Как выбрать панель?

Сравнительный анализ операторских панелей

Операторские панели – это устройства человеко-машинного интерфейса (HMI, Human-Machine Interface), предназначенные для управления технологическими процессами.  Операторские панели могут совмещать функции средства визуализации, локального оперативного управления и непосредственно-цифрового управления – выступать в роли программируемых логических контроллеров (ПЛК).

Панели оператора визуализируют информацию и передают управляющие команды исполнительным механизмам посредством модулей ввода/вывода. Они взаимодействуют с контроллерами и системами сбора данных через такие интерфейсы как Ethernet, RS-232/485 и другие. Некоторые панели оператора способны регистрировать данные, создавать отчеты и управлять объектами на основе заложенных в них программ.

Здесь представлен сравнительный анализ наиболее популярных на начало 2024 года на нашем рынке отечественных и зарубежных панелей оператора.

Производители HMI-панелей

• Компания АВАДС ХАРД – российский разработчик программно-аппаратных решений для промышленной автоматизации.
• Компания Weintek Labs., Inc. – является ведущим производителем графических операторских панелей в Тайване.
• Компания ОВЕН – российский разработчик. Производит широкий ряд приборов первичной автоматики – это различные регуляторы, индикаторы, измерители и другие приборы КИПиА. В их числе сенсорные панели.
• Компания Xinje – китайский производитель. Основные направления деятельности: разработка и производство ПЛК, сервоприводов, шаговых двигателей, панелей HMI и других средств автоматизации.
• Корпорация Kinco - один из самых крупных в Китае производителей средств автоматизации: панелей оператора, ПЛК, систем позиционирования и т. д. 
• Компания RealLab (НИЛ АП, научно-исследовательская лаборатория автоматизации проектирования) – крупный российский производитель средств и систем промышленной автоматизации для жестких условий эксплуатации и изготовленных в соответствии с российскими и мировыми стандартами.
• Компани Delta Electronics – тайваньская компания. Подразделение IABG компании Delta Electronics занимается разработкой и производством широкого спектра продукции для автоматизации производственных процессов, среди которых панели оператора.

Модели HMI

В сравнении участвовали модели панелей оператора указанных компаний:

• АВАДС ХАРД – панели АСП7, АСП10, АСП15;
• Weintek – панели MT8072iP, cMT2078X, cMT3072XH2, MT8106iP, cMT2108X2, cMT3108XP, cMT2158X, cMT3162X;
• ОВЕН – панели СП307-Р, СП310-Р, ВП110, СП315-Р;
• XINJE – панели TS5-700-W, TS5-1000-W, TGC65-ET;
• Kinco – панели F070E, F104E, GL150E, GH150E;
• RealLab – панели NLcon-CED7, NLcon-CED10, NLcon-CED15;
• Delta – панели DOP-107WV, DOP-110WS, DOP-115WX.

Методика сравнения

Сравнение проводилось по двум классам параметров: характеристики оборудования и  программного обеспечения (ПО).

Оборудование сравнивалось по набору более чем 40 параметров, поделенных на группы: экран, производительность, интерфейсы, питание, условия эксплуатации и конструкция.

Были сопоставлены устройства разных производителей с одинаковыми размерами экрана: 7”, 10” и 15”.

ПО сравнивалось по 62 параметрам, поделенных на критерии: проект, работа с HMI интерфейсом, графика, документация, обучение, видео, безопасность, архивы, коммуникационная связь, языки программирования, библиотеки, тренды, журналы, лицензионная политика. Сравнение выполнялось между двумя основными программными комплексами MasterSCADA 4D и EasyBuilder Pro.

В статье также приведено сравнение стоимостной оценки панелей.

Таблицу в формате Exel с исходными данными, по которым проводилось сравнение можно скачать здесь:

Таблица с исходными данными

Оборудование

Экран операторских панелей

Сравнение экранов выполнялось по одиннадцати параметрам:

• Диагональ
• Тип матрицы
• Разрешение
• Количество цветов
• Контрастность
• Яркость
• Угол обзора
• Тип подсветки
• MTBF подсветки
• Сенсорный экран
• Особенности сенсорного экрана

По типу матрицы в образцах моделей применялись IPS, WVA и TFT. Выбор типа матрицы существенно влияет на остальные параметры. Обобщенные качественные характеристики представлены в таблице.

Каждый из типов матриц имеет свои преимущества и недостатки. IPS обычно считается лучшим выбором для профессиональной цветокоррекции и работы с изображениями из-за широких углов обзора и высокого качества цветопередачи, WVA обеспечивает хороший баланс между качеством изображения и углами обзора, подходит для общего использования, а TFT - для приложений с высокими требованиями к скорости обновления, но может быть менее подходящим для точной цветокоррекции.

IPS-матрица применяется во всех моделях компании АВАДС ХАРД и в одной модели компании ОВЕН. В моделях компании Weintek используются матрицы WVA или TFT. В моделях остальных производителей применяется матрица TFT.

Разрешение экрана изменяется в диапазоне от 800x480 до 1920x1080 в зависимости от диагонали и модели производителя. Лидерами по разрешению 1024x600 являются компании АВАДС ХАРД и Weintek по моделям с диагональю 7”. В номинации панелей 10” с разрешением 1280x800 лидируют компании Weintek и ОВЕН. Рейтинг панелей с диагональю 15” и разрешением 1920x1080 возглавляют компания АВАДС ХАРД с моделью АСП15 и компания Weintek с моделью cMT3162X.

Количество цветов практически по всем моделям одинаковое – 16,7М, однако есть ряд аутсайдеров у компаний Kinco, RealLab и Delta с 65535 цветами в некоторых моделях с диагональю 7” и 15”.

Контрастность экрана в представленных моделях варьируется в пределах от 500:1 до 2500:1. В лидерах – модель cMT2158X от компании Weintek с диагональю 15”. Далее следуют панели от Kinco, АВАДС ХАРД и ОВЕН.

Яркость экрана изменяется в пределах от 200 до 450 кд/м2. Самые яркие экраны у панелей компаний Weintek, Kinco и Delta.

Углы обзора изменяются в диапазоне от 130x140 до 178x178. Лучшие модели по углам обзора – от компаний Weintek и АВАДС ХАРД.

По параметру MTBF подсветки (средняя наработка на отказ) панели варьируются в пределах от 20000 до 70000 часов. Первенство за моделью cMT2158X от Weintek.

В представленных панелях оператора использованы емкостные и резистивные сенсорные экраны. Если не требуется совместимости с перчатками или работа в суровых условиях, предпочтительнее использовать емкостные экраны благодаря их отзывчивости и возможностям мультитач. Во всех моделях компании АВАДС ХАРД применяются емкостные экраны на пять и десять точек. Кроме того, емкостные экраны используются в двух моделях Weintek и одной модели ОВЕН.

Производительность

Сравнение производительности панелей выполнялось по шести параметрам:

• Процессор
• ОЗУ
• Flash память
• Встроенный SSD
• Графический процессор
• Часы реального времени

При этом процессор, ОЗУ, графический процессор и часы реального времени конструктивно оформлены, как правило, в одном чипе.

Абсолютным лидером по производительности являются панели компании АВАДС ХАРД. Все они разработаны на базе центрального процессора RockChip RK3399 включающего в себя 6 ядер (2-ядерный Cortex-A72, 2 ГГц и 4-ядерный Cortex-A53), ОЗУ 4 Гб, графический процессор Mali-T860MP4 и часы реального времени. Панели АВАДС АСП имеют максимальный объем flash памяти – 32 ГБ eMMC, а также могут опционально комплектоваться SSD объемом до 2 Тб.

В моделях остальных производителей используются менее мощные процессоры: AT91SAM9G35-CU, 400 МГц; ARM9, 400 МГц; Broadcom BCM2837B0 (4 ядра Cortex-A53, частота 1,2 ГГц); Cortex A8, Cortex A9. В этих панелях ОЗУ меньше, чем у АВАДС АСП, - от 128 Мб до 1 Гб. Flash память также меньше – от 128 Мб до 8 Гб. В отдельных моделях компаний Weintek, Kinco и Delta имеются разъемы для подключения SD Card. Лишь одна из моделей от компании ОВЕН имеет графический процессор Mali-400, у остальных панелей графический процессор отсутствует.

Интерфейсы

Сравнение интерфейсов выполнялось по следующим параметрам:

• Ethernet
• Wi-Fi
• USB
• Bluetooth
• Число и типы COM портов
• CAN
• Гальваническая изоляция портов
• Аудиовыход
• Максимальный объем USB накопителя

Интерфейс Ethernet имеется в каждой модели всех производителей, отличие только в скорости передачи данных. Гигабитным каналом оснащены все модели панелей АВАДС ХАРД, четыре модели Weintek и одна модель Delta. Остальные панели имеют на борту стомегабитные каналы Ethernet.

Подключением к сети через Wi-Fi оборудованы все панели АВАДС ХАРД, две модели Xinje, одна модель ОВЕН и опционально могут поставляться в двух моделях Weintek.

Двумя портами USB 3.0 оснащены все модели панелей АВАДС ХАРД. Благодаря этому и наличию полноценной ОС эти панели позволяют использовать:

• Дополнительный Ethernet. На рынке представлено огромное число конвертеров USB / Ethernet на разные скорости сети и разные типы USB.
• Дополнительные USB. Имеется широкое предложение устройств USB-HUB как в промышленном, так и в бытовом исполнении.
• Дополнительные COM порты. Широкий выбор преобразователей от 1-канальных до 32-канальных.
• Промышленные сети. Подключение с помощью конвертеров USB в CAN, HART и другие сети.

Панели остальных производителей имеют один-два порта USB версии 2.0, которые недоступны для расширения числа внешних интерфейсов – используются в основном для подключения внешних flash-накопителей или загрузки проекта.

Компания АВАДС ХАРД – единственная, установившая во всех своих панелях интерфейс Bluetooth, причем одной из последних версий 5.0.

COM порты в той или иной конфигурации присутствуют у всех производителей панелей в количестве двух или трех портов. Используемые интерфейсы поддерживают стандарты RS-232, RS-422, RS-485. Выделить лидера по данному параметру проблематично. Возможность расширения числа COM-портов через USB имеется только в панелях компании АВАДС ХАРД.

Интерфейс стандарта CAN применяется в нескольких моделях панелей компании Weintek. Возможность подключения к сети CAN с помощью конвертера через USB 3.0 имеется у панелей АВАДС ХАРД. У остальных производителей такая возможность отсутствует.

Гальваническая изоляция последовательных портов присутствует во всех моделях панелей АВАДС ХАРД, RealLab и Delta.

Встроенный динамик, пьезоизлучатель или выход 8 ом имеются у некоторых моделей производителей. Аудиовыход в виде Mini Jack 3,5 мм присутствует во всех моделях панелей АВАДС ХАРД и в некоторых моделях XINJE, Kinco, Weintek и Delta. Кроме того панели компании АВАДС ХАРД позволяют подключать внешние колонки по Bluetooth.

По максимальному объему внешнего USB накопителя лидируют панели АВАДС ХАРД – до 2 Тб. У некоторых моделей Weintek - 32 Гб и 16 Гб – у всех моделей Xinje.

Питание

Номинальное напряжение питания всех моделей панелей всех производителей 24 В.

Потребляемый ток при номинальном питании варьируется в диапазоне от 0,2 до 1,3 А по всем панелям.

Диапазоны напряжения питания, при которых устройства работают, существенно отличаются. Максимальное значение диапазона питающего напряжения 10 – 48 В имеется у одной модели ОВЕН, а диапазона 10 – 30 В у всех моделей АВАДС ХАРД и RealLab.

Условия эксплуатации

Лидером по рабочей температуре (-20…+70 С) выступает компания RealLab с некоторыми моделями панелей. Следом идут все модели панелей компаний АВАДС ХАРД (0…+60 С) и Kinco (-10…+55 С).

Температура хранения (-20…+60 С) и влажность (10…90 %) одинакова практически у всех производителей, кроме компании RealLab, у которой (-30…+70 С) и (10…95 %) соответственно.

Конструкция

Защита по передней панели почти у всех производителей панелей одинакова (IP65), кроме некоторых моделей Weintek (IP66).

Защита корпуса у всех производителей панелей одинакова – IP20.

Материал корпуса преимущественно пластик у большинства производителей. Иногда применяется алюминий в одной модели Weintek или комбинация пластик + алюминий во всех моделях RealLab.

Охлаждение у всех производителей панелей безвентиляторное.

Распределение первых трех мест среди производителей по минимальному весу моделей.

Минимизация веса панелей может быть критичной для применения в авиакосмической и автомобилестроительной отраслях, а также в быту.

Общий вывод по результатам сравнения оборудования

Подводя итог сравнению представленных образцов панелей операторов, необходимо отметить, что выбор конкретной модели при прочих равных условиях, должен следовать нескольким простым рекомендациям:

• Производительность – оперативность предоставления запрошенной информации в графическом виде и скорость выполнения команд оператора очень важны для комфортной работы обслуживающего персонала;
• Объем памяти – недостаток оперативной памяти может стать препятствием для реализации задуманного проекта, а малый объем дисковой памяти не позволит обеспечить необходимую глубину архивирования; 
• Новизна – более поздние модели используют современную компонентную базу и технологические решения, которые были недоступны при разработке старых панелей.

Указанным критериям наиболее полно из рассмотренных панелей оператора удовлетворяют устройства АВАДС АСП: вся линейка обладает самым мощным шестиядерным процессором, графическим процессором, максимальным объемом ОЗУ – 4 Гб и встроенной flash памяти 32 Гб, возможностью подключения SSD-накопителя объемом до 2 Тб. Год выпуска – 2023.

Кроме того, следует отметить, что значительный объем памяти в панелях АВАДС АСП позволяет использовать АВАДС Сервер архивирования, обеспечивающий высокоскоростные и компактные архивы в MasterSCADA 4D – среде программирования этих панелей.

ПО для разработки проектов

Анализ программного обеспечения для программирования HMI-панелей проводился в два этапа. Для начала была выполнена оценка с помощью искусственного интеллекта (ИИ). Далее из этого анализа выбраны два лучших продукта и проведено их сравнение.

Оценка ПО искусственным интелектом

Для оценки искусственным интеллектом использовалась платформа ChatGPT. ИИ получил задание определить состав критериев для сравнения и перечень систем программирования анализируемых панелей. Сравнение проводилось по пятибалльной шкале по каждому критерию. После подсчета итоговой суммы балов для каждой системы программирования определялось ее место в рейтинге.

Сокращения:

• MS4D – MasterScada 4D российского производителя МПС СОФТ.
• EB PRO – EasyBuilder Pro V 6.08 тайваньской компании Weintek Inc.
• СП300 – Конфигуратор СП300 компании ОВЕН.
• TW PRO – TouchWin Pro приложение китайской компании Xinje.
• DTools – Среда разработки интерфейсов корпорации Kinco.
• Codesys – IDE приложение для ПЛК немецкой компании 3S-Smart Software Solutions.
• DOPSoft – ПО для программирования панелей оператора компании Delta.

Экспертная оценка ПО для панелей операторов

На втором этапе рассматривались системы программирования панелей MasterSCADA 4D и EasyBuilder Pro, занявшие первые два места в рейтинге первого этапа.

Обращаем внимание, что оценки указанных систем основаны исключительно на экспертном мнении сотрудников компаний АВАДС ХАРД и ИнСАТ и не претендуют на полную объективность. Кроме того, приведенные ниже критерии оценки отличаются от рассмотренных на 1 этапе. Их существенно больше, чем рекомендовал ИИ. Каждый критерий включает рассмотрение нескольких вопросов.

Сравнение проводилось в рамках следующих критериев:

• Проект
• Работа с HMI интерфейсом, графика
• Безопасность
• Архивы
• Коммуникации с оборудованием 
• Языки программирования
• Библиотеки
• Тренды
• Лицензионная политика

Для каждого критерия проводилась оценка по нескольким параметрам.

Посмотреть протокол оценки можно здесь.

Общий вывод по результатам сравнения ПО

Каждый параметр оценивался экспертами по 10-бальной шкале и представлялся в нормализованном виде. Затем был вычислен обобщенный параметр Уровень зрелости ПО по каждому критерию и общий по каждой из двух систем. Результат представлен на диаграмме.

Первое место с внушительным отрывом заняла отечественная разработка MasterScada 4D.

Цена

Модели панелей выстроены в порядке роста цены при курсе 94 руб. за 1 доллар США с группировкой по размеру диагонали.

Заключение

Приведенное сравнение показывает, что выбор аппаратно-программных устройств не может и не должен базироваться только на их стоимости.

Существует ряд дополнительных факторов, влияющие на выбор. Необходимо учитывать такие параметры как стоимость владения, включая долгосрочные затраты. Так разработка одинакового проекта для разных панелей может потребовать разных трудозатрат, а конечное решение на базе дешевой панели может оказаться дороже, чем на дорогой.

Чтобы принять обоснованное решение важно учесть репутацию производителя, качество продукции и уровень поддержки. Безусловно, имеет значение масштаб проекта, который планируется реализовать.

Кроме того, для нашей страны важно ориентироваться на изделия российских производителей. Это минимизирует риски и позволит участвовать в ответственных проектах.

Панели АВАДС АСП – это российские продукты. В них использованы новейшие технологии, максимально учтены пожелания рынка по функциональности и производительности. Кроме того, программное обеспечение этих панелей (MasterSCADA 4D и АВАДС Сервер архивирования) тоже российское.