Людино-машинні інтерфейси та SCADA. Розроблення дисплеїв та анімованих елементів

1. Людино-машинні інтерфейси та SCADA
Розроблення дисплеїв та
анімованих елементів
автор і лектор: Олександр Пупена (pupena_san@ukr.net)
зворотній зв’язок по курсу: Інтернет-форум АСУ в Україні (www.asu.in.ua)
18.10.2020 1

2. Модель контуру контролю та керування
18.10.2020 pupena_san@ukr.net 2
• отримування даних з об’єкта з необхідною
періодичністю
• отримування інформації про достовірність
даних
• обробку даних для сприйняття людиною
• представлення даних на засобах HMI у
потрібному контексті
• допомогу в прийнятті рішень
• швидкий доступ до елементів керування
• уникнення помилкових дій

3. Ефективність роботи оператора
18.10.2020 pupena_san@ukr.net 3
Ефективність роботи оператора залежить від:
• правильного усвідомлення ситуації (ситуаційна обізнаність);
• правильне прийняття рішень;
• достатній час для усвідомлення, прийняття рішень та
безпомилкової реалізації керуючої дії

4. Ситуаційна обізнаність
18.10.2020 pupena_san@ukr.net 4

5. Ситуаційна обізнаність
18.10.2020 pupena_san@ukr.net 5
дослідження показали -> недостатня ситуаційна обізнаність була одним із
основних факторів нещасних випадків, пов’язаних із помилками людини
Ситуаційна обізнаністю (усвідомленням ситуації, situation awareness) – не
тільки сприйняття теперішнього стану об’єкта, а й прогнозування на майбутнє.
Основні ідеї побудови високоефективних HMI:
• за нормального функціонування процесу дисплеї повинні проявляти
мінімальні сенсорні стимулювання, тобто не привертати до себе уваги.
• коли процес відхиляється від норми, засоби HMI повинні проявляти
візуальні та звукові активності.
Засоби:
• колір
• яскравість та контрастність елементів,
• взаємне розміщення
• рух, блиманням чи миготіння,
• видимість та звукове оповіщення

6. Кольори
18.10.2020 pupena_san@ukr.net 6
• Конструкція HMI повинна враховувати візуальні обмеження групи
користувачів на робочому місці
• враховувати зовнішнє освітлення
• нормальний стан без контрасту
• в той же час інформація повинна чітко сприйматися
• слід враховувати потенційні недоліки або відсутність сприйняття кольорів
операторами
• колір слід використовувати для підкреслення ключової інформації, такої як
тривоги та аномальні умови
• зелений та червоний можуть сприйматися як однаковий, розділення станів
через зміну яскравості сірого (темно-сірий/світло-сірий)
• перевірка в чорно-білій гамі

7. Кольори
18.10.2020 pupena_san@ukr.net 7
• кольори тривог не використовувати для інших цілей
• кольорове кодування повинно дублюватися іншими способами:форму, текст,
яскравість, розмір і текстуру
• для найбільш важливої інформації слід використовувати найбільш помітні
кольори
• Градієнти кольорів не повинні використовуватися на дисплеї для статичних
або нединамічних елементів, але для динамічних – так
• Колір та/або миготіння символів мають спрямовувати увагу оператора на
нові критичні ситуації.
• Фон дисплею повинен мати ненасичений або нейтральний колір (наприклад,
сірий)
• фон має достатньо контрастувати з іншими елементами

8. Палітра кольорів (приклад)
18.10.2020 pupena_san@ukr.net 8
Назва
кольору
Вигляд
кольору
RGB Може бути використаний для
Фоновий
Сірий
204,204,204 Загальний фон дисплея
Світло-сірий 250,250,250 Відображає активний (увімкнений) стан насосів,
двигунів та іншого обладнання
Сірий 127,127,127 Відображає неактивний стан (вимкнений) стан
обладнання, колір навігаційних кнопок
Темно-сірий 89,89,89 Назва та опис тегу, інженерні одиниці, технологічні
лінії, межі технологічного обладнання. Може бути
також використаний чорний колір
Чорний 0,0,0 Тексти та примітки
Темно-синій 0,51,204 Плинне значення, режими регуляторів, виходи
регуляторів
Темно-
зелений
0,128,0 Задане значення регуляторів, інші значення для
введення
Світло-синій 187,225,228 Бажаний діапазон функціонування або умови
Бірюзовий 0,255,255 Стовпчики рівнів ємностей, лінії тренду
Коричневий 153,51,0 Лінії тренду, інше
Червоний 255,0,0 Високий рівень, тривога 1-го рівня (найвищого)
Жовтий 255,255,0 Тривога 2-го рівня
Помаранчеви
й
255,192,0 Тривога 3-го рівня
Фіолетовий 255,0,255 Тривога 4-го рівня (діагностичного)
не є вимогою, це приклад

9. Щільність
18.10.2020 pupena_san@ukr.net 9
• Необхідно виводити відповідну інформацію, яку оператор може
швидко інтерпретувати, уникаючи зайвого.
Методи:
• консолідація (гуртування) різних об’єднаних процесом даних у єдиний
інформаційний компонент, що робить меншу щільність на дисплеї;
• використання стилю дисплею більш ефективного для інтерпретації
оператором;
• надавати деяку інформацію лише за вимогою (наприклад, через
контекстне меню);
• розділення одного дисплея на декілька.

10. Рух, блимання, миготіння та видимість
18.10.2020 pupena_san@ukr.net 10
для привернення уваги оператора:
• рух,
• блимання (blinking, типу видимість-невидимість),
• миготіння (flashing, зміна кольору)
• умовну видимість.
Обмеження:
• блимання - для предметів появи/зникнення (наприклад, символів або
меж для непідтвердженої тривоги);
• текст і цифри не повинні рухатись або блимати
• не блимати/миготіти - якщо від оператора не вимагається реакції
• візуальна динаміка - для висвітлення аномальних ситуацій або
ситуацій, що потребують уваги оператора (наприклад, тривоги);
• операторові повинні бути надані засоби для зупинки блимання або
миготіння.

11. Звукові сповіщення
18.10.2020 pupena_san@ukr.net 11
• візуальні попередження повинні дублюватися звуковими:
• поява нової тривоги,
• неправильна дія по введенню,
• помилка HMI або неможливості виконати відправлену команду
• повинні допомагати спрямовувати оператора в місце виникнення
ситуації
• не заважати нормальній роботі оператора
• враховувати шуми довкілля
• кожний звуковий сигнал має бути чітким та однозначним
• виникати безпосередньо на консолі оператора:
• бути достатньо гнучкими для їх сприйняття,
• не сильно гнучкими, щоб не відволікати операторів інших
консолей у тому самому пункті керування.
• передбачити спосіб заглушити після підтвердження
• передбачити «рухомість» оператору

12. Взаємодія з користувачем
18.10.2020 pupena_san@ukr.net 12

13. Введення даних та команд
18.10.2020 pupena_san@ukr.net 13
відносяться: елементи введення, кнопки, опції, списки, командні графічні
елементи/компоненти (що реагують на натискання), елементи
приладових панелей та спливаючих вікон
• візуальні підказки про доступний метод введення
• зміну вигляду курсору
• знаходження "у фокусі«
• заблокований повинен мати інший колір (наприклад сірий)
• якщо введене значення має неправильний формат:
• повідомлено візуально та/або звуком про відхилення
• причини відхилення
• уведення даних та команд не повинно заважати відображенню на
активному дисплеї:
• використовувати вбудовані елементи цього самого дисплея
• спливаючі екрани,
• лицьові панелі (faceplate) – займають частину простору дисплея
• інший дисплей тільки за необхідності навігації за процесом.

14. Елементи з числовим введенням
18.10.2020 pupena_san@ukr.net 14
• елементи із числовими даними:
• можливість введення та відображення із заданою точністю
• вказувати знак (де використовується)
• відображати інженерні одиниці вимірювання
введеного/відображеного значення
• в тих самих інженерних одиницях, що відображаються

15. Елементи з текстовим введенням
18.10.2020 pupena_san@ukr.net 15
• елементів введення та відображення тексту:
• вирівнювання в полі для зручності читання;
• уникати використання слів, написаних прописними літерами (
виняток абревіатури або службові слова);
• уникати скорочень та абревіатур, невідомих оператору;
• уникати підкреслень, які варто використовувати для
гіперпосилань;
• текст відображати в напрямку звичного читання (горизонтально);
• за можливості при введенні вибирати текст із доступного набору.

16. Командні елементи
18.10.2020 pupena_san@ukr.net 16
• Командні елементи (що сприймають дії оператора від клавіатури, миші,
торкання і т. п.):
• повинні візуально виділятися від звичайних (не інтерактивних) елементів
• якщо призводять до прямої дії в процесі (наприклад відкриття клапана) –
повинні вимагати від оператора декількох вхідних дій (наприклад,
додаткового підтвердження або натискання додаткової кнопки
клавіатури)
• якщо передбачає кількох виборів опцій оператором – то її виконання
повинен підтверджувати оператор для всього списку дій (наприклад,
вибір нового рецепта та підтвердження джерел і напрямків продукту)
• опції візуально групувати
• якщо команда складна (покрокова) – використовувати діалогові вікна
команд
• передбачати засоби відміни відправленої команди або/та повернення
до попередньої конфігурації
• ряд команд можуть потребувати обмеження на їх виконання
• у випадку невиконання команди - мають бути повідомлені причини
• оператор повинен побачити (почути) результат виконання команди. .

17. Кнопки
18.10.2020 pupena_san@ukr.net 17
• кнопки:
• різний вигляд для виконання команд, запуску програм чи навігації
• мають бути достатньо великого розміру для швидкого вибору
• недоступна кнопка повинна залишатися видимою, але мати
характерний вигляд (наприклад сірий напис)
• якщо запускають певний процес або програму – може бути
потрібне додаткове підтвердження.

18. Діалогові засоби
18.10.2020 pupena_san@ukr.net 18
• діалогові засоби:
• спливаючі вікна (pop-up window), які не повинні займати велику
частину екрана
• лицьові панелі (faceplate), які розміщені на спеціально виділеній
частині загального дисплея, що змінюються залежно від
вибраного контексту
• якщо кілька спливаючих вікон або панелей оператор повинен
чітко бачити, яке з них має фокус введення
• період очікування для спливаючих вікон: за відсутності дії
оператора, вікно саме закривається

19. Методи уникнення помилок
18.10.2020 pupena_san@ukr.net 19
• Потрібні для уникнення:
• неправильно введених оператором даних (наприклад, вихід
значення за дозволений діапазон)
• випадкового виклику команд
• не повинні надмірно перешкоджати операторам швидко робити зміни
та бути інтуїтивно зрозумілими.
• оператор повинен бачити результат – як позитивний, так і негативний
• візуальна зміна
• звуковий сигнал
• комбінація
• спливаюче вікно з повідомленням
• якщо команди потребують додаткового підтвердження - прості
діалогові вікна "так"/"відміна«
• може бути потрібна вказівка причини запуску команди (уведення
тексту, вибір опції, тощо)
• дуже відповідальні об’єкти - уведення паролю, автентифікація
користувача через сканування біометричних даних (наприклад,
відбиток пальця або сканування сітківки ока)

20. Методи позасистемних повідомлень
18.10.2020 pupena_san@ukr.net 20
оператори не перебувають у зоні дії HMI - позасистемні повідомлення
(Off-system messaging):
• голосові повідомлення автовідповідача;
• віддалені тривоги;
• повідомлення пейджерів, SMS;
• електронні листи;
• інші.
повинні розглядатися окремо

21. Доступ
18.10.2020 pupena_san@ukr.net 21
• виділяється кілька рівнів доступів
• рівні ґрунтуються на ролях та привілеях
• автентифікація:
• за ім'ям та паролем
• біометричні дані
• електронні підписи
• додаткові обмеження доступу залежно від місця входження
користувача
• можливість тимчасового входу в систему (тільки на час виконання дії),
якщо необхідно виконати високопріоритетну команду
• дії користувача можуть фіксуватися в журналі

22. Дисплеї
18.10.2020 pupena_san@ukr.net 22

23. 18.10.2020 23
Дисплеї
дисплей, дисплейна сторінка або сторінка,
Дисплейні сторінки відображаються на вікнах. Вікна можуть бути постійними,
які завжди займають всю область відображення, або спливаючими (pop-up) –
що появляються поверх інших вікон, як правило для діалогових цілей
(наприклад, повідомлення з підтвердженням або вікно керування виконавчим
механізмом).
При налаштуванні вікон, на яких розміщуються сторінки, як правило вказують:
• розмір та позицію
• можливість переміщення
• налаштування заголовку вікна
• ширина заголовку
• наявність системних кнопок вікна
механізм шаблонних сторінок (Template).

24. 18.10.2020 24
Призначення
• технологічні (наприклад, сторінка відділення фільтрації; сторінка станції
приготування, тощо);
• діагностичні та тривогові (наприклад, сторінка списку активних тривог;
сторінка списку повідомлень; сторінка стану приводу);
• трендові (наприклад, сторінка історичних трендів);
• звітні (наприклад, сторінка звіту приготування продукту; сторінка із
загальними показниками ефективності процесу (KPI));
• налагоджувальні (наприклад, карта ПЛК; налаштування ПІД-регулятора
контуру температури);
• конфігураційні (наприклад, параметри роботи фільтра; налаштування роботи
виконавчих механізмів).

25. 18.10.2020 25
Типи та стилі дисплеїв
Список (List)
Процес,
технологічна
(Process)
Схематичний
огляд
(Schematic
overview)

26. 18.10.2020 26
Типи та стилі дисплеїв
Функціональний огляд
(Functional overview,
Dashboard)
Топологічний, за
розташуванням
(Topology, Location)
Графіки (Graph)

27. 18.10.2020 27
Типи та стилі дисплеїв
Груповий (Group)
Логічне
відображення
(Logic Monitor)
Процедурний
(Procedural)

28. 18.10.2020 28
Типи та стилі дисплеїв
Відео (Video)
Діагностичний
(Health/Diagnos
tic)
Список тривог
(Alarm list)

29. 18.10.2020 29
Розробка дисплеїв (Citect)

30. 18.10.2020 30
Розробка дисплеїв (zenon)

31. Редактори графічної підсистеми
18.10.2020 pupena_san@ukr.net 31

32. 18.10.2020 32
Налаштування сітки

33. 18.10.2020 33
Інструменти редагування

34. 18.10.2020 34
Налаштування шарів

35. Об'єкти людино-машинного інтерфейсу та
анімація
18.10.2020 pupena_san@ukr.net 35

36. 18.10.2020 36
Типи об'єктів людино-машинного інтерфейсу
• базові елементи, що не
мають вбудованої анімації;
• об’єкти із вбудованою
анімацією;
• базові компоненти (символи,
групи), що складені з
декількох об’єктів без
анімації;
• компоненти із вбудованою
анімацією;
• об’єкти сторонніх
виробників.

37. 18.10.2020 37
Анімація у SCADA Citect

38. 18.10.2020 38
Анімація у SCADA zenon

39. 18.10.2020 39
Реакція на подію у SCADA Citect

40. 18.10.2020 40
Реакція на подію у SCADA zenon

41. 18.10.2020 41
Література
http://fb.asu.in.ua/kniga-scada-hmi