Elétrica

Para que serve o IHM e quais os tipos mais usados

Mardey Costa
Escrito por Mardey Costa em 24/02/2022
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Você sabe o que é IHM e pra que ele serve?

Neste artigo, você vai descobrir o que é IHM, para que ele serve e quais são os tipos mais usados.

Além disso, também vamos explicar quais são as principais vantagens do IHM na indústria e como ele funciona na prática.

Portanto, se você quer aprender mais sobre esse assunto, então continue lendo esse artigo. Nele você vai aprender sobre:

E se você gostou do que vem por aí, então não deixe de compartilhar este artigo com seus amigos nas redes sociais, para que eles possam entender o funcionamento de um IHM na prática.

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O que é IHM

O IHM é o que chamamos de um computador industrial mais robusto e mais potente.

Na prática, ele tem um formato bem parecido como se fosse um tablet com uma tela touch screen e com dimensões maiores e um pouco mais pesado.

Mas também tem um software ou componente que é utilizado em ampla escala nas indústrias como forma de facilitar a automação industrial.

A sigla IHM no portugês quer dizer interface homem máquina e ela é originada do inglês HMI que é human machine interface.

Isso acontece porque ele é responsável por facilitar a comunicação e interação entre o homem e os sistemas ou dispositivos atuantes na produção inteligente, nas plantas de produção.

Mas para que serve o IHM, é o que vamos entender agora.

Para que serve o IHM

O IHM serve para facilitar a vida do operador dentro da indústria e principalmente o manuseio de máquinas industriais.

Isso acontece porque através de simples toques na tela touch screen, o operador consegue acompanhar e gerenciar processos complexos de forma simples, rápida, intuitiva e mais produtiva.

Neste caso, não haveria tanta necessidade de se locomover por todo o chão de fábrica na indústria a todo momento, o que reduziria falhas de comunicação e acidentes.

E o operador consegue realizar diversas funções como visualizar várias janelas de operações em andamento e verificar possíveis sinais de alarmes.

Além disso, também é possível alterar parâmetros, ajustar velocidade, analisar gráficos ou tabelas de cada processo e várias outras funções.

No geral, a indústria entendeu que o uso do IHM permite uma série de ações como revisar e monitorar processos, diagnosticar problemas, acompanhar o tempo de produção.

E até supervisionar KPIs, monitorar entradas e saídas, visualizar dados ou só conferir a execução de um sistema.

Mas será que o IHM é um equipamento usado somente na indústria, é o que vamos conferir agora.

Onde usar o IHM

O IHM foi praticamente criado para ser usado nos processos industriais, e é o que vamos discutir durante todo esse artigo.

Mas ele também pode ser encontrado em outras aplicações residenciais e comerciais.

Quando utilizados em conjunto com um CLP, é possível automatizar vários processos como nos exemplos abaixo.

Neste caso, é possível fazer a automatização de abertura de cortinas ou o acionamento de ar condicionado em uma residência.

Outros exemplos de uso do IHM com o CLP é a realização do monitoramento de ambientes internos e externos como cômodos da residência, e a visualização de imagens de câmeras, etc…

São muitas aplicações, e neste caso, uma programação projetada para esses processos é inserida na memória dos CLPs.

Assim é possível realizar um dos processos acima com apenas um simples aperto de um botão para realizar um determinado processo.

Mas então porque o IHM é muito importante na indústria, é oque veremos agora.

Porque o IHM é importante

Seja na área de mecânica, elétrica, pneumática, elétrica ou em outras áreas, a automação industrial mudou a forma como os processos são executados.

E o uso do IHM na indústria foi fundamental para potencializar ainda mais os resultados, a segurança e as rotinas de produção, integrando profissionais a modernas máquinas.

E tudo isso proporcionou para a indústria um processo mais eficiente com um ótimo custo benefício.

Neste caso, isso acontece porque para a indústria automatizada, quanto mais fácil de usar e mais responsiva a IHM, mais econômico e eficiente será o trabalho a ser executado.

De certa forma, esses dispositivos e máquinas presentes na indústria, ainda não têm consciência.

E isso significa que elas ainda precisam de alguma interação externa para monitorá-los ou para a conferir o correto cumprimento das suas funções.

Deste modo, o IHM continuará sendo fundamental para traduzir dados complexos em informações mais acessíveis.

E essas informações podem ser aplicadas em praticamente todo tipo e para todas as funções de uma máquina.

Como funciona o IHM

Como dissemos acima, o IHM é o que chamamos de um computador industrial mais robusto e mais potente.

Na prática, ele tem um formato bem parecido como se fosse um tablet, mas com uma tela e com dimensões maiores e um pouco mais pesado.

E neste caso, é possível realizar diversas tarefas como acompanhar o tempo das produções ou monitorar e revisar processos.

Também podemos visualizar tendências, tags e dados, monitorar entradas e saídas, e até traduzir dados.

Mas uma função extremamente importante é também a capacidade de dar um diagnóstico de problemas e falhas no processo, além de supervisionar KPI’s.

Mas para entender o funcionamento do IHM é preciso voltar um pouco ao passado para entender como funcionava o controle dos sistemas e máquinas.

Quando não existia IHM

Na imagem abaixo é possível visualizar um modelo de painel antigo com diversas botoeiras, chaves e sinalizadores, confira.

Os processos industriais eram gerenciados por um controle de sistemas e máquinas através de painéis com botoeiras, chaves ou sinalizadores LEDs.

E todo este processo era realizado de forma manual, mas com a chegada do CLP e da IHM, esse processo se tornou automatizado.

Como funciona o IHM com CLP

Neste caso, o IHM reúne todas as programações e processos antes feitos manualmente que o CLP realiza e envia para as máquinas, exibindo-os na tela.

Mas é importante destacar que o IHM precisa anteriormente de uma programação comum.

E isso nos faz comparar com o funcionamento de um computador comum que temos em casa.

Para que serve o CLP

O CLP é como um computador industrial especializado que contém hardware e software, utilizados para realizar funções de controle.

Se você ainda não conhece, a sigla CLP significa Controlador Lógico Programável.

Neste artigo nós não abordaremos muito sobre a importância do CLP deixaremos para uma outra oportunidade.

Mas na prática, a função do CLP é automatizar, controlar e monitorar os mais diversos e complexos tipos de máquinas e processos industriais.

Por isso, ele possui duas seções básicas: a Unidade Central de Processamento e a interface de entradas e saídas do sistema.

Isso significa que a CPU lê os dados de entradas dos dispositivos, através da interface de entrada, e executa os controles de programa armazenados na memória.

IHM é como um computador

Neste caso temos o computador com um sistema operacional que geralmente é o Windows instalado e com os programas que usamos como o Word, Excel, PowerPoint.

E sabemos que estes programas são essenciais no nosso dia a dia para que possamos realizar diversas atividades escolares até atividades de trabalho.

E cada um desses programas possui vários recursos e funções que foram programadas para corresponder exatamente a solicitação do usuário.

E outro exemplo mais parecido talvez seja o uso dos famosos caixas eletrônicos de bancos, ou até mesmo um processo de impressão.

Nesse processo, você não faz toda a programação que o computador utiliza para imprimir o seu arquivo.

Mas apenas interage com ícones de programas pré-programados na tela que já fornecem o mesmo resultado.

Mas antes de finalizar a nossa explicação sobre o funcionamento do IHM, precisamos entender como é feita a comunicação entre o IHM e o CLP.

Comunicação do IHM com CLP

Como dissemos acima, a IHM normalmente é interligada a um controlador CLP.

Neste caso, essa comunicação pode ser feita de diversas maneiras, por isso vamos citar abaixo duas formas, confira.

No primeiro caso, temos o que chamamos de comunicação direta.

Neste caso, a interface é conectada diretamente ao CLP por meio de um cabo de comunicação, geralmente utilizando os padrões de comunicação RS-232, RS-485 e TTY.

E o outro caso a ser citado é através da comunicação FieldBus.

Para esse tipo de comunicação, é necessário uma rede de comunicação, sendo as principais redes a Profibus, a Profinet e a Device-net.

Depois de conhecer um pouco como funciona o IHM, então precisamos entender que existem vários tipos de IHM, é o que vamos conhecer agora.

3 tipos básicos de IHM

Antes de falar sobre os vários modelos e fabricantes de IHM encontrados no mercado, é importante destacar que existem três tipos básicos de IHM.

Neste caso estamos falando da substituta das botoeiras, a de tratamento de dados e a de supervisão.

Por isso, vamos aprender agora como identificar cada um deles, a sua função principal é conhecer seus detalhes mais específicos, confira abaixo.

IHM para substituir botoeiras e LEDS (OIT)

Como dissemos acima, o controle dos sistemas na indústria era realizado através de uma série de botoeiras e LEDs em painéis enormes.

Mas com a chegada do IHM e também do CLP foi possível concentrar e substituir todas essas funções do botões de liga ou desliga, chaves e LEDs, e qualquer outro dispositivo eletromecânico.

Na imagem abaixo temos um exemplo de vários tipos de botoeiras usadas em painéis elétricos nas indústrias.

Neste caso, o IHM consegue representar visualmente o controle de todos estes mesmos componentes em uma tela LCD.

E também ao mesmo tempo possui todas as funções em um só dispositivo.

Este tipo de IHM acima pode ser chamado de OIT (Operator Interface Terminal) porque tem os benefícios de programação, além de fácil manutenção para operar e um ótimo custo.

Ele geralmente oferece apenas alguns recursos como botões, textos e números, sendo que os gráficos podem ser programados, porém são bem limitados.

Neste caso, outra característica desse tipo de IHM com sistema OIT é que se ele possuir apenas 4 linhas, então ele terá somente 4 linhas de caracteres, embora cada linha possa ser customizada.

Além disso, outro detalhe é que os pontos de touchscreen na tela são fixados em lugares pré definidos limitando realmente a sua customização.

E no que diz respeito à comunicação do IHM, ele possui apenas um ou dois protocolos capazes de se comunicar com CLPs e drivers.

Neste caso, é importante destacar que o acesso remoto dificilmente é disponibilizado para estes modelos.

Outro detalhe importante a ser destacado é que o armazenamento de dados também é bastante limitado devido a sua baixa memória.

Mas então porque adquirir um modelo de IHM com sistema OIT com uma aparente limitações de recursos.

A resposta é que esse tipo de IHM possui um excelente custo benefício para pequenas aplicações.

E isso acontece porque além dos recursos que já citamos acima, ele também é simples de programar e ainda possui uma fácil manutenção que também é descomplicada.

Mas agora nós iremos falar sobre outro tipo de IHM para tratamento de dados, confira abaixo.

IHM para tratamento de dados

Este tipo de IHM é muito utilizado com a função de monitoramento e feedbacks contínuos.

Esse IHM para tratamento de dados também é conhecido como Embedded, mesmo nome do sistema operacional que é configurado.

Neste caso, esse IHM vem com o sistema operacional que pode ser o Windows Embedded 7, 8 ou superior.

Geralmente o seu hardware vem com uma maior capacidade de armazenamento e memória e leitura de cartões SD.

E como ele utiliza um sistema operacional para funcionar, então ele pode possuir um disco rígido (tipo estado sólido), DVD ou unidades de USB.

Isso possibilita realizar upgrades e ter atualizações de acordo com a necessidade do usuário sem que seja substituída a interface inteira.

Além disso, ele também pode executar sistemas supervisórios como o Indusoft Web Thin Client ou outros mais leves de mercado.

E também podemos ver muitas aplicações com Thin Clients acessando diretamente o Browser para permitir o monitoramento e controle.

É importante destacar que esse tipo de IHM é mais robusto, completamente customizável e também oferece várias possibilidades de programação.

Outro destaque importante é a disponibilidade de métodos gráficos e touch dispostos em diversas telas.

Por permitir o uso de várias aplicações neste IHM, um detalhe a ser observado sempre é verificar a capacidade do hardware e suas aplicações.

Neste caso, também pode haver um custo maior devido a aquisição de licenças individuais para serem usadas por cada aplicação dentro de cada IHM.

Por fim, a comunicação neste tipo de IHM pode ser feita através de portas Ethernet e serial (Modbus, RS485), diversificando em protocolos como Profibus, Devicenet, TCP/IP, Ethercat, etc.

Agora vamos conhecer o tipo de IHM para supervisão, confira abaixo.

IHM para supervisão

Esse tipo de IHM é o mais recomendado para sistemas grandes e complexos na indústria.

Eles possuem uma melhor conectividade, acesso remoto, gráficos e ainda são mais flexíveis.

Mas há um detalhe importante em relação ao modelo anterior que explicamos acima.

Esses IHMs que são considerados os tops de linha oferecem uma série de recursos e são baseados em PC.

Neste caso, ele possui licença própria e é produzido de maneira que o computador serve unicamente como um hospedeiro que executa a aplicação.

Por isso, ele de fato oferece muitos recursos em relação ao tipo Embedded que descrevemos anteriormente.

E podemos incluir aqui os supervisórios de mercado como WinCC, GE IFIX, Factory Talk, Elipse e Wonderware Indusoft.

Mas esse tipo de IHM para supervisão pode apresentar um alto custo de aquisição ou investimento para a indústria.

Observe que este IHM irá trabalhar como um computador industrial com grandes configurações de hardware.

Isso significa que este computador precisará de uma grande capacidade de processamento e memória.

Além disso, uma placa de vídeo com alto poder de processamento será necessária para executar os recursos gráficos.

E outro detalhe importante que também devemos considerar é o alto custo de licenças como a do sistema operacional e a do software SCADA.

Isso sem falar das funcionalidades de historiadores que necessitam de licenças de banco de dados como Oracle ou SQL Server.

Mas como estamos falando de um grande investimento na indústria, ele pode trazer resultados de produtividade incríveis quando bem aplicado.

Diferença entre os tipos de IHM

Para facilitar o seu aprendizado sobre os tipos de IHM, fizemos uma tabela resumida com as características de cada um deles.

Na imagem abaixo é possível visualizar uma tabela com o resumo que explica a diferença entre os três tipos de IHM, veja.

E para explicar melhor na prática e exemplificar os tipos de IHM acima e usados no mercado, vamos usar como exemplo a linha de IHM da Siemens, confira abaixo.

Melhores marcas e fabricantes de IHM

É importante destacar que existem vários tipos de fabricantes de IHM no mercado.

Abaixo nos destacamos algumas das melhores fabricantes, confira.

  • IHM Siemens
  • IHM Stefanini
  • IHM Delta
  • IHM Weg
  • IHM Schneider
  • IHM weintek

Mas para facilitar o seu aprendizado, vamos usar por exemplo, a linha completa de IHM de Siemens, confira abaixo.

Sobre o IHM da Siemens

Se você ainda não conhece a Siemens, saiba que ela é uma das maiores fabricantes de produtos elétricos e atua em diversas áreas como nos campos da energia, indústria, infraestrutura e saúde.

A Siemens Aktiengesellschaft, ou simplesmente Siemens AG, é um conglomerado industrial alemão, sendo o maior da Europa e um dos maiores do mundo.

E para entender melhor, nós escolhemos um IHM da Siemens e vamos explicar todas as especificações técnicas, confira abaixo.

Este artigo está em construção e em breve serão adicionadas as informações sobre modelos disponíveis no catálogo da Siemens

Mas se você quiser, já pode acessar agora o catálogo de IHM da Siemens.