מסך מפעיל: לראות את התהליך
🎯 מטרות למידה
בסוף הפרק תוכלו:
- להסביר מהו מסך מפעיל ומה ההבדל בינו לבין מערכת בקרה ממוחשבת.
- לבנות טבלת תגיות שמקשרת בין המסך לבין כתובות הבקר.
- לשנות סולם כך שלחצן במסך יפעל לצד לחצן בלוח.
- לבנות התראה שנשארת עד שהמפעיל מאשר אותה.
- לתכנן מסך לפי עקרונות של מסך ברור ושקט.
❓ שאלת פתיחה
בחדר הבקרה של מתקן מים, המפעיל רואה מסך עם עשרות משאבות. מאה נוריות מהבהבות בצבעים שונים.
איך המפעיל ימצא את התקלה האחת שחשובה עכשיו? ומה צריך לקרות בבקר כשהוא לוחץ על "הפעלה" במסך?
ידע נדרש
- פרק 2: אזורי הזיכרון ותקשורת.
- פרקים 5 עד 12: הסולמות שנשלוט בהם מהמסך.
ציוד וזמן
| ציוד | כמות |
|---|---|
| בקר אומרון ומסך מפעיל, או תוכנת סימולציה של מסך | 1 |
| כבל רשת או מתג רשת | 1 |
| מחשב עם תוכנת התכנות של המסך | 1 |
⏱️ זמן מומלץ: ארבעה שיעורים.
- לחצן עצירה במסך לא מחליף לחצן עצירה פיזי. עצירת חירום תמיד בחומרה.
- מסך יכול לקפוא או לאבד תקשורת. המכונה צריכה להמשיך להיות בטוחה גם בלעדיו.
13.1 מה המסך עושה
מסך המפעיל מתחבר לבקר ברשת, וקורא וכותב כתובות בזיכרון הבקר. הוא לא מחליף את הבקר: התוכנית עדיין רצה בבקר. המסך הוא חלון ולוח לחצנים.
| מסך מפעיל | מערכת בקרה ממוחשבת | |
|---|---|---|
| איפה | על דלת הלוח, ליד המכונה | בחדר בקרה, מחשב אחד לכל המפעל |
| כמה בקרים | בדרך כלל בקר אחד | עשרות בקרים |
| מה עוד | תצוגה ולחצנים | גם היסטוריה, גרפים, דוחות וגישה מרחוק |
מסך מפעיל (HMI) הוא מסך מגע מקומי שמציג את מצב המכונה ומקבל פקודות. מערכת בקרה ממוחשבת (SCADA) מרכזת מידע מהרבה בקרים במחשב אחד. בסימולטורים באתר, החלק שמציג את התהליך הוא מסך כזה.
13.2 תגיות: החיבור בין המסך לבקר
כל אובייקט במסך מקושר לתגית: שם, כתובת בבקר, וסוג. נורית במסך קוראת ביט. לחצן במסך כותב ביט. תצוגה מספרית קוראת מילה מזיכרון הנתונים.
| תגית | כתובת | סוג | במסך |
|---|---|---|---|
| Motor | 100.00 | ביט, קריאה | סמל המנוע: אפור עומד, ירוק עובד |
| Fault | 0.00 | ביט, קריאה | התראת עומס יתר |
| HMI_Start | W10.00 | ביט, כתיבה רגעית | לחצן הפעלה |
| HMI_Stop | W10.01 | ביט, כתיבה רגעית | לחצן עצירה |
| Level | D100 | מספר, קריאה | פס מפלס באחוזים |
לחצן במסך כותב לביט עבודה, לא למבוא. את המבואות 0.00, 0.01 הבקר כותב בעצמו בכל סריקה, לפי ההדקים. אם המסך יכתוב ל-0.02, הבקר ידרוס את זה מיד. לכן לכל לחצן במסך מקצים ביט W משלו.
לחצן ההפעלה של המסך במקביל ללחצן הפיזי ("או"). לחצן העצירה של המסך בטור לעצירה הפיזית ("וגם"). הלחצן במסך מוגדר כרגעי: הביט דולק רק כל עוד נוגעים בו.
13.3 התראות
התראה טובה נשארת גם אחרי שהתקלה נעלמה, עד שהמפעיל מאשר שראה אותה. אחרת, תקלה רגעית בלילה נעלמת לפני שמישהו שם לב.
| שלב | מה המפעיל רואה |
|---|---|
| תקלה פעילה, לא אושרה | שורה אדומה מהבהבת ברשימת ההתראות |
| תקלה פעילה, אושרה | שורה אדומה קבועה |
| תקלה חלפה, לא אושרה | שורה צהובה: קרה משהו, תבדוק |
| תקלה חלפה ואושרה | ההתראה יורדת מהרשימה, ונשמרת בהיסטוריה |
בכל התראה מציגים: שעה, מה קרה במילים פשוטות, איפה, ומה עושים. "תקלה 17" לא עוזרת. "הגנה תרמית של מסוע 2 הופעלה, בדוק עומס על המסוע" עוזרת.
אם יש עשרות התראות בבת אחת, המפעיל מפספס את החשובה. מגדירים עדיפות לכל התראה, ומציגים קודם את הדחופות.
13.4 עקרונות לתכנון מסך
כן
- רקע אפור ובהיר, טקסט כהה.
- צבע רק למצב חריג: אדום לתקלה, צהוב לאזהרה.
- אותו צבע תמיד אומר אותו דבר, בכל המסכים.
- המידע החשוב למעלה ובגדול.
- מספרים עם יחידות: 52%, 12.4 אמפר.
- שרטוט פשוט של התהליך, באותו סדר כמו בשטח.
לא
- תמונות תלת-ממד וצבעים חזקים לכל דבר.
- אנימציות שזזות כל הזמן.
- ירוק ואדום כדי להבדיל רק ביניהם: חלק מהאנשים לא מבחינים בהם.
- לחצנים קטנים וצפופים.
- פעולה מסוכנת בנגיעה אחת, בלי אישור.
הגישה הזו נקראת מסך בביצועים גבוהים. כשהכול אפור ושקט, הדבר היחיד שצבוע הוא מה שדורש תשומת לב. כך המפעיל רואה את התקלה בשנייה, ולא מחפש אותה בין מאה נוריות.
הסתכלו על מסך המפעיל של אחד הסימולטורים באתר. רשמו שני דברים שעומדים בעקרונות האלה, ודבר אחד שהייתם משנים.
13.5 תרגול
רמה 1 · בסיסי כתבו טבלת תגיות למסך של השער החשמלי מפרק 7: סמל שער עם מצב פתוח, סגור או בתנועה, לחצני פתח, סגור ועצור במסך, והתראת עומס יתר.
| תגית | כתובת | סוג | במסך |
|---|---|---|---|
רמה 2 · בינוני השלימו את השורה השנייה של מנגנון ההתראה: נורית ההתראה 100.05 מהבהבת כל עוד ההתראה לא אושרה, ודולקת קבוע אחרי האישור, כל עוד התקלה פעילה. רמז: צריך עוד ביט, W20.01, שזוכר שהמפעיל אישר.
רמה 3 · מתקדם תכננו מסך למחזור האוטומטי של מכל הערבוב מפרק 12. ציירו סקיצה במסגרת: המכלים, השלב הפעיל, הזמן שנשאר בשלב, לחצני הפעלה ועצירה, ושורת התראות.
לכל ניסוי באתר יש מסך מפעיל. השוו בין המסכים, ונסו להפעיל כל ניסוי רק מהמסך:
13.6 סיכום
- מסך המפעיל קורא וכותב כתובות בזיכרון הבקר. התוכנית עדיין רצה בבקר.
- כל אובייקט במסך מקושר לתגית: שם, כתובת וסוג.
- לחצן במסך כותב לביט עבודה, ולא למבוא.
- הפעלה מהמסך במקביל להפעלה מהלוח. עצירה מהמסך בטור לעצירה מהלוח.
- עצירת חירום תמיד בחומרה, ולא במסך.
- התראה נשארת עד שהמפעיל מאשר אותה.
- מסך ברור: רקע אפור, צבע רק למצב חריג, וטקסט שאומר מה עושים.
מונחים
| מונח | באנגלית | הסבר קצר |
|---|---|---|
| מסך מפעיל | HMI | מסך מגע מקומי לתצוגה ולפקודות |
| מערכת בקרה ממוחשבת | SCADA | מערכת שמרכזת מידע מהרבה בקרים |
| תגית | Tag | שם שמקושר לכתובת בבקר |
| אישור התראה | Acknowledge | פעולת המפעיל שמסמנת שראה את ההתראה |
| מגמה | Trend | גרף של ערך לאורך זמן |
| מסך בביצועים גבוהים | High-performance HMI | גישה לתכנון מסך שקט וברור |
בדיקה עצמית
- למה לחצן במסך כותב לביט W ולא למבוא 0.02?
- איך מחברים בסולם את לחצן העצירה של המסך, ולמה?
- למה התראה צריכה להישאר אחרי שהתקלה נעלמה?
- תנו שני עקרונות של מסך ברור.
- ענו על שאלת הפתיחה של הפרק.
התשובות בסוף הפרק.
פתרונות תרגילי הפרק
רמה 1: טבלת תגיות לשער
| תגית | כתובת | סוג | במסך |
|---|---|---|---|
| Right | 100.00 | ביט, קריאה | חץ ימינה ירוק בזמן סגירה |
| Left | 100.01 | ביט, קריאה | חץ שמאלה ירוק בזמן פתיחה |
| LS_R | 0.03 | ביט, קריאה | "שער סגור" |
| LS_L | 0.05 | ביט, קריאה | "שער פתוח" |
| HMI_Close | W10.00 | ביט, כתיבה רגעית | לחצן סגור |
| HMI_Open | W10.01 | ביט, כתיבה רגעית | לחצן פתח |
| HMI_Stop | W10.02 | ביט, כתיבה רגעית | לחצן עצור |
| O.L | 0.00 | ביט, קריאה | התראת עומס יתר |
בסולם של השער מוסיפים את W10.00 במקביל ל-0.02, את W10.01 במקביל ל-0.04, ואת W10.02 כמגע סגור בטור לעצירה, בשתי השורות.
רמה 2: נורית התראה
W20.01 נדלק באישור, ונשאר דולק כל עוד ההתראה קיימת. נורית ההתראה מהבהבת דרך P_1s כל עוד W20.01 כבוי, ודולקת קבוע דרך הענף התחתון כש-W20.01 דולק. כשההתראה נמחקת, גם W20.01 נכבה, והמערכת מוכנה להתראה הבאה.
תשובות לבדיקה העצמית
- כי את המבואות הבקר כותב בעצמו בכל סריקה לפי ההדקים. ערך שהמסך יכתוב למבוא יידרס מיד.
- כמגע סגור בטור לעצירה הפיזית. כך כל אחד מלחצני העצירה מספיק לבדו כדי לעצור.
- כדי שתקלה רגעית לא תעבור בלי שאף אחד ידע עליה. ההתראה נשארת עד שהמפעיל מאשר.
- רקע אפור וצבע רק למצב חריג. אותו צבע תמיד אומר אותו דבר.
- המסך צריך להיות שקט, וצבע מופיע רק בהתראות, לפי עדיפות. כך התקלה החשובה בולטת. כשהמפעיל לוחץ "הפעלה", המסך מדליק ביט עבודה, והסולם בבקר משתמש בו כמו בלחצן נוסף.