Разработка HMI-компонента визуализации технологических параметров для промышленной платформы автоматизации

В системах промышленной автоматизации операторы ежедневно контролируют десятки параметров оборудования. Чаще всего значения отображаются в цифровом виде, например «Температура: 87°C».

Но оператору приходится думать:

• это нормально или много?
• насколько близко к аварии?
• значение растёт или нет?

Когда таких параметров на экране десятки, на анализ уходит время, а риск пропустить отклонение возрастает.

Перед нами стояла задача разработать новый визуальный компонент для HMI-интерфейсов, который позволит оценивать состояние оборудования одним взглядом без дополнительного анализа числовых значений.

Разработан универсальный компонент визуализации технологических параметров в формате круговой шкалы или «спидометра».

Такой элемент позволяет оператору оценить состояние оборудования буквально одним взглядом. Если стрелка находится в зеленом секторе — параметр работает в нормальном диапазоне. При приближении к критическим значениям стрелка переходит в оранжевую область предупреждения, а при выходе за допустимые пределы — в красную аварийную зону.

Что может показывать:

• температура печи;
• давление в трубопроводе;
• уровень заполнения резервуара;
• скорость двигателя;
• расход жидкости;
• любой аналоговый или цифровой сигнал с датчика.

Компонент поддерживает:

• несколько режимов отображения шкалы;
• цветовые зоны состояния;
• гибкую настройку внешнего вида;
• настройку диапазонов измерений и пороговых значений;
• привязку к переменным контроллера;
• работу в редакторе проектов, режиме симуляции и на конечных устройствах.

1. Три варианта отображения

• Круг: классический круговой прибор; шкала отображается дугой 270°.
• Сектор: произвольный сектор окружности; можно самостоятельно задавать начальный и конечный угол.
• Циферблат: При соединении границ сектора

2. Цветовые зоны состояния

На шкале будут отображаться несколько диапазонов: зеленый — норма, орандевы — преддупреждение, красный — авария. При изменении значения стрелка автоматически показывает текущее состояние объекта.

3. Гибкая настройка внешнего вида

Пользователь сможет менять:

• цвет фона;
• цвет рамки;
• толщину рамки;
• цвет стрелки;
• толщину стрелки;
• толщину шкалы;
• цвета аварийных зон;
• цвета предупреждающих зон;
• количество делений;
• параметры шкалы.

4. Настраиваемые диапазоны измерений

Можно задать:

• начало шкалы;
• конец шкалы;
• аварийно низкий уровень;
• предупреждающе низкий уровень;
• предупреждающе высокий уровень;
• аварийно высокий уровень.

То есть один и тот же контроль можно использовать как для температуры от 0 до 100 °C, так и для давления от 0 до 1000 бар.

Основная сложность проекта заключалась в создании не отдельного визуального элемента, а полноценного компонента платформы автоматизации.

В ходе разработки потребовалось решить несколько инженерных задач:

• реализовать динамический расчет геометрии шкалы, стрелки и цветовых зон;
• обеспечить корректное масштабирование интерфейса для экранов разных размеров;
• реализовать логику предупреждающих и аварийных диапазонов;
• встроить компонент в существующий редактор HMI-проектов;
• обеспечить одинаковое поведение в режиме проектирования, тестирования и эксплуатации;
• создать универсальную архитектуру для использования в различных сценариях промышленной автоматизации.

Проект объединяет сразу несколько направлений разработки корпоративного ПО: создание HMI-компонента, работу со встроенной графикой, реализацию интерфейса для операторских панелей и визуализацию технологических параметров на контроллерах и промышленных устройствах.

Новый компонент позволяет оператору быстрее оценивать состояние оборудования и замечать выход параметров за допустимые пределы. Это сокращает время на контроль технологического процесса и снижает риск пропустить критические отклонения при работе с большим количеством показателей на экране.