En cualquier proceso industrial, es casi inevitable encontrar, al menos, una interfaz Hombre-Máquina (Human-Machine Interface, HMI) que ayude a los operarios a monitorear y controlar el funcionamiento de un equipo. Hasta la llegada de las “pantallitas”, los operarios, personal de mantenimiento y gerentes, sólo podían interactuar con sus procesos industriales a través de una serie de botones y luces piloto. Al tratarse de equipos de bajos grados de complejidad, dicha alternativa era aceptable, pero cuando se busca supervisar y modificar los parámetros de un proceso que posee diversas velocidades, materiales, equipos, recetas y procedimientos, entre otras variables, la versatilidad y capacidades gráficas de las pantallas HMI, las transforman en el elemento preferido para llevar a cabo estas tareas.
A juicio de Gabriel Castro, Product Manager Factory Automation-HMI Solutions-Industrial Communications de Siemens Chile, “hoy en día la interfaz entre el hombre y la máquina es el nexo que enlaza la automatización con los deseos individuales del operador. El rol de un operador en una planta, es manejar y visualizar, lo que significa dominar el proceso, mantener en perfecto funcionamiento máquinas e instalaciones; lo que representa más disponibilidad y productividad”.
Al respecto, Andrés Valdés, Ingeniero de Automatización y Ventas de OMRON-CPI Chile, comenta que “los usuarios no sólo prefieren un HMI con la intención de ahorrar en componentes tales como botoneras y pilotos, sino que también saben que la información que puede entregar una interface como un HMI es útil tanto para operadores y personal de mantenimiento, como para profesionales de ingeniería y de gerencia”.
Por estas razones, las interfaces Hombre-Máquina son ampliamente usadas en el mercado industrial y han ido avanzando en prestaciones y características técnicas junto con los requerimientos de sus usuarios. Según Rodrigo Elgueta, Gerente de Soluciones de Automatización de Schneider Electric, “los usuarios solicitan, de manera más frecuente, que dichos dispositivos cuenten con una mejor resolución y con más prestaciones. De este modo, ya es necesario que, por ejemplo, los equipos cuenten por defecto con una puerta Ethernet, que sean programables mediante conexión USB, que permitan la incorporación de memorias externas de almacenamiento, o inclusive que la interfaz sea posible de visualizar en una tablet. Ya sea se use un equipo dedicado o un PC industrial como soporte de hardware de la aplicación, ésta debe contar con un desarrollo mucho más elaborado, en general, que lo que se solicitaba hace algunos años”, declara.
Sobre las nuevas características de estos dispositivos, Manuel Araneda y Claudio Serrano, ambos profesionales del Area Automatización de ROLEC, coinciden en que “en la actualidad, la integración de interfaces HMI se realiza en todos los niveles de automatización, utilizando principalmente pantallas TouchScreen. Asimismo, la tendencia es que tengan sistema operativo incorporado, comunicándolo por Ethernet con protocolos abiertos o algunos de los más utilizados a nivel de procesos”.
En este sentido, uno de los adelantos más importantes en esta gama de productos fue la incorporación de funcionalidades que típicamente estaban asociadas a un dispositivo de control, como el PLC. “En algunos casos, la capacidad de ‘inteligencia’ de las HMIs más modernas se ha ido mejorando (en algunos casos, son PCs industriales adaptados para funcionar como HMI). Por lo tanto, permiten desarrollar algunas tareas sencillas de control. En todo caso, se sigue prefiriendo el PLC o DCS para tareas de control más sofisticado, sin embargo (y según las necesidades de la aplicación), a veces es suficiente el uso de sólo una HMI”, indica Alvaro Ortega, Product Manager de Phoenix Contact.
Según detalla Jonathan López, Product Manager Automatización de Trans-world, “estos cambios apuntan a reducir la cantidad de equipos dentro de una red de control y así reducir puntos de fallas, lo que es muy importante al presentarse una falla en el proceso. Además, permiten concentrar toda la información en un solo punto central y respaldarla a través de una red anillo en caso de pérdida de comunicación. Una de las ventajas es que sólo realizas la programación de un dispositivo que ejecuta control y adquisición de datos en un solo punto, lo que facilita la mantención”.
Al respecto, Valdés, de OMRON-CPI Chile, agrega que “la tecnología está al servicio de la optimización y cuando reducimos espacio y tiempo produciendo displays con inteligencia, estamos optimizando la industria y sus procesos. Generar ahorro de material, mano de obra y puesta en marcha, son variables gravitantes para quien está a cargo de desarrollar un proyecto de automatización”.
En este sentido, Julio Palominos, Gerente General de Asistek, opina que “la tecnología, como otras áreas, está relacionada con los temas financieros y comerciales. El encontrar un equipo que cumpla con mayor cantidad de prestaciones, a un valor menor, que la suma de varios equipos juntos, es lo que mueve a todos los fabricantes a incluir más prestaciones. La electrónica miniaturizada y, embebida, se presta para este tema; se obtiene reducción de espacios y más funcionalidades a un menor valor”.
En todo caso, Elgueta recuerda que la conjunción de una solución de control y visualización en un único elemento corresponde a una de las múltiples variantes de la oferta de sistemas HMI. “Esta permite resolver sistemas en general de baja complejidad a un bajo costo, pero las alternativas tradicionales de interfaz HMI, que trabajan asociadas a controladores programables, son aún una gran parte del mercado de este tipo de equipamiento, debido a que incorporan una mayor cantidad de prestaciones y servicios permitiendo también una mayor libertad en la selección de sus características”, señala.
Cómo elegir el HMI adecuado
Considerando la cantidad de marcas y modelos disponibles, puede resultar una tarea muy difícil escoger el HMI adecuado para un proyecto en particular. De hecho, Palominos, de Asistek, opina que “hoy podemos encontrar un millón de alternativas tanto en precios como en características específicas para una determinada aplicación. Es un mercado que se transformó en ‘commodities’ para los sistemas de control”.
En este contexto, para dirigir el proceso de selección, Juan Carlos Ruiz, Jefe de Area Automatización e Instrumentación de CLAS Ingeniería Eléctrica, sugiere considerar, en primer lugar, el objetivo y requerimientos técnicos del usuario final; luego, se debe definir la calidad y cantidad de despliegue de información (para así definir el tamaño y tecnología de la pantalla), así como las necesidades de almacenamiento de datos; y finalmente, si se necesita tener comunicación con alguna red, como Modbus, LAN interna o Internet.
Con estos datos, Raúl Cobo, Gerente General de Fabelec, recomienda tener en cuenta los siguientes criterios para la elección del modelo en particular:
• Tamaño y Resolución del display;
• En caso de ser colocada en campo, Robustez del equipo (incluyendo resistencia a Vibración y al Polvo, Rango de temperaturas de operación, etc.);
• Funcionalidades (que se pueda implementar todo lo que requiera el proyecto);
• Comunicación: que pueda comunicarse con los dispositivos externos y que cuente con los drivers de comunicación necesarios;
• Software de configuración sin costo y de fácil aprendizaje;
• Buen soporte local.
Sobre este último aspecto, Ortega, de Phoenix Contact, recalca que los clientes se preocupan mucho del soporte post-venta, incluyendo capacitación de uso de software asociado, garantía y desarrollo de aplicaciones. “En resumen, una buena pantalla sin un buen servicio asociado no es atractiva para el mercado. Es muy importante, además, considerar los costos de las capacitaciones (habitualmente las básicas son sin costo) y los precios de los software”, añade.
Por su parte, Carlos Quiñones, Automation Senior Engineer de la división Power Generation de ABB en Chile, afirma que “de todas las funciones de una HMI, la más importante es seleccionar una con un alto grado de escalabilidad, una que proporcione al operador intuición y fácil acceso a la información integrada a través de un simple comando o control y la conectividad e integración de variados sistemas de control (DCS, PLC). Especial consideración se debe tener en aplicaciones de movimiento (Motion Control) para la cual las HMIs debe ser capaz de responder rápidamente a los comandos, así como a situaciones imprevistas que requieran maniobras complejas”.
“Las HMI de hoy deben tener la capacidad de entregar y acceder transparentemente a una gran cantidad de información proveniente de múltiples fuentes diferentes, pero al mismo tiempo no debe sobrecargar al operador con información no relevante”, destaca.
De igual modo, Castro, de Siemens Chile, aconseja buscar equipamientos con las siguientes características:
• Funcionalidad homogénea de gama alta con archivos, scripts, visor PDF/Word/Excel, Internet Explorer, Media Player.
• Seguridad de los datos en caso de corte de corriente para el equipo.
• Puesta en marcha desde una segunda tarjeta SD (backup automático).
• Sencilla transferencia de proyectos a través de cable estándar (cable Ethernet estándar, cable USB estándar).
• Utilizable en atmósferas potencialmente explosivas.
• Gestión eficiente de la energía.
Con respecto al tamaño y resolución, Ruiz, de CLAS, recuerda que la decisión pasa por los requerimientos de la aplicación. “Evaluando la cantidad de datos a desplegar en la pantalla y de comandos a ejecutar, es posible definir el tamaño del display a utilizar (4”, 5.7”, 8”, 10”, 12” y 15”), y si será un equipo alfanumérico con teclado, una pantalla táctil o Touch, o un PC industrial”, acota.
La elección de una pantalla a color o monocromática, no sólo depende del aspecto económico. “Si se trata de una aplicación básica y no requiere de gran despliegue gráfico, se puede emplear un equipo gráfico/alfanumérico monocromático o color. Ahora bien, si se requiere de muchos detalles y de buena presentación, se podría utilizar una pantalla Touch Screen”, aclara el profesional.
En este punto, Juan Carlos Fonseca, Jefe de Ingeniería de Ceskat Systems S.A., resume, para el caso de los HMIs tipo Panel, las características fundamentales son “incluir puertos USB (para almacenamiento y tratamiento de la información); gran capacidad de comunicación y posibilidad de expansión a buses de campo como Modbus, Fieldbus, Fieldbus Foundation, HART, entre otros; y que permitan la programación de entradas/salidas para dar funcionalidad (y de esta forma, no depender de otros dispositivos). Además, debe tener posibilidad de acceso a la Web, lo que permite su diagnóstico y explotación remota”.
No obstante, el ejecutivo hace notar el rol que deben jugar los proveedores de estos equipos. “Existe una responsabilidad en las firmas fabricantes de entregar información sobre las nuevas tecnologías a las empresas de ingeniería encargadas de elaborar las bases técnicas de las licitaciones. Existe una gran variedad de estos dispositivos en el mercado, por lo que una adecuada capacitación confirma la correcta elección al momento de su adquisición, minimiza el tiempo de selección del equipo y permite el aprovechamiento de todo su potencial”, dice. Por su parte, Cobo, de Fabelec, enfatiza que “es fundamental que los que hacen la integración estén bien capacitados para que puedan desarrollar el proyecto de HMI, y así usar al máximo sus potencialidades”.
La importancia del operario
Para Elgueta, de Schneider Electric, “es imprescindible que el operario sea parte del proceso y que pueda conocer las características de la solución. Un operario capacitado es el mejor juez de las capacidades actuales y futuras de la aplicación implementada. No se debe olvidar que el objetivo fundamental de la implementación de un sistema HMI es mejorar la posibilidad del operador de interactuar con el proceso y de este modo mejorar tanto éste en sí como los aspectos de seguridad y calidad de vida del operador”.
En cuanto a la capacitación que el usuario debe recibir, Cobo estima que, salvo la capacitación propia del proceso que se está controlando, no necesitan capacitación alguna en los temas de HMI, “ya que se supone que un buen integrador ha desarrollado una HMI fácil e intuitiva. Justamente ésta es una de las ventajas principales de la actual tecnología en HMIs”, acota.
Asimismo, Quiñones, de ABB Chile, sostiene que “el fácil uso de una HMI significa menor costo de capacitación y posiblemente también significa que personal menos calificado podrá operar el equipo efectivamente. Además, los errores de los usuarios pueden resultar en pérdidas significativas para un negocio en términos de tiempo y desperdicio de materiales. Así, mientras que un tipo de HMI puede parecer bastante más barato en términos de los costos como producto, una HMI más avanzada pueden resultar más costo-efectiva al largo plazo”.
En este aspecto, el profesional aclara que “la implementación de una HMI debe orientarse al diseño y presentación de la información para la fácil interpretación humana de forma que los operadores puedan ver lo que está pasando y actuar con prontitud. Así, las principales tareas como el monitoreo del proceso, resolver problemas y crear las condiciones para una producción ininterrumpida y rentable se vuelven mucho más fáciles con capacitaciones básicas”.
