산업 현장에 최적화된 ‘HMI’ 솔루션, 올바른 선택을 위한 핵심 포인트!
HMI란 무엇인가?
HMI는 ‘Human Machine Interface’의 약자로, 사용자가 시스템과 상호간 작용하며 정보를 교환할 수 있게 해주는 디스플레이 장치이다.
이 기술은 자동차, 엔터테인먼트, 전자 제품, 의료 장비, 은행 및 서비스 산업과 같은 다양한 분야에서 널리 사용되고 있다.산업 응용 분야에서 HMI의 주요 기능은 프로그래밍 가능한 로직 컨트롤러(PLC), 가변 주파수 드라이브(VFD), 미터(meter) 등 사람과 생산 장비 간의 실시간 정보 교환이다. HMI스크린은 터치스크린, 키보드 또는 마우스와 같은 입력 장치를 통해 데이터를 표시하고 시각적 피드백을 제공하여 작동 명령을 실행한다.
HMI는 인더스트리 4.0에서 어떻게 사용되나?
인더스트리 4.0 및 IIoT의 등장은 ‘자동화’에서 ‘지능적 자동화’로의 전환을 이끌어 내어 글로벌 지능형 제조 혁명을 가져왔다. 스마트 공장의 생산 라인에서는 다양한 센서가 제조 장비에 내장되어 제품 품질을 자동으로 확인하고 장치 데이터를 캡처한다. 이 때 HMI 장치는 데이터를 집계하고 정보를 간단하게 처리하여 더 효율적이고 생산적인 시스템을 구축한다.
클라우드 응용프로그램과 지능형 제조의 발전으로 인해, 공장 관리 및 생산 결정은 더욱 시각화된 제어 플랫폼에 의존하게 됐다. HMI는 데이터를 간단 하게 시각화하여 사용자가 한눈에 이해할 수 있도록 도와준다.
이를 통해 인더스트리 4.0의 변형은 IT와 OT시스템 통합으로 MES나 ERP시스템의 관리 데이터와 제조 장비의 생산 데이터를 공유 및 사용하여 더 유연하고 효율적인 생산 공정을 구축하는데 기여하고 있다. HMI 장치는 기계 모니터링의 역할 뿐만 아니라 IT 및 OT 시스템 간의 데이터 처리 및 전송 허브 역할도 수행하여 인더스트리 4.0 시대에 더욱 중요한 역할을 하고 있다.
올바른 HMI 솔루션을 찾기 위한 체크리스트
∨운영 환경 조건
∨데이터 처리 요구 사항
∨연결성 및 데이터 보안
∨확장성 및 유연성
∨운영 체제 및 소프트웨어
∨사용자 요구 사항
운영 환경 조건
작동 온도: 극한 환경에 건설된 공장이나 큰 온도 변화에 노출된 응용 분야의 경우, 넓은 작동 온도 범위를 갖는 HMI는 안정성을 보장한다.
방수 요건: 일반적으로 음식 및 음료 제조, 의료 산업과 같이 위생 및 청결 기준이 높은 응용 분야에서는 방수 HMI 가 필요하다. HMI의 방수 등급은 외부 물체(도구, 먼지 등) 및 습기에 대한 보호 정도에 따라 IP 등급(Ingress Protection Rating)으로 분류된다.
방폭 요건: 유전 시추, 펌프 스테이션 모니터링, 화학 공장, 제약 공장, 석유 파이프라인 모니터링, 탱크 저장 모니 터링, 그리고 연료 스테이션 관리와 같은 위험한 분야에는 C1D2 및 ATEX와 같은 폭발 방지 인증을 갖춘HMI가 필요하다.
데이터 처리 요구 사항
빅데이터나 고해상도 이미지를 처리하는 어플리케이션에서는 고성능 컴퓨팅 파워를 갖춘 HMI가 필요하다. 예를 들어 음식 및 음료 산업의 품질 관리 프로세스에서 사용되는 결함 검사, 전자 제조에서 사용되는 데이터 및이미지 계산, 그리고 공공 장소에서 근무하는 사람들을 위한 얼굴 인식 기술 등이 이에 해당된다.
연결성 및 데이터 보안
지능형 제조 환경에서는 더 높은 데이터 복잡성과 대량의 데이터를 처리하기 위해 더 많은 제어 기능이 필요하다. HMI는 PLC간 데이터 전송의 안정성과 즉각성을 보장하기 위해 새로운 세대의 통신 프로토콜을 지원해야한다. 또한, 디지털 변환 전략을 구축할 때는 빅데이터 분석이 중요한 자산이므로 이를 위한 데이터 수집이 필수적이다.
또한 HMI는 Ethernet 또는 Wi-Fi를 통한 데이터 전송을 위해 PC 또는 센서와 강력한 연결성을 제공하며, SCADA와 같은 모니터링 프로그램 및 데이터 수집 시스템과 연동할 수 있어야 한다. 또한, 모든 공장 정보가 디지털화되어야 하므로 데이터 보안은 고려해야할 사안이다. TPM(Trusted Platform Module)이 장착된산업용 패널 PC 를 선택하면 펌웨어 및 랜섬웨어 공격에 대한 보안을 강화할 수 있는 한가지 방법이다.
확장성 및 유연성
산업용 IoT 솔루션을 개발하는 과정에서 점점 더 많은 센서가 배치되고 데이터 처리 요구가 상대적으로 높아지므로 HMI 솔루션의 확장성과 유연성에 투자하는 것이 중요하다. 일부 패널 PC는 향후 고급 데이터 처리 성능을 실현하기 위한 메모리 업그레이드를 허용하는 추가 슬롯이 장착 되어 있다. 또 다른 고려해야 할 옵션은 모듈러 패널 PC이다.
운영 체제 및 소프트웨어
HMI 시각화 프로그램과 인터페이스 설계는 사용자 경험에 직접적인 영향을 미치므로 프로그래밍 소프트웨어 선호도를 고려할 필요가 있다. 내장 앱이나 HMI 소프트웨어가 탑재된 산업용 패널 PC 솔루션도 가치 있는 선택지이다. 예를 들어 Advantech은 자체 개발한 HMI 소프트웨어와 통합된 TPC/PPC 시리즈 전용 소프트웨어 번들을 제공한다. HMINavi 는 PLC 연결 및 데이터 시각화가 용이하도록 지원하며, WISE-IoTSuite/AppHub 웹 기반 솔루션은 원격 장치 관리를 용이하게 한다.
사용자 요구 사항
화면 크기: HMI 화면 크기는 고려해야 할 요소 중 하나이다. 일반적으로 작은 화면 크기의 HMI는 단일 기계 제어에 사용되고, 중간 크기의 HMI 화면은 시설 관리 및 MES 시스템에 연결된다. 그리고 대형 HMI 화면은 제어실에서의 원격 관리에 적합하다. 그러나 스마트 애플 리케이션의 경우 데이터 시각화가 필요하기 때문에 더 높은 해상 도와 16:9 측면 비율을 갖춘 대형 HMI 화면이 주류가 되고 있다.
터치 스크린 유형: HMI 터치 스크린 유형의 선택은 사용자의 요구에 따라 달라진다. 줌, 드래그, 스와이프 및 핀치 터치 스크린 제스처와 같은 정밀하고 정확한 멀티터치 기능이 필요한 경우 정전 식(P-CAP) 제어 터치 스크린 유형이 이상적이다. 만약 작업자가 장갑을 착용해야 하는 경우에는 감압식 터치 스크린(RTS) 유형이 선호된다.
물리적 버튼: 특정 사용자 요구를 충족하려면 여전히 물리적 버튼이 있는 HMI가 필요하다. 버튼 기반 HMI와 달리 터치스크린 HMI는 터치 명령에 대한 촉각 피드백을 제공하지 않는데, 촉각 피드백이 없으면 사용자가 명령을 터치할 때 키 누름을 확인하지 못할 수 있으므로 시각 장애가 있는 사용자에게 특히 중요하다.
또한 물리적 버튼은 햇빛 아래에서 그래픽 화면이 바뀌거나, 움직 이거나 불분명한 물체를 구분하기 어렵고, 중요한 작업을수행할 때 화면을 봐야 하는 등 터치스크린 HMI를 사용할 때 발생하는 문제를 해결하는 데 도움이 된다.
어드밴텍의 SPC-800 시리즈는 최신 트렌드인 터치스크린 인터페이스와 몇 개의 물리적 버튼을 결합한 산업용 HMI이다. SPC-800은 물리적 버튼에 대한 사용자의 요구를 충족하는 동시에 보다 효율적인 작동을 위한 터치스크 린을 제공하여 두 가지 인터페이스 유형을 통합하여 최적의 작동 안정성과 효율적인 처리를 보장한다.
자료제공: Advantech(www.advantech.com)
