産業用HMI・タッチパネル・組み込み型ディスプレイ

産業用HMIパネル向けMini-ITXプラットフォーム

オペレーターパネル、機械用HMI、パネルPC、および制御コンソール向けのMini-ITXハードウェア。ディスプレイ、タッチ機能、シリアルI/O、ネットワーク、電源、放熱、およびソフトウェアに関する要件が定義されています。.

HMIハードウェアの見積書 産業用I/Oボード
産業用HMIパネルを組み込むためのMini-ITXプラットフォーム

オペレータインターフェースのアーキテクチャ

まずHMIアセンブリを定義します

HMIとは、単なるディスプレイではなく、システム全体を指します。LCD、タッチコントローラ、コンピューティングボード、フィールドI/O、HMIランタイム、電源、筐体、および制御ネットワークの境界を一体として捉える必要があります。.

表示パスを一致させる

HDMIとDisplayPortは、交換可能なモニターに適しています。LVDSとeDPは組み込み型パネルに適していますが、タイミング、電圧、レーンまたはチャネルのマッピング、ケーブル、バックライト、BIOS、およびパネルの組み合わせが厳密に一致している必要があります。.

「タッチ」と「動画」を分離する

静電容量式および抵抗膜式のタッチパネルでは、通常、それぞれ別のUSBまたはI²Cコントローラが使用されます。ドライバの対応状況、キャリブレーション、向き、手袋使用時の要件、ジェスチャーの動作、ケーブルの配線、再接続後の復旧動作などを確認してください。.

管理の境界線を明確に保つ

HMIは、表示、記録、アラーム出力、およびコマンド発行を行うことができます。PLC、モーションコントローラ、および安全コントローラは、PC制御スタック全体が認定されていない限り、検証済みの制御機能を維持する必要があります。.

産業用制御 産業オートメーション

機械・輸送・医療・建築

産業用HMIアプリケーションプロファイル

元のページでは、機械制御、輸送用コンソール、医療用インターフェース、およびビル用パネルについて取り上げていました。サポート対象外となった「生産性」「精度」「コンプライアンス」「省エネ」に関する主張を削除した後も、これらは引き続き有効な適用分野となっています。.

機械用操作パネル

生産設備の近くに、状態、アラーム、トレンド、レシピ、およびサービスデータを表示します。画面の更新、PLCタグ、オペレータの権限、シリアルデバイス、ネットワーク復旧、および機械の再起動動作を定義します。.

輸送制御コンソール

複数のディスプレイ、タッチ入力、ステータスデータ、通信、およびローカルロギングを統合する。ディスプレイ数、グラフィックス負荷、振動環境、電源入力、コネクタ、およびオペレータの操作要件について検証を行う。.

医療機器のインターフェース

システムの安全性がデバイスレベルに留まる一方で、可視化およびオペレータ入力にはHMIハードウェアを使用する。ディスプレイ、タッチ操作、隔離境界、洗浄方法、ソフトウェア制御、および適用される医療用バリデーションについては、それぞれ個別に定義する。.

制御盤の製造

ローカルインターフェースを通じて、HVAC、照明、アクセス、およびエネルギーに関するデータを表示します。プロトコルの対応状況は、ゲートウェイソフトウェア、コントローラ、ネットワーク、認証情報、およびフィールドデバイスのマッピングによって異なります。.

スマートマニュファクチャリング →

参考値・保証されない仕様

測定可能なHMI設計目標を設定する

統合段階では具体的な目標値を用い、リリース前にそれらをLCD、タッチパネル、基板、筐体、および電源の正確な仕様に置き換えてください。.

デザインアイテム 技術リファレンス 検証境界
パネルサイズ 産業用製品の規格は、およそ7～24インチの範囲に及びます。. エンクロージャーの開口部、視認距離、タッチターゲットのサイズ、取り付け方法、保守用アクセス経路、およびケーブルの曲げ半径を確認してください。.
ネイティブ解像度 一般的な解像度は、800×480から1920×1080までさまざまです。. ネイティブのタイミング、ピクセルフォーマット、ディスプレイエンジン、BIOSモード、ケーブル、バックライト、およびHMIグラフィックスの処理負荷を一致させる。.
24 VDC 電源 ある産業用HMIシリーズでは、公称電圧24 V前後、19.2～28.8 VDCが規定されています。. この範囲をマザーボードにコピーしないでください。基板の入力、パネルレール、バックライト、周辺機器、突入電流、および保護機能を確認してください。.
バックライトの寿命 市販のHMIの仕様書には、25°Cでの動作時間が約30,000～50,000時間と記載されています。. 選択したパネルのデータシートを参照してください。輝度設定、温度、デューティサイクル、およびバックライト技術によって、寿命は変化します。.
RS-485の伝送距離 TIは、12 mで10 Mbps、1200 mで100 kbpsを基準値として挙げています。. 実際の距離は、ケーブル、終端処理、トポロジー、コモンモード条件、トランシーバー、EMC、およびボーレートによって異なります。.
Modbus RTU のタイミング フレームには、少なくとも3.5文字分の無音時間が必要です。. 19,200 bpsを超える場合、Modbusガイドでは、フレーム間の遅延を1.75 msに固定することを推奨しています。.
フロントプロテクション IP65は、産業用パネルの前面で一般的に採用されています。. このマザーボードには筐体のIP保護等級はありません。ガスケット、ベゼル、コネクタ、背面保護、冷却装置、および組み立て全体を確認してください。.

製品仕様 → 熱抵抗計算機 →

制御層と可視化層

演算機能と制御機能を分離する

HMIは、制御の所有権を隠すことなく、機械の状態を可視化すべきです。ソフトウェアの統合に先立ち、コマンド、アラーム、レシピ、履歴、認証、安全措置、および復旧処理の所有権をどのレイヤーが持つかを定義してください。.

  1. オペレータ画面LCD、タッチセンサー、ベゼル、ステータスインジケーター、オプションキー、輝度調整、およびサービス用アクセス口
  2. パネル・エレクトロニクスLVDSまたはeDPケーブル、バックライトドライバ、USBまたはI²Cタッチコントローラ、パネル電源、およびESD保護
  3. Mini-ITX コンピューティングHMIランタイム、グラフィックス、アラーム処理、レシピ、トレンド、ロギング、ローカルデータベース、診断、およびユーザー管理
  4. 制御層PLC、モーションコントローラ、安全コントローラ、リモートI/O、ドライブ、センサー、アクチュエータ、および機械ネットワーク
  5. 監視層SCADA、ヒストリアン、MES、エンジニアリングワークステーション、リモートサービス、バックアップ、および承認済みのエンタープライズシステム

リファレンスプラットフォーム →

LVDS・eDP・タッチ・シリアル・USB

すべてのHMIインターフェースをマッピングする

ビデオ、タッチ、フィールドデバイス、サービスポート、ネットワーク、および電源について、それぞれ1つずつインターフェースマトリックスを作成する。コネクタ、コントローラ、ピン配置、電圧、ケーブル、ドライバ、プロトコル、起動状態、およびリカバリ動作を記録する。.

LVDS および eDP
ネイティブ解像度、タイミング、チャンネル数またはレーン数、マッピング、パネル電圧、コネクタのピン配置、ケーブルの向き、バックライトの有効化、PWM、BIOSプロファイル、およびブートイメージを一致させる。.
HDMI および DisplayPort
モニターの現場での交換やケーブルの着脱が必要な場合は、外部インターフェースを使用してください。出力規格、解像度、ケーブル長、コネクタの固定状態、EDIDの動作、および起動優先順位を確認してください。.
タッチコントローラー
投影型静電容量式または抵抗膜式の技術、USBまたはI²Cによるデータ転送、ドライバ、キャリブレーション、向き、手袋着用時の動作、マルチタッチの要件、および再接続時の処理について確認してください。.
RS-232 / RS-485
一部のボードでは、最大6つのCOMチャネルが利用可能です。電気的モード、絶縁、終端処理、ボーレート、ケーブル長、デバイスのアドレス指定、プロトコルスタック、およびポートの列挙を確認してください。.
USB およびサービス I/O
タッチパネル、バーコードリーダー、キーボード、サービスメディア、カメラ、または周辺機器用にポートを確保してください。USBの世代、ハブのトポロジー、電流容量、ロック式コネクタ、および接続解除後の復旧について確認してください。.
電源とアース
ボード入力、LCDロジックレール、バックライト電源、タッチパネル電源、USB負荷、およびフィールドI/Oを個別に分離する。突入電流、電圧低下、接地、シャーシボンディング、および再起動時の挙動を確認する。.

シリアルI/Oオプション → USBインターフェースのオプション → 12V / 24V 電力計算ツール →

プラットフォーム選定ガイド

HMIアーキテクチャ別にハードウェアを選択する

表示方式、HMIソフトウェア、グラフィックス負荷、フィールドI/O、筐体奥行き、冷却経路、電源、オペレーティングシステム、およびライフサイクル目標を決定した後、ボードを選択してください。.

HMIアーキテクチャ 出発点 選択ロジック
筐体内部に組み込まれた液晶ディスプレイ 薄型Mini-ITX コネクタの高さ、パネルの奥行き、LVDSまたはeDPの配線経路、ヒートスプレッダーのクリアランス、安定化DC入力、ストレージの配置、およびケーブルの曲げスペースを優先的に考慮してください。.
Windows または Linux 搭載の産業用 HMI インテル・プラットフォーム プロセッサの世代を、HMIのランタイム、グラフィックス負荷、ドライバの対応状況、メモリ、ストレージ、フィールドI/O、消費電力予算、およびファンレスでの放熱要件に合わせて選定する。.
シリアル通信を多用する機械インターフェース ファンレス・プラットフォーム パッシブ熱検証に加え、必要なCOMチャネル、PLC接続、ストレージ、サービス用USB、パネル電源、筐体周囲温度、およびメンテナンス用アクセス機能を統合します。.

HMIエンジニアリング・レビュー

HMI生産組立ラインを停止する

LCDのデータシート、タッチコントローラ、ケーブル図、HMIソフトウェア、PLCマップ、シリアルデバイス、電源入力、筐体、周囲温度範囲、OSイメージ、ライフサイクル、数量、および検証範囲を提供してください。.

技術的検証

SEOに関するよくある質問

産業用HMIパネルに関するよくある質問

産業オートメーションにおけるHMIとは何ですか？

HMIとは、機械やプロセスに対するオペレータインターフェースのことです。HMIは、ステータス、アラーム、トレンドを表示し、制御を行う一方、PLCや専用コントローラが通常、その基盤となる制御ロジックを実行します。.

HMIとPLC：その違いとは？

HMIは、可視化とオペレータの入力を担当します。PLCは、決定論的な機械またはプロセスのロジックを実行します。これらは、対応している産業用ネットワーク、ドライバ、およびプロトコルを介して、タグやコマンドをやり取りします。.

HMIとSCADA：その違いとは？

HMIは通常、機械や局所的なプロセスを制御します。一方、SCADAはより広範なシステムを監視し、複数のコントローラを統合し、履歴を保存し、アラームを管理し、プラントレベルまたはネットワークレベルの可視性を提供します。.

HMIはPLCとどのように通信するのですか？

HMIでは、イーサネット、PROFINET、EtherNet/IP、Modbus TCP、シリアルModbus RTU、またはベンダー固有のプロトコルを使用できます。互換性は、ドライバ、コントローラの役割、アドレス指定、タイミング、ネットワーク構成、およびソフトウェアによって異なります。.

産業用HMIパネルとは何ですか？

産業用HMIパネルは、ディスプレイ、タッチパネルまたはキー、演算用ハードウェア、通信機能、電源、および筐体を一体化し、オペレーターとのインタラクションを実現するものです。環境要件、侵入防止要件、EMC要件、および安全要件については、引き続きシステムレベルでの決定事項となります。.

専門家によるHMIパネルの見識

UI の最適化、産業用プロトコルの統合、堅牢な HMI 設計などのトピックを扱った記事、チュートリアル、ベストプラクティス・ガイドにアクセスできます。