Màn hình cảm ứng HMI là gì? Các loại màn hình cảm ứng HMI

Màn hình cảm ứng HMI (Human-Machine Interface) đang trở thành trung tâm của mọi hệ thống tự động hóa hiện đại. Đây là cầu nối trực quan giữa con người và máy móc, giúp người vận hành giám sát, điều khiển và tối ưu hóa quy trình sản xuất với độ chính xác cao và tốc độ phản hồi nhanh. 

Tại Sona, chúng tôi nhận thấy nhiều doanh nghiệp vẫn chưa khai thác hết tiềm năng của HMI trong việc tối ưu hóa sản xuất và quản trị thông minh. Bài viết này được xây dựng nhằm giúp bạn hiểu rõ màn hình cảm ứng HMI là gì, nguyên lý hoạt động, cũng như vai trò chiến lược của nó trong việc nâng cao năng lực cạnh tranh của doanh nghiệp trong thời đại số hóa.

1. Màn hình cảm ứng HMI là gì?

Màn hình cảm ứng HMI là gì

1.1. Định nghĩa chuẩn xác về HMI

HMI (Human-Machine Interface) là thuật ngữ chỉ một thiết bị hoặc phần mềm được thiết kế nhằm cho phép người vận hành tương tác, giao tiếp và giám sát một hệ thống tự động hóa, máy móc hoặc quy trình công nghiệp.

Về bản chất, HMI đóng vai trò là "phiên dịch viên" giữa ngôn ngữ kỹ thuật số của máy móc (dữ liệu thô, tín hiệu điện) và ngôn ngữ trực quan của con người (đồ thị, biểu đồ, văn bản).

Ngày nay, gần như tất cả các HMI công nghiệp đều sử dụng công nghệ màn hình cảm ứng (Touch Screen) để thay thế các nút bấm vật lý truyền thống. Điều này không chỉ giúp giảm thiểu không gian lắp đặt mà còn tạo ra giao diện điều khiển linh hoạt, trực quan và dễ tùy biến hơn rất nhiều. Việc hiểu rõ màn hình cảm ứng HMI là gì là bước đầu tiên để tối ưu hóa việc vận hành.

1.2. Vai trò trung tâm của HMI trong hệ thống tự động hóa

HMI không chỉ là một màn hình hiển thị; nó là công cụ quản lý quy trình toàn diện:

• Chức năng hiển thị (Visualization): HMI trực quan hóa dữ liệu thời gian thực, trạng thái máy móc, và quy trình sản xuất dưới dạng đồ họa (gọi là Mimic Diagram hoặc SCADA view). Điều này cho phép người vận hành ngay lập tức nhận biết các điểm bất thường, mức tồn kho, hoặc hiệu suất hoạt động của từng bộ phận.
• Chức năng điều khiển (Control): Người vận hành có thể nhập lệnh, thay đổi tham số hoạt động (ví dụ: đặt lại nhiệt độ, thay đổi tốc độ băng tải), khởi động hoặc dừng các thiết bị chỉ bằng một thao tác chạm trên màn hình. Điều này loại bỏ sự phức tạp và rủi ro của việc thao tác trực tiếp trên các thiết bị điều khiển phức tạp như PLC.

Xem thêm: #Top 4 Công Nghệ Màn Hình Cảm Ứng Phổ Biến Nhất Hiện Nay

2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của màn hình cảm ứng HMI

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của màn hình cảm ứng HMI

Để đảm bảo độ tin cậy trong môi trường công nghiệp khắc nghiệt, màn hình cảm ứng HMI được thiết kế với cấu tạo phần cứng chuyên biệt và nguyên lý hoạt động chặt chẽ.

2.1. Cấu tạo phần cứng cơ bản của màn hình HMI

• Màn hình hiển thị (Display Panel): Thường sử dụng công nghệ LCD hoặc TFT (Thin-Film Transistor) với độ phân giải và độ sáng cao để đảm bảo khả năng quan sát rõ ràng trong điều kiện ánh sáng công nghiệp. Màn hình cảm ứng có thể là điện trở (Resistive) hoặc điện dung (Capacitive).
• Bộ vi xử lý và bộ nhớ (CPU & Memory): Đây là "bộ não" xử lý các tác vụ đồ họa, giao tiếp và lưu trữ dữ liệu. Các HMI hiện đại sử dụng CPU hiệu năng cao (như ARM Cortex) và bộ nhớ Flash/RAM lớn để đảm bảo tốc độ phản hồi nhanh và khả năng lưu trữ lịch sử dữ liệu (Data Logging).
• Cổng giao tiếp (Communication Ports): HMI cần các cổng kết nối đa dạng để giao tiếp với PLC và các thiết bị khác, bao gồm Ethernet (cho tốc độ cao và kết nối mạng), RS-232/485 (cho các giao thức truyền thống như Modbus RTU), và USB (để truyền dữ liệu hoặc cập nhật chương trình).

2.2. Nguyên lý hoạt động

Nguyên lý hoạt động của HMI dựa trên sự trao đổi dữ liệu liên tục với Bộ điều khiển logic khả trình (PLC) hoặc các thiết bị điều khiển khác:

• Kết nối và giao tiếp: HMI được cấu hình để thiết lập kết nối vật lý (qua cáp) và logic (qua giao thức truyền thông như Modbus TCP/IP, Profinet, EtherNet/IP) với PLC.
• Thu thập dữ liệu từ PLC/Thiết bị: HMI liên tục "hỏi" (polling) PLC để nhận dữ liệu thời gian thực. Dữ liệu này bao gồm trạng thái I/O (Input/Output), giá trị của các thanh ghi (Registers) như nhiệt độ, áp suất, số lượng sản phẩm, và các biến báo động.
• Xử lý và hiển thị: HMI nhận dữ liệu thô và sử dụng phần mềm cấu hình (ví dụ: EasyBuilder Pro, GT Designer) để chuyển đổi chúng thành các đối tượng đồ họa trực quan (đồng hồ đo, đèn báo, biểu đồ xu hướng). Nhờ đó, người vận hành có thể hiểu được tình trạng hệ thống chỉ trong vài giây.
  • Ví dụ cụ thể: Nếu nhiệt độ lò nung (giá trị trong thanh ghi D100 của PLC) vượt quá 300°C, HMI sẽ tự động hiển thị một cảnh báo màu đỏ lớn trên màn hình, thay vì chỉ hiển thị con số 301.
• Truyền lệnh điều khiển: Khi người vận hành chạm vào một nút ảo trên HMI (ví dụ: nút "Start Motor"), HMI sẽ ghi một giá trị lệnh cụ thể vào một địa chỉ thanh ghi (Register) tương ứng trong PLC. PLC nhận lệnh này và thực thi hành động điều khiển thiết bị vật lý.

Xem thêm: #Top 3+ Màn Hình Cảm Ứng Dạy Học Chất Lượng Đáng Mua Nhất

3. Các loại màn hình cảm ứng HMI

Việc lựa chọn loại HMI phù hợp là yếu tố then chốt để đảm bảo hiệu quả đầu tư.

Phân loại theo công nghệ và khả năng xử lý

• HMI cơ bản (Basic HMI): Thường có kích thước nhỏ (4-7 inch), bộ nhớ và CPU vừa phải. Phù hợp cho các ứng dụng đơn giản như điều khiển máy đơn, giám sát một vài thông số cơ bản.

HMI cơ bản (Basic HMI)

• HMI nâng cao (Advanced HMI/Panel PC): Có CPU mạnh mẽ hơn (thường là đa lõi), RAM lớn, và đôi khi tích hợp hệ điều hành đầy đủ (Windows/Linux). Loại này phù hợp cho các ứng dụng phức tạp, yêu cầu đồ họa cao, khả năng lưu trữ dữ liệu lớn, và tích hợp các phần mềm quản lý cấp cao hơn như MES (Manufacturing Execution System). Các dòng HMI cao cấp như màn hình cảm ứng HMI Cimon thường thuộc nhóm này, cung cấp khả năng mở rộng mạnh mẽ.

HMI nâng cao (Advanced HMI/Panel PC)

Phân loại theo môi trường hoạt động

• HMI tiêu chuẩn (Standard Industrial): Thiết kế bền bỉ, chống rung, chống sốc, phù hợp với hầu hết các môi trường nhà máy thông thường (thường đạt chuẩn IP54).

​​​​​​​

HMI tiêu chuẩn (Standard Industrial)

• HMI chuyên dụng:
  • Chống nước/Chống bụi (High IP Rating): Ví dụ, HMI đạt chuẩn IP65 hoặc IP67 được sử dụng trong ngành Thực phẩm & Đồ uống (Food & Beverage) hoặc Dược phẩm, nơi yêu cầu vệ sinh bằng cách xịt rửa áp lực cao (Washdown environments).
  • Chống cháy nổ (Hazardous Locations): Được chứng nhận ATEX hoặc UL Class I Div 2, bắt buộc sử dụng trong các khu vực có nguy cơ cháy nổ cao (ví dụ: nhà máy lọc dầu, hóa chất).

​​​​​​​

HMI chuyên dụng

4. Top 6 màn hình HMI phổ biến trong công nghiệp

Dưới đây là một số dòng màn hình tương tác HMI được Sona đánh giá cao về độ tin cậy và hiệu suất:

HMI Weintek MT8071iP:

​​​​​​​

HMI Weintek MT8071iP

• Kích thước: 7 inch
• Phân loại: màn hình cảm ứng LCD TFT
• Bộ xử lý & bộ nhớ: thường dùng bộ xử lý ARM Cortex hiệu năng cao, RAM phổ biến từ 256 MB đến 512 MB
• Kết nối: RS232/485, Ethernet, USB, hỗ trợ nhiều giao thức công nghiệp như Modbus, MQTT
• Độ phân giải: 800 x 480 pixels
• Công nghệ: LCD TFT với khả năng hiển thị 65.536 màu, góc nhìn rộng 178 độ, cảm ứng điện trở 4 dây, độ nhạy cao

HMI Delta DOP-107BV:

​​​​​​​​​​​​​​

HMI Delta DOP-107BV

• Kích thước: 7 inch
• Phân loại: màn hình cảm ứng TFT LCD
• Bộ xử lý & bộ nhớ: CPU công nghiệp tốc độ cao, bộ nhớ flash lưu trữ nhiều chương trình, RAM đủ cho ứng dụng công nghiệp
• Kết nối: RS232/485, USB Host/Slave, Ethernet, hỗ trợ đa giao thức như Modbus, Profibus
• Độ phân giải: 800 x 480 pixels
• Công nghệ: TFT LCD, hiển thị 65.536 màu, độ sáng lên tới 400 cd/m² cho hiển thị rõ nét trong môi trường ánh sáng mạnh

HMI Mitsubishi GOT2000 Series (GT2507-WTSD):

​​​​​​​

HMI Mitsubishi GOT2000 Series (GT2507-WTSD)

• Kích thước: 7 inch
• Phân loại: màn hình cảm ứng LCD công nghiệp
• Bộ xử lý & bộ nhớ: Hiệu năng cao, bộ nhớ flash lớn, RAM đủ để xử lý giao diện phức tạp và lưu trữ dữ liệu thời gian thực
• Kết nối: RS232/485, Ethernet, USB, hỗ trợ SCADA, cấu hình dễ dàng cho các hệ thống tự động hóa lớn
• Độ phân giải: cao, vượt trội so với các model thông thường, giúp hiển thị mượt mà và sắc nét
• Công nghệ: LCD TFT với độ sáng cao, thiết kế bền bỉ phù hợp công nghiệp nặng

HMI Flexem FE6070WE:

​​​​​​​

HMI Flexem FE6070WE

• Kích thước: 7 inch
• Phân loại: màn hình cảm ứng LCD TFT
• Bộ xử lý & bộ nhớ: Cortex-A8 1 GHz, RAM 512 MB, bộ nhớ flash lớn cho lưu trữ đa nhiệm, ứng dụng đa dạng
• Kết nối: Ethernet, Modbus, TCP/IP, RS-232 hỗ trợ truyền thông đa kênh
• Độ phân giải: 1024 x 600 pixels, mật độ điểm ảnh cao (khoảng 170.73 PPI)
• Công nghệ: TFT LCD 16.7 triệu màu, góc nhìn rộng 178 độ, cảm ứng điện trở

HMI Kinco MASS Series:

​​​​​​​

HMI Kinco MASS Series

• Kích thước: đa dạng từ 7 inch trở lên
• Phân loại: màn hình cảm ứng TFT LCD
• Bộ xử lý & bộ nhớ: CPU đa lõi công nghiệp, bộ nhớ flash NAND 256 MB, RAM DDR3 128 MB
• Kết nối: Ethernet, RS232/485, các giao thức IoT như MQTT tích hợp
• Độ phân giải: cao, hỗ trợ gam màu rộng và các ứng dụng đồ họa nâng cao
• Công nghệ: TFT LCD, thiết kế công nghiệp hiện đại, tích hợp phần mềm Kinco DTools v4.0 dễ lập trình

HMI Beijer X2 Extreme 15:

​​​​​​​

HMI Beijer X2 Extreme 15

• Kích thước: 15.4 inch (màn hình lớn hơn, thường ứng dụng trong các hệ thống điều khiển quy mô lớn)
• Phân loại: màn hình cảm ứng LCD TFT công nghiệp
• Bộ xử lý & bộ nhớ: khỏe để đáp ứng các ứng dụng đa nhiệm và đồ họa phức tạp
• Kết nối: nhiều cổng COM RS232/485, USB, Ethernet, hỗ trợ chuẩn công nghiệp đa dạng
• Độ phân giải: 1280 x 800 pixels
• Công nghệ: LCD TFT với màu sắc trung thực, độ sáng và độ tương phản cao, phù hợp quan sát trong môi trường công nghiệp nhiều ánh sáng.

5. Ứng dụng thực tiễn của HMI trong các ngành công nghiệp

5.1. Ngành sản xuất và chế tạo (Manufacturing)

​​​​​​​

Ngành sản xuất và chế tạo (Manufacturing)

Trong các nhà máy, HMI là giao diện chính để:

• Điều khiển dây chuyền lắp ráp tự động: Người vận hành sử dụng HMI để khởi động, tạm dừng các robot hoặc cell tự động, và điều chỉnh tốc độ sản xuất.
• Giám sát chất lượng và OEE: HMI hiển thị các chỉ số hiệu suất thiết bị tổng thể (OEE - Overall Equipment Effectiveness) theo thời gian thực. Bằng cách thu thập dữ liệu về thời gian dừng máy (Availability), tốc độ sản xuất (Performance), và số lượng sản phẩm lỗi (Quality), HMI cung cấp thông tin chiến lược giúp quản lý đưa ra quyết định cải tiến. Ví dụ: Một nghiên cứu của Tạp chí Tự động hóa Công nghiệp cho thấy, việc trực quan hóa OEE qua HMI giúp các nhà máy giảm 15% thời gian dừng máy không kế hoạch trong vòng 6 tháng.

5.2. Ngành năng lượng và tiện ích (Energy and Utilities)

​​​​​​​

Ngành năng lượng và tiện ích (Energy and Utilities)

• Giám sát trạm biến áp và hệ thống phân phối điện: HMI, đặc biệt là các hệ thống SCADA tích hợp, cho phép kỹ sư theo dõi trạng thái của các máy cắt, máy biến áp và dòng điện từ xa.
• Điều khiển nhà máy năng lượng tái tạo: Trong các trang trại điện mặt trời (Solar Farm) hoặc điện gió (Wind Farm), HMI được sử dụng để giám sát hiệu suất của từng tấm pin hoặc tuabin, và điều khiển góc nghiêng để tối ưu hóa việc thu năng lượng.

5.4. Lợi ích chiến lược khi đầu tư vào HMI chất lượng cao

Đầu tư vào màn hình cảm ứng HMI không chỉ là chi phí mà là một quyết định chiến lược:

• Tăng tốc độ phản ứng và khắc phục sự cố: Giao diện trực quan giúp người vận hành xác định chính xác vị trí và nguyên nhân lỗi nhanh hơn nhiều so với việc đọc đèn báo hoặc mã lỗi trên PLC.
• Giảm thiểu lỗi vận hành: Giao diện thân thiện, được thiết kế khoa học giúp giảm thiểu khả năng người vận hành nhập sai tham số hoặc thực hiện sai quy trình, từ đó nâng cao chất lượng sản phẩm.
• Tạo điều kiện cho phân tích dữ liệu (Big Data): HMI hiện đại có khả năng lưu trữ và xuất dữ liệu sản xuất (Data Logging) ra các định dạng chuẩn (CSV, SQL), phục vụ cho việc phân tích chuyên sâu và cải tiến quy trình liên tục.

Qua những phân tích chuyên sâu trên, chúng ta có thể khẳng định rằng việc hiểu rõ màn hình cảm ứng HMI là gì không chỉ là kiến thức cơ bản mà còn là yếu tố then chốt quyết định đến hiệu quả, sự an toàn và khả năng cạnh tranh của hệ thống tự động hóa. HMI là trung tâm thần kinh cho phép con người và máy móc làm việc hài hòa.

Trong tương lai, HMI sẽ tiếp tục phát triển theo hướng tích hợp sâu hơn với IoT (Internet of Things) và Trí tuệ Nhân tạo (AI), cho phép HMI không chỉ hiển thị mà còn đưa ra các quyết định dự đoán và cảnh báo thông minh hơn.

Nếu bạn đang tìm kiếm giải pháp HMI tối ưu, từ các dòng phổ thông như màn hình cảm ứng HMI Delta đến các giải pháp cao cấp như màn hình cảm ứng HMI Cimon, hoặc cần dịch vụ sửa chữa, bảo hành chuyên nghiệp, hãy liên hệ ngay với Sona. Chúng tôi cam kết cung cấp giải pháp phù hợp nhất để nâng cao năng suất và đảm bảo sự ổn định cho dây chuyền sản xuất của bạn.

Thông tin liên hệ:

CÔNG TY TNHH THƯƠNG MẠI CÔNG NGHỆ VIETHITEK VIỆT NAM

Địa chỉ: Nhà liền kề số 1, 125D Minh Khai, Ngõ Hòa Bình 6, phố Minh Khai, phường Minh Khai, quận Hai Bà Trưng, Hà Nội

Điện thoại: 038 248 8338

Website: https://sona.net.vn/

Fanpage: https://www.facebook.com/SONA.manhinhtuongtacdaotao.manhinhquangcaodientu