnin kulumisen merkit voidaan havaita 8–12 tuntia ennen kuin vika esiintyy. Tämä antaa huoltotiimeille runsaasti aikaa puuttua ongelmaan ennen kuin se pahenee. Kun tämä toiminto yhdistetään ennakoivaan analytiikkaan, valmistajat saavuttavat tyypillisesti noin 18 %:n nousun kokonaistuottavuudessa. Tämä vaikutus on erityisen selkeä esimerkiksi lääketehtaan puhdastiloissa, joissa jopa pieni häiriö voi vaarantaa tuhansien dollareiden arvoisia eriä tiukkojen steriilisyysvaatimusten vuoksi.

Kosketusnäyttöisten HMI-järjestelmien energianhallinnan innovaatiot

Dynaaminen jännitteen ja taajuuden säätö energiatehokkuuden parantamiseksi

Nykyiset kosketusnäyttöiset HMI-järjestelmät hyödyntävät tehokkaasti jotain, jota kutsutaan nimellä dynaaminen jännitteen ja taajuuden säätö eli DVFS. Tämä toiminto säätää käytettävän sähkötehon määrää sen mukaan, mitä järjestelmän tulee tehdä kullakin hetkellä. Kun järjestelmässä ei ole paljon toimintaa, sähkönkulutusta voidaan vähentää jopa noin 30 %, mikä pitkäaikaisessa käytössä alentaa huomattavasti sähkönkulutusta. Tämä on erityisen tärkeää tiloille, jotka toimivat vuorokauden ympäri, sillä muuten sähköä kuluu tarpeettomasti vain valvonnan ylläpitämiseen. Esimerkkinä voidaan mainita tehdasalueen valvonta. Tietokoneet, jotka valvovat kuljetinhihnastoja, voivat oikeasti vähentää prosessorin käyttöä työntekijöiden poissa ollessa yövuorossa, mutta silti pysyä tarpeeksi hereillä voidakseen nopeasti siirtyä tehokkaaseen toimintaan, mikäli jotain yhtäkkiä menee vikaan.

Adaptiivinen kirkkaus ja kontekstitietoinen näyttöteknologia

HMIt sisältävät ympäristön valonantureita ja liiketunnistimia, jotka säätävät näytön kirkkautta automaattisesti tai siirtyvät säästötilaan, kun kukaan ei ole lähettyvillä. Viimeisimmän DisplayTech -raportin vuodelta 2024 mukaan yritykset, jotka ovat ottaneet käyttöön nämä älykkäät toiminnot, ovat nähneet näyttölaitteiden energialaskujensa laskevan noin neljänneksen vuosittain. Jotkin edistyneemmät järjestelmät menevät vielä pidemmälle. Ne voivat sammuttaa tarpeettomat taustavalot kirkkaina päivinä tai vähentää näytön kirkkautta, kun työntekijät laittavat turvallisuuslaseja päälle, mikä pitää kaiken luettavana ilman ärsyttävää heijastumista, joka on yleistä tavallisissa teollisuusympäristöissä.

Kestävät näyttöratkaisut ja pienentynyt hiilijalanjälki

Yhä useammat valmistajat siirtyvät nyt kierrätyslasimateriaaleihin ja elohopeattomaan LED-taustavalaiseen, mikä vähentää ympäristövahinkoja tuotteiden koko elinkaaren ajan. Vuoden 2023 Eco Manufacturing Consortiumin raportti osoittaa, että nämä muutokset ovat itse asiassa vähentäneet teollisuuden HMI-laitteiden hiilijalanjälkeä noin 40 prosenttia verrattuna vuoteen 2018. Myös uudet kehitykset energianhallintajärjestelmissä, jotka toimivat hyvin aurinkopaneelien ja muiden vihreiden energiaratkaisujen kanssa, ovat tulossa. Tämä tekee tehtaista helpompi liittää laitteistonsa suoraan puhtaisiin energialähteisiin, ja auttaa heitä saavuttamaan ne yleiset kestävän kehityksen tavoitteet, joista he ovat puhuneet jo vuosia.

Teollisuuden sovellukset, jotka vaativat 24/7 HMI-suorituskykyä

Kosketusnäyttöiset käyttöliittymät ovat tulleet oleelliseksi osaksi teollisuuden aloja, joilla järjestelmävirhe voi johtaa katastrofaalisiin seurauksiin. Kaksi sektoria korostaa erityisesti kovien ja energiatehokkaiden liittymien tarvetta: hiilivetyjen talteenotto ja tarkan annostelun lääketuotanto.

Öljy ja kaasu: Etäseuranta ja toiminnan jatkuvuus

Kosketusnäytöt ja HMI-järjestelmät öljynporauslautoilla ja putkistoverkoissa antavat käyttäjälle välittömän pääsyn paineiden lukemiin, virtausmittauksiin ja laitteiden yleiseen tilaan laajoissa laitoksissa, joiden alueilla on vähän henkilökuntaa. Näytöt toimivat hyvin myös silloin, kun lämpötila vaihtelee pakkasen alapuolelta -40 celsius-asteesta aina 70 celsius-asteen kuumuuteen saakka. Tärkeissä venttiilien ohjauksissa vastusaika pysyy alle 2 millisekunnin, mikä on erittäin tärkeää, sillä hitaampi reaktio saattaisi johtaa vakaviin ympäristövahinkoihin tulevaisuudessa. Kun näyttöjä ei ole aktiivisesti käytössä, energiansäästöominaisuudet alentavat automaattisesti näytön kirkkautta, mutta takaavat samalla datan jatkuvan käsittelyn taustalla. Tällainen yksinkertainen säätö voi vähentää energiankulutusta jopa 30–40 prosenttia normaalin käytön aikana, jolloin täysi kirkkaus ei ole tarpeen.

Lääketuotanto: Tarkkuus ja energiatehokas luotettavuus

Lääketehdaspuhtausalueilla HMIn on täytettävä ISO 14644-1 ilmanlaatustandardit ja samalla seurattava eriä keskeytyksettä. Uudemmat kapasitiiviset kosketusnäytöt toimivat varsin hyvin, vaikka käyttäjällä olisi steriilit pipot, ja niiden tarkkuus on noin 99,9 %. Lisäksi ne kuluttavat vain puolet tehosta verrattuna vanhoihin resistiivisiin malleihin, joita käytimme ennen. Ja totuus on, että energiansäästö tarkoittaa parempaa valvontaa esimerkiksi liofilisaatiokammioissa ja vial-täyttöroboteissa, jotka toimivat jatkuvasti. Puhumme tässä siitä, että vältetään vakavia tappioita, jotka voivat olla jopa 2 miljoonaa dollaria tunnissa, jos jotain menee vikaan biologisen lääkkeen valmistuksen aikana. Älä myöskään unohda mukautuvaa kirkkautta, joka säätää näytön kirkkautta huoneen valaistusolosuhteiden mukaan. Tämä vähentää energiahukkaa – erityisen tärkeää GMP-sertifioiduissa tiloissa, joissa jokainen yksityiskohta ratkaisee.

Suorituskyvyn ja virrankulutuksen tasapainottaminen: viive, reaktioherkkyys ja turvallisuus

Reaaliaikaisen käsittelyn ylläpitäminen matalan virrankulutuksen tiloissa

Teollisuudessa käytettävät kosketusnäyttöiset HMI-järjestelmät onnistuvat vähentämään energiankulutusta hidastamatta toimintaa huomattavasti kiitos teknologisten edistysaskujen, kuten Dynamic Voltage and Frequency Scalingin eli lyhyesti DVFS:n sekä älykkäiden ennakoivien tapahtuma-algoritmien. Numerot kertovat myös mielenkiintoisen asian – tällaiset järjestelmät voivat vähentää virrankulutusta jopa 35 prosenttia, kun ne ovat vain odottamassa tekemättä mitään, ja silti reagoida alle puolen sekunnin kuluessa, mikä on erittäin tärkeää toiminnoissa, joissa ajoitus ratkaisee – ajatellaan esimerkiksi robottihitsausasemia tai tehtaan sisäisten kuljetusnauhojen säätöjä. Tämän mahdollistaa älykäs kontekstiriippuvainen käsittely, joka pitää hätäilmoitukset ja keskeiset ohjaukset toiminnassa, vaikka järjestelmä siirtyisi virransäästötilaan, antaen muille käyttöliittymän osille mahdollisuuden lepää.

Tapaus: 40 % energiankulutuksen väheneminen vailla reaktion ajan heikentämistä autoteollisuuden kokoonpanossa

Yksi suurista autonosien valmistajista asensi älykkäät HMI-näytöt tehdonsa lattialle. Näytöt voivat säätää päivitystiheyttään 1 Hz:stä aina 60 Hz:iin tarpeen mukaan. Kun näyttöjen päivitystiheys synkronoitiin työntekijöiden liikkeiden ja koneiden rytmiin, vuosittainen sähkökulutus laski noin 112 000 dollaria. Tämä on melko vaikuttavaa, kun otetaan huomioon, että kosketusnäytöt reagoivat alle 100 millisekunnissa. Tämän ratkaisun erinomainen toimivuus perustuu erityisiin kondensaattoreihin, jotka aktivoituvat äkillisissä tilanteissa, kuten hätäjarrutuksessa, yhdistettynä tehokkaisiin DC/DC-muuntajiin. Näin ollen energiansäästöjen vaikutus on huomattava ilman, että joudutaan tinkimään tehdasalueen nopeusvaatimuksista.

Kriittinen analyysi: Uhkaavatko aggressiiviset virransäästötilat toiminnallista turvallisuutta?

Viime vuonna ARC Advisory Groupin tekemän tutkimuksen mukaan noin 83 prosenttia teollisuustiloista on huomannut todellisia energiansäästöjä, kun ne ottavat käyttöön nämä edistetyt HMI:n virran säästötilat. On kuitenkin olemassa merkittäviä rajoituksia paikoissa, joissa turvallisuus on erityisen tärkeää. Teollisuus on kehittänyt useita keskeisiä lähestymistapoja ajan myötä. Kun turvallisuusjärjestelmissä tapahtuu jotain vikaa, laitteen on välittömästi palattava täyteen tehotilaan turvavarmuksena. Minkäänlaisten virran säästöasetusten muuttaminen edellyttää useiden tarkistustasojen läpikäymistä estämään valvomattomat säädöt. Useimmat nykyaikaiset ohjauspaneelit näyttävät myös päivitetyt tiedot nykyisestä virran tilasta suoraan pääkäyttöliittymän näytöllä. Jotkin huipputasoiset valmistajat lisäävät jopa erityisiä valvontatoimintoja, jotka ovat yhteensopivia ISO 13849 -standardin kanssa. Näissä järjestelmissä virran säästötoiminnot pysäytetään automaattisesti aina, kun reaaliajat hidastuvat liian paljon turvallisen toiminnan takaamiseksi. Tämä tasapaino kustannusten leikkaamisen ja turvallisuuden ylläpitämisen välillä on edelleen kriittistä valmistavassa teollisuudessa, joka käsittelee päivittäin mahdollisesti vaarallisia prosesseja.

UKK

Mitä ominaisuuksia modernit HMIt tarjoavat energiatehokkuuden parantamiseksi?

Modernit HMIt sisältävät ominaisuuksia, kuten dynaaminen jännitteen ja taajuuden säätö sekä adaptiivinen kirkkaudensäätö, joiden tarkoituksena on säästää energiaa. Näiden avulla järjestelmä voi säätää virrankulutusta reaaliaikaisen tarpeen ja ympäristöolosuhteiden mukaan.

Kuinka HMI-tekniikka parantaa tuotantotehokkuutta teollisuudessa?

Edistynyt HMI-tekniikka parantaa tuotantotehokkuutta mahdollistamalla reaaliaikaisen valvonnan ja hälytykset, vähentämällä lauhdusaikaa ja tukemalla ennakoivaa huoltoa. Tämä johtaa mahdollisten vikojen varhaiseen havaitsemiseen ja tehokkaisiin säätöihin valmistusprosesseissa.

Mikä ovat teollisuuden HMIn tiukkojen virransäästötilojen haasteet?

Päähaaste on varmistaa, ettei virransäästötilat vaaranna käyttöturvallisuutta. Järjestelmien on pystyttävä siirtymään välittömästi takaisin täyteen tehoon, kun turvallisuus on uhattuna, ja kaikkien virrankulutukseen liittyvien asetusten on läpäistävä tiukat varmistusprosessit.