TwinCAT HMI: سریع‌تر و ساده‌تر با استقلال پلتفرم

آرین کنترل - مرکز تخصصی آموزش پی‌ال‌سی بکهوف (Beckhoff PLC) و اتوماسیون صنعتی (Industrial Automation) توین‌کت ۳ (TwinCAT 3)

انقلاب در طراحی رابط کاربری صنعتی: TwinCAT HMI بر پایه HTML5

مقدمه: نسل جدید رابط‌های کاربری صنعتی

TwinCAT HMI راهکار نوآورانه بکهوف برای طراحی رابط‌های کاربری مدرن صنعتی (Human Machine Interface) است که بر پایه فناوری HTML5 و معماری وب طراحی شده است. این سیستم استقلال کامل از پلتفرم را فراهم می‌کند و امکان نمایش روی انواع دستگاه‌ها از Panel PC تا تبلت و گوشی هوشمند را می‌دهد.

ویژگی‌های کلیدی TwinCAT HMI

طراحی بصری در محیط توسعه یکپارچه

محیط توسعه TwinCAT HMI به طور کامل در Visual Studio یکپارچه شده است و امکان طراحی بصری صفحات HMI را با ابزارهای drag-and-drop فراهم می‌کند. طراحان و برنامه‌نویسان می‌توانند بدون نیاز به دانش عمیق برنامه‌نویسی وب رابط‌های کاربری پیشرفته ایجاد کنند.

نمایش مقادیر آنلاین در حین توسعه

برای امکان نمایش مقادیر آنلاین تا حین توسعه HMI قابل مشاهده باشند، صفحه HMI طراحی‌شده می‌تواند مستقیماً با متغیرهای سیستم انیمیت شود. البته تغییرات در حالت زنده (live mode) نیز امکان‌پذیر است. استفاده از پایگاه داده کد منبع، مانند Team Foundation Server یا Subversion، امکان اتصال تمام داده‌ها را فراهم می‌کند و کار توسعه نرم‌افزار تیمی را ساده‌تر و قابل مدیریت‌تر می‌سازد.

طراحی بر پایه HTML5

استاندارد جهانی برنامه‌نویسی وب مدرن

HTML5 به عنوان استاندارد جهانی در حال رشد در برنامه‌نویسی وب مدرن، فناوری ساده، پرکارایی و در دسترس جهانی برای طراحی صفحات وب فراهم می‌کند. با استفاده و پیشبرد موفق توسط تمام توسعه‌دهندگان عمده صفحات وب و شرکت‌های تکنولوژی تأثیرگذار، HTML5 در کاهش بسیاری از مشکلات قبلی “صفحات وب زنده” نقش کلیدی داشته است.

TwinCAT HMI از HTML5 استفاده می‌کند و به هزاران طراح کمک می‌کند تا صفحات HMI مدرن و ارگونومیک ایجاد کنند و انواع مرورگرها بتوانند این صفحات وب را سریع و آسان نمایش دهند.

---

اتصال و امنیت

ارتباط امن Client-Server

یک سؤال مطرح است: “TwinCAT HMI چگونه می‌تواند با PLC تبادل داده کند؟” پاسخ ساده است: کلاینت، یعنی مرورگر، مستقیماً با سرور HMI ارتباط برقرار می‌کند. استانداردهای آشنا و آزمایش‌شده طولانی‌مدت، مانند HTTPS و Websocket Secure، امنیت از کلاینت تا سرور را تضمین می‌کنند.

سرور HMI، از سوی دیگر، از طریق پروتکل‌های مناسب به کنترلر(های) مربوطه متصل می‌شود. OPC UA، به عنوان مثال، این نوع عملکرد را همراه با مشخصات دستگاه اتوماسیون (ADS) در نرم‌افزار TwinCAT فراهم می‌کند. پروتکل‌های بیشتر، مانند پروتکل‌های اختصاصی صنعت، از جمله BACnet و IEC 61850، با استفاده از افزونه‌های سرور به سادگی قابل پیاده‌سازی هستند.

اتصال چندگانه و توزیع‌شده

کنترلرهای مختلف می‌توانند داده‌های خود را با یک یا چند کلاینت در شبکه محلی تبادل کنند. این کلاینت‌ها می‌توانند روی PC های محلی یا Panel PC ها یا روی دستگاه‌های موبایل مانند تبلت‌ها و گوشی‌های هوشمند اجرا شوند. اتصال امن به سرویس‌های مبتنی بر ابر نیز یکپارچه شده است و امکان نمایش صفحات HMI روی گوشی‌های هوشمند متصل به ماشین از طریق اینترنت را فراهم می‌کند.

---

انعطاف‌پذیری و باز بودن سیستم

گسترش‌پذیری با HTML5

استفاده از HTML5 می‌تواند به عنوان گسترش ساده TwinCAT HMI از طریق صفحات HTML فردی عمل کند. به عنوان مثال، کنترل‌های کاربر پیچیده می‌توانند از کنترل‌های فردی مونتاژ شوند. به این ترتیب، سیستم کاملاً ماژولار و به سادگی قابل گسترش در سمت viewer وجود دارد.

گزینه‌های برنامه‌نویسی متنوع

JavaScript می‌تواند برای منطق کلاینت استفاده شود، اما این تنها گزینه نیست. کسانی که با JavaScript آشنا نیستند می‌توانند از زبان‌های برنامه‌نویسی دیگر نیز استفاده کنند.

معماری مهندسی TwinCAT HMI

ساختار سیستم یکپارچه

معماری مهندسی TwinCAT HMI شامل اجزای کلیدی زیر است:

بخش توسعه (Development):

• Visual Studio به عنوان محیط توسعه اصلی
• TwinCAT HMI Creator برای طراحی رابط کاربری
• HMI Framework برای مدیریت اجزای سیستم
• System Manager برای مدیریت پیکربندی
• Programming Environment یکپارچه با TwinCAT 3

بخش Runtime:

• TwinCAT HMI Server هسته اصلی سیستم
• HMI Server Extension برای قابلیت‌های اضافی
• Alarm Events مدیریت هشدارها و رویدادها
• Recipes مدیریت دستورالعمل‌ها
• Customer Extension توسعه‌های اختصاصی مشتری

بخش Runtime Control:

• Real-time پردازش زمان واقعی
• TcCOM PLC ماژول‌های PLC
• TcCOM C/C++ ماژول‌های برنامه‌نویسی C/C++
• TcCOM Simulink ماژول‌های Simulink
• TcCOM Motion کنترل حرکت
• و ماژول‌های TcCOM دیگر

---

قابلیت‌های ارتباطی پیشرفته

پروتکل‌های ارتباطی

TwinCAT HMI از پروتکل‌های مختلف برای ارتباط استفاده می‌کند:

• HTTP(S) برای ارتباط امن وب
• WebSocket Secure (WS(S)) برای ارتباط دوطرفه
• ADS (Automation Device Specification) برای اتصال داخلی TwinCAT
• TcCOM برای ارتباط بین ماژول‌ها

پشتیبانی از چند کلاینت

سرور TwinCAT HMI قابلیت دسترسی چندین سیستم runtime را پشتیبانی می‌کند و HMI می‌تواند از چندین کلاینت به طور موازی مشاهده و کنترل شود:

انواع کلاینت‌ها:

• Panel PC با TwinCAT HMI Client
• Mobile Device (تبلت و گوشی هوشمند)
• PC های معمولی با مرورگر
• دستگاه‌های مختلف با قابلیت نمایش وب

معماری Multi Runtime:

TwinCAT HMI Server قابلیت اتصال به چندین TwinCAT Runtime را دارد:

• TwinCAT Runtime 1, 2, …, n روی PC های مختلف
• ارتباط از طریق پروتکل ADS و HTTP(S)/WS(S)
• مدیریت یکپارچه تمام سیستم‌های متصل

آموزش تخصصی TwinCAT HMI در آرین کنترل

دوره‌های جامع طراحی رابط کاربری

آرین کنترل به عنوان مرکز تخصصی آموزش بکهوف در ایران، آموزش‌های کاملی در زمینه TwinCAT HMI ارائه می‌دهد:

دوره مقدماتی TwinCAT HMI:

• آشنایی با محیط توسعه Visual Studio و TwinCAT HMI
• طراحی اولین پروژه HMI با ابزارهای drag-and-drop
• اتصال به متغیرهای PLC و نمایش داده‌های زنده
• ایجاد المان‌های بصری و کنترل‌های کاربری

دوره پیشرفته HTML5 و JavaScript:

• برنامه‌نویسی JavaScript برای منطق کلاینت
• استفاده از HTML5 برای ایجاد صفحات سفارشی
• طراحی رابط‌های ریسپانسیو برای دستگاه‌های مختلف
• بهینه‌سازی عملکرد و تست روی پلتفرم‌های متنوع

دوره امنیت و ارتباطات:

• پیکربندی HTTPS و WebSocket Secure
• اتصال امن به سرویس‌های ابری
• مدیریت کاربران و سطوح دسترسی
• عیب‌یابی شبکه و حل مشکلات ارتباطی

خدمات پیاده‌سازی و مشاوره

طراحی سیستم‌های HMI سفارشی:

• تحلیل نیازهای پروژه و انتخاب بهترین راهکار
• طراحی رابط کاربری متناسب با صنعت مشتری
• پیاده‌سازی عملکردهای پیشرفته Alarm و Recipe
• تست و راه‌اندازی سیستم‌های چند کلاینته

مهاجرت از سیستم‌های قدیمی:

• ارزیابی سیستم‌های HMI موجود (WinCC، FactoryTalk و غیره)
• طراحی مسیر مهاجرت به TwinCAT HMI
• حفظ داده‌ها و منطق‌های کنترلی موجود
• آموزش کارکنان برای استفاده از سیستم جدید

تامین کالا و پشتیبانی

لایسنس‌های TwinCAT HMI:

• TwinCAT HMI Server برای سرور اصلی
• TwinCAT HMI Client برای کلاینت‌های Panel PC
• لایسنس‌های توسعه برای تیم‌های برنامه‌نویسی
• قیمت‌گذاری شفاف و تخفیفات ویژه پروژه‌های بزرگ

سخت‌افزارهای سازگار:

• Panel PC های بکهوف بهینه شده برای TwinCAT HMI
• تبلت‌های صنعتی مقاوم و سازگار
• گوشی‌های هوشمند صنعتی برای نظارت از راه دور
• تست سازگاری با دستگاه‌های مختلف

---

مزایای TwinCAT HMI نسبت به راهکارهای سنتی

استقلال از پلتفرم

TwinCAT HMI بر خلاف سیستم‌های HMI سنتی که به سیستم‌عامل یا نرم‌افزار خاص وابسته هستند، استقلال کامل دارد:

• نمایش روی هر مرورگر مدرن
• سازگاری با Windows، Linux، Android، iOS
• عدم نیاز به نصب نرم‌افزار اضافی روی کلاینت‌ها
• به‌روزرسانی متمرکز از سمت سرور

مقیاس‌پذیری بالا

• پشتیبانی از کلاینت‌های نامحدود
• توزیع بار روی چندین سرور
• اتصال به چندین PLC به صورت همزمان
• گسترش آسان برای پروژه‌های بزرگ

هزینه‌های کمتر توسعه

• استفاده از تکنولوژی‌های استاندارد HTML5 و JavaScript
• عدم نیاز به برنامه‌نویسان متخصص HMI
• بازآفرینی کد در پروژه‌های مختلف
• کاهش زمان توسعه با ابزارهای بصری

کاربردهای عملی در صنایع مختلف

صنایع تولیدی

TwinCAT HMI در صنایع تولیدی امکانات زیر را فراهم می‌کند:

• نظارت زنده بر خطوط تولید از هر نقطه کارخانه
• کنترل از راه دور دستگاه‌های تولیدی
• مدیریت Recipe برای محصولات مختلف
• گزارش‌گیری خودکار آمار تولید

صنایع فرآیندی

• نمایش فلوشیت‌های پیچیده فرآیند
• مانیتورینگ پارامترهای حیاتی (دما، فشار، دبی)
• سیستم‌های Alarm پیشرفته برای ایمنی
• کنترل تجهیزات از اتاق کنترل مرکزی

ساختمان‌های هوشمند

• کنترل سیستم‌های HVAC از طریق تبلت
• مدیریت انرژی و بهینه‌سازی مصرف
• کنترل روشنایی و سیستم‌های امنیتی
• نظارت از راه دور برای مدیران ساختمان

نتیجه‌گیری: آینده رابط‌های کاربری صنعتی

TwinCAT HMI نمایانگر آینده رابط‌های کاربری صنعتی است که بر پایه تکنولوژی‌های مدرن وب و معماری باز طراحی شده است. ترکیب قدرت HTML5 با قابلیت‌های پیشرفته TwinCAT امکان ایجاد سیستم‌های HMI منعطف، مقیاس‌پذیر و مقرون‌به‌صرفه را فراهم می‌کند.

آرین کنترل با ارائه آموزش‌های تخصصی و پشتیبانی جامع، همراه قابل اعتمادی برای پیاده‌سازی موفق TwinCAT HMI در پروژه‌های مختلف ایرانی محسوب می‌شود.

انتخاب TwinCAT HMI - گامی هوشمندانه به سوی دیجیتالی‌سازی و مدرن‌سازی سیستم‌های کنترل صنعتی