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애플리케이션을 기반으로 올바른 HMI 솔루션을 선택하는 방법

2022-05-06
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HMI가 무엇인가요?

HMI는 "Human Machine Interface"의 약자로, 사용자가 시스템과 상호간 작용하며 정보를 교환할 수 있게 해주는 디스플레이 장치입니다. 이 기술은 자동차, 엔터테인먼트, 전자 제품, 의료 장비, 은행 및 서비스 산업과 같은 다양한 분야에서 널리 사용되고 있습니다.

산업 응용 분야에서 HMI의 주요 기능은 프로그래밍 가능한 로직 컨트롤러(PLC), 가변 주파수 드라이브(VFD), 미터 등과의 사람과 생산 장비 간의 실시간 정보 교환입니다. HMI 스크린은 터치스크린, 키보드 또는 마우스와 같은 입력 장치를 통해 데이터를 표시하고 시각적 피드백을 제공하여 작동 명령을 실행합니다.


HMI는 인더스트리 4.0에서 어떻게 사용되나요?

인더스트리 4.0 및 IIoT의 등장은 자동화를 변형시켜 "자동화"에서 "지능적 자동화"로의 전환을 이끌어내어 글로벌 지능형 제조 혁명을 가져왔습니다. 스마트 공장의 생산 라인에서는 다양한 센서가 제조 장비에 내장되어 제품 품질을 자동으로 확인하고 장치 데이터를 캡처합니다. 이 때 HMI (Human Machine Interface) 장치는 데이터를 집계하고 정보를 간단하게 처리하여 더 효율적이고 생산적인 시스템을 구축합니다. 클라우드 응용프로그램과 지능형 제조의 발전으로 인해, 공장 관리 및 생산 결정은 더욱 시각화된 제어 플랫폼에 의존하게 되었습니다. HMI는 데이터를 간단하게 시각화하여 사용자가 한눈에 이해할 수 있도록 도와줍니다. 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 있습니다. 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 있습니다.


올바른 HMI 솔루션을 찾기 위한 체크리스트

  • 운영 환경 조건
  • 데이터 처리 요구 사항
  • 연결성 및 데이터 보안
  • 확장성 및 유연성
  • 운영 체제 및 소프트웨어
  • 더 나은 경험을 위한 기타 사용자 요구 사항

엣지 컴퓨팅에서 데이터 시각화 요구를 충족하기 위해 올바른 HMI를 선택하면 공장 자동화를 강화하고 생산성을 보장할 수 있습니다. 아래는 다양한 관점에서 응용 프로그램을 검토하기 위한 체크리스트입니다. 이는 올바른 HMI 솔루션을 찾도록 도와줍니다.

작동 환경 조건

작동 온도

극한 환경에 건설된 공장이나 큰 온도 변화에 노출된 응용 분야의 경우, 넓은 작동 온도 범위를 갖는 HMI는 안정성을 보장합니다. 어드밴텍은 다양한 응용과 환경을 만족시키기 위해 -20 ~ 60°C (-4 ~ 140°F)의 넓은 온도 범위를 가진 다양한 산업용 패널 PC 및 모니터를 제공합니다.

방수 요건

일반적으로 음식 및 음료 제조, 의료 산업과 같이 위생 및 청결 기준이 높은 응용 분야에서는 방수 HMI가 필요합니다. HMI의 방수 등급은 외부 물체(도구, 먼지 등) 및 습기에 대한 보호 정도에 따라 IP 등급(Ingress Protection Rating)으로 분류됩니다. 어드밴텍은 다양한 처리 기준에 맞는 방수 HMI SPC 시리즈를 제공하며, 이에는 IP65 등급의 제어 패널인 SPC-800, IP69k 등급의 스테인리스강 HMI인 SPC-500, 그리고 다양한 처리 표준에 맞는 IP66 등급의 클래식 HMI인 SPC-200이 포함됩니다.

방폭 요건

유전 시추, 펌프 스테이션 모니터링, 화학 공장, 제약 공장, 석유 파이프라인 모니터링, 탱크 저장 모니터링, 그리고 연료 스테이션 관리와 같은 위험한 분야에는 C1D2 및 ATEX와 같은 폭발 방지 인증을 갖춘 HMI가 필요합니다. 어드밴텍은 다양한 극한 산업 환경의 요구를 충족시키기 위해 C1D2 인증을 받은 산업용 패널 PC 및 모니터를 제공합니다.

기타 환경 요인

산업 환경에서는 먼지, 부스러기 및 진동과 같은 환경 요소들이 발생하므로, 산업용 디자인 HMI는 내구성과 긴 수명이 보장되어야 합니다. 어드밴텍은 다양한 환경 조건에서 산업 자동화 및 데이터 시각화를 용이하게 하는 견고한 디자인의 산업용 패널 PC(TPC, SPC, PPC 시리즈) 및 모니터(FPM 시리즈)를 제공합니다. 특히 야외에서는 햇볕이 강한 환경에서도 정보를 명확히 확인 할 수 있어야 하기 때문에, 어드밴텍은 야외 사용을 위한 고휘도 및 저반사 화면을 지원할 수 있는 터치 패널 PC인 TPC-1251T/1551T를 제공합니다. 


데이터 처리 요구 사항

빅데이터나 고해상도 이미지를 처리하는 어플리케이션에서는 고성능 컴퓨팅 파워를 갖춘 HMI가 필요합니다. 예를 들어 음식 및 음료 산업의 품질 관리 프로세스에서 사용되는 결함 검사, 전자 제조에서 사용되는 데이터 및 이미지 계산, 그리고 공공 장소에서 근무하는 사람들을 위한 얼굴 인식 기술 등이 이에 해당됩니다. 어드밴텍은 팬리스 터치 패널 PC인 TPC-B610 시리즈 및 구성 가능한 패널 PC인 PPC-600 시리즈를 포함한 프리미엄 산업용 패널 PC 솔루션을 제공하여 인더스트리 4.0 응용 프로그램을 구현합니다.

데이터 컴퓨팅 요구 사항이 더 가벼운 경우라면, 소비 전력과 비용이 낮은 Thin-Client 터미널 HMI를 권장합니다. 또한, 패널 PC가 웹 터미널로 사용될 경우 내장 브라우저 및 신속한 웹 앱 개발 기능을 갖춘 웹 브라우저 터미널 HMI 시리즈가 적합합니다. 어드밴텍은 다양한 시나리오에 맞는 비용 효율적인 산업용 Thin-Client HMI 솔루션웹 브라우저 터미널 시리즈를 제공합니다.

연결성 및 데이터 보안

지능형 제조 환경에서는 더 높은 데이터 복잡성과 대량의 데이터를 처리하기 위해 더 많은 제어 기능이 필요합니다. HMIs는 PLC간 데이터 전송의 안정성과 즉각성을 보장하기 위해 새로운 세대의 통신 프로토콜을 지원해야 합니다. 또한, 디지털 변환 전략을 구축할 때는 빅데이터 분석이 중요한 자산이므로 이를 위한 데이터 수집이 필수적입니다. 또한 HMIs는 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 합니다. 어드밴텍은 PLC 링크를 위한 강력한 연결성을 갖춘 HMI 솔루션을 제공하여 데이터 연결성을 가속화하고 향상시킵니다. WOP-200K 시리즈 작화 터치 패널과 5G 모듈 및 2.5 GbE 속도를 지원하는 TPC-300 EHL 시리즈 올인원 패널 PC 등이 그 예시입니다.

또한, 모든 공장 정보가 디지털화되어야 하므로 데이터 보안은 고려해야 할 사안입니다. TPM(Trusted Platform Module)이 장착된 산업용 패널 PC를 선택하면 펌웨어 및 랜섬웨어 공격에 대한 보안을 강화할 수 있는 한 가지 방법입니다. 어드밴텍은 Windows 11을 포함한 PPC 시리즈, 모듈식 TPC 시리즈TPC-300 시리즈와 같은 HMI 솔루션을 제공하며, TPM 2.0을 갖추어 하드 드라이브와 SSD를 암호화하여 기밀 데이터를 안전하게 보호합니다.

확장성 및 유연성

산업용 IoT 솔루션을 개발하는 과정에서 점점 더 많은 센서가 배치되고 데이터 처리 요구가 상대적으로 높아지므로 HMI 솔루션의 확장성과 유연성에 투자하는 것이 중요합니다. 일부 패널 PC는 향후 고급 데이터 처리 성능을 실현하기 위한 메모리 업그레이드를 허용하는 추가 슬롯이 장착되어 있습니다. 또 다른 고려해야 할 옵션은 모듈러 패널 PC입니다. 어드밴텍의 모듈러 TPC 시리즈Configurable PPC 시리즈는 유연한 산업용 HMI 솔루션을 제공하여 디스플레이 모듈이 박스 모듈과 결합하여 다양하고 유연한 플랫폼을 제공합니다. 또한, 기존 모듈을 더 향상된 최신 모듈로 간단히 분리 및 교체할 수 있는 상위 호환성을 가진 모듈형 플랫폼은 사용 요건에 따라 신속하게 커스텀이 가능하고, 전체 플랫폼을 분리하지 않고 박스 모듈을 제거하여 수리를 용이하게 할 수 있습니다.

운영 체제 및 소프트웨어

HMI 시각화 프로그램과 인터페이스 설계는 사용자 경험에 직접적인 영향을 미치므로 프로그래밍 소프트웨어 선호도를 고려할 필요가 있습니다. Arm 기반 패널 PC는 TPC-100 시리즈PPC-100 시리즈로, 확장 가능한 Windows 10/11과 소형 Android 10 및 Linux을 포함한 다양한 OS를 지원하여 고유한 애플리케이션을 쉽게 개발할 수 있습니다.

내장 앱이나 HMI 소프트웨어가 탑재된 산업용 패널 PC 솔루션도 가치 있는 선택지입니다. 예를 들어 어드밴텍은 어드밴텍에서 개발한 HMI 소프트웨어와 통합된 TPC/PPC 시리즈 전용 소프트웨어 번들을 제공합니다. HMINavi는 PLC 연결 및 데이터 시각화가 용이하도록 지원하며, WISE-IoTSuite/AppHub 웹 기반 솔루션은 원격 장치 관리를 용이하게 합니다.


HMI를 선택하기 전에 소프트웨어의 강점과 유연성을 평가하기 위해 제 3자 소프트웨어 공급업체와의 파트너십을 주목할 필요가 있습니다. 어드밴텍은 Inductive automation (Ignition), AVEVA (Wonderware), 그리고 Copadata (Zenon)와 같은 여러 주요 소프트웨어 공급업체와 협력하여 다양한 브랜드의 HMI SCADA 소프트웨어 번들 솔루션을 제공합니다.

마지막으로, Edge-as-a-Service (EaaS) 솔루션은 엣지 컴퓨팅 환경에 대한 실시간 통찰력과 현지화된 작업을 제공합니다. 어드밴텍의 엣지 인텔리젼스 솔루션은 하드웨어, 엣지 서비스 및 클라우드 플랫폼을 결합하여 장치 제어, 엣지 모니터링 및 소프트웨어 관리를 위한 EaaS 생태계를 구축합니다. 이 아키텍처는 사용자를 위해 모든 프로세스 및 응용 프로그램 데이터를 대시 보드에  집계하고 시각화할 수 있습니다. 플랫폼 포털은 모든 어드밴텍 IT 게이트웨이 장치에 구현할 수 있는 컨테이너 기술을 사용합니다. 또한, 포털의 안전한 개방형 소프트웨어 아키텍처는 사용자/개발자가 HTML 브라우저를 통해 시스템에 액세스하고 고유한 분석 및 커넥터를 통합할 수 있습니다.


더 나은 경험을 위한 기타 사용자 요구 사항

화면 크기

HMI 화면 크기는 고려해야 할 요소 중 하나입니다. 일반적으로 작은 화면 크기의 HMI는 단일 기계 제어에 사용되고, 중간 크기의 HMI 화면은 시설 관리 및 MES 시스템에 연결됩니다. 그리고 대형 HMI 화면은 제어실에서의 원격 관리에 적합합니다. 그러나 스마트 애플리케이션의 경우 데이터 시각화가 필요하기 때문에 더 높은 해상도와 16:9 측면 비율을 갖춘 대형 HMI 화면이 주류가 되고 있습니다. 어드밴텍은 자동화 제어부터 현장 데이터 관리까지 모든 종류의 공장 응용 프로그램을 지원하기 위해 다양한 크기의 산업용 패널 PC와 모니터를 제공합니다.

터치 스크린 유형

HMI 터치 스크린 유형의 선택은 사용자의 요구에 따라 달라집니다. 줌, 드래그, 스와이프 및 핀치 터치 스크린 제스처와 같은 정밀하고 정확한 멀티터치 기능이 필요한 경우 정전식(P-CAP) 제어 터치 스크린 유형이 이상적입니다. 만약 작업자가 장갑을 착용해야 하는 경우에는 감압식 터치 스크린(RTS) 유형이 선호됩니다.

물리적 버튼

물리적 버튼을 갖춘 HMI는 아직도 특정 사용자 요구를 충족하기 위해 필요합니다. 터치 스크린 HMI는 버튼 기반 HMI와 달리 터치 명령의 촉각 피드백을 제공하지 않기 때문에 촉각 피드백이 없으면 사용자의 터치 명령 시 키 누름 확인이 부족하여 시각 장애가 있는 사람에게 특히 중요합니다. 또한 물리적 버튼은 터치 스크린 HMI를 사용할 때 발생하는 문제, 즉 햇빛 아래에서의 그래픽 화면 변화, 움직이거나 불분명한 대상 구별의 어려움, 중요한 작업을 수행해야할 때 화면을 봐야하는 문제를 제거하는 데도 도움이 됩니다. 어드밴텍의 SPC-800 시리즈는 최신 트렌드의 터치 스크린 인터페이스와 몇 개의 물리적인 버튼이 결합된 산업용 HMI입니다. SPC-800은 물리적 버튼에 대한 사용자 요구를 충족하면서 더 효율적인 운영을 위한 터치스크린을 제공하여 두 가지 인터페이스 타입을 통합해 운영 안정성 최적화 및 효율적인 처리를 보장합니다.


적절한 HMI 솔루션은 제조 생산성을 향상시키고 산업의 디지털화를 더 높은 수준으로 이끌 수 있습니다. 어드밴텍은 산업용 HMI 솔루션의 선두 제공업체로서 인더스트리 4.0 및 IIoT 생태계의 촉진에 헌신하고 있습니다. 더 많은 자동화 솔루션 및 리소스를 찾으려면 https://www.advantech.com/ko-kr 에서 확인하거나 iiot.tech@advantech.co.kr 으로 문의할 수 있습니다.

새로운 운영 경로 시각화: 터치 기술이 물리적 제어를 제거하지 못하는 이유.

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