HMI(Human Machine Interface)란? 스마트 공장의 핵심 인터페이스를 알아보자

 

공장을 방문하면 설비 앞에 터치스크린이 설치되어 있는 모습을 쉽게 볼 수 있습니다.

작업자는 이 화면을 통해 설비를 시작하거나 정지하고, 생산 상태를 확인하며, 이상 발생 시 알람을 확인합니다.

이러한 화면을 HMI(Human Machine Interface)​라고 합니다.

최근 스마트팩토리와 디지털 제조가 확산되면서 HMI는 단순한 조작 패널을 넘어 생산 데이터를 실시간으로 확인하고 MES, ERP, SCADA와 연동하는 핵심 시스템으로 발전하고 있습니다.

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HMI란 무엇인가?

HMI(Human Machine Interface)는 말 그대로 사람(Human)과 기계(Machine)를 연결하는 사용자 인터페이스(Interface)​입니다.

쉽게 말하면 PLC나 설비를 사람이 쉽게 제어하고 상태를 확인할 수 있도록 만든 화면입니다.

과거에는 버튼과 램프만 사용했지만 현재는 대부분 컬러 터치스크린 기반으로 동작합니다.

대표적인 연결 대상은 다음과 같습니다.

• PLC
• 인버터
• 서보
• 온도조절기
• 센서
• 로봇
• SCADA
• MES
• ERP

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HMI의 역할

HMI는 단순히 화면을 보여주는 장치가 아닙니다.

생산 현장의 모든 정보를 작업자가 이해하기 쉬운 형태로 제공하는 역할을 합니다.

대표적인 기능은 다음과 같습니다.

• 설비 상태 표시
• 생산 정보 표시
• 설비 제어
• 알람 표시
• 데이터 조회
• 생산 이력 확인
• 레시피 관리
• 관리자 설정

즉,

PLC는 설비를 제어하고 HMI는 사람이 PLC를 쉽게 사용할 수 있도록 도와주는 역할을 합니다.

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HMI 기본 기능

1. 설비 상태 표시

현재 설비가

• 운전
• 정지
• 대기
• 이상

중 어떤 상태인지 실시간으로 보여줍니다.

신호등처럼 색상으로 표시하는 경우가 많습니다.

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2. 설비 제어

화면에서

• START
• STOP
• RESET
• AUTO
• MANUAL

버튼을 눌러 설비를 제어합니다.

권한에 따라 사용할 수 있는 기능을 제한하기도 합니다.

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3. 데이터 입력

작업자가 직접 입력하는 기능입니다.

예를 들어

• 생산수량
• 목표수량
• LOT 번호
• 작업자
• 생산시간
• 온도
• 압력

등을 입력할 수 있습니다.

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4. 알람 관리

설비 이상이 발생하면

• 알람 발생
• 알람 내용
• 발생 시간
• 복구 시간
• 조치 상태

등을 확인할 수 있습니다.

최근에는 알람 이력까지 저장하는 경우가 많습니다.

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5. Trend(추세 그래프)

온도나 압력처럼 시간에 따라 변하는 데이터를 그래프로 표시합니다.

대표적인 데이터

• 온도
• 압력
• 전류
• 전압
• 유량
• 생산량

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6. Recipe 관리

생산 품목별 설정값을 저장하는 기능입니다.

예를 들어

제품 A

• 온도 120℃
• 속도 30m/min

제품 B

• 온도 150℃
• 속도 45m/min

처럼 품목별 설정을 쉽게 변경할 수 있습니다.

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7. 사용자 권한

사용자마다 기능을 제한할 수 있습니다.

예를 들어

작업자

• 운전
• 정지

관리자

• 설정 변경
• Recipe 수정

관리자만 중요한 기능을 사용할 수 있도록 구성합니다.

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8. 생산 정보 표시

최근에는 HMI에서도

• 생산량
• 목표량
• 불량률
• 가동률
• OEE

등을 확인할 수 있습니다.

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HMI 화면 구성 예시

일반적으로 다음과 같은 화면으로 구성됩니다.

메인 화면

• 설비 상태
• 생산량
• 현재 작업

운전 화면

• START
• STOP
• RESET
• AUTO

생산 화면

• 품목
• LOT
• 생산수량

알람 화면

• 알람 목록
• 발생 시간
• 조치 내용

Trend 화면

• 그래프
• 생산 추세

설정 화면

• 관리자 기능
• Recipe
• 통신 설정

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HMI 통신 방식

대표적인 통신 프로토콜은 다음과 같습니다.

• Modbus RTU
• Modbus TCP
• Ethernet/IP
• Profinet
• Profibus
• OPC UA
• MQTT
• RS-232
• RS-485
• Ethernet

최근에는 OPC UA와 MQTT를 이용한 스마트팩토리 연동이 빠르게 증가하고 있습니다.

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주요 HMI 제조사

Siemens

대표 제품

• SIMATIC Basic Panel
• Comfort Panel
• Unified Comfort Panel

특징

• PLC와 뛰어난 연동
• 대규모 공장에 적합
• 강력한 엔지니어링 기능

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Mitsubishi Electric

대표 제품

• GOT2000 Series

특징

• Mitsubishi PLC와 최적화
• 안정성 우수
• 국내 제조업에서 많이 사용

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Schneider Electric

대표 제품

• Harmony HMI

특징

• 다양한 산업용 프로토콜 지원
• 글로벌 제조사

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LS ELECTRIC

대표 제품

• XP Series
• XGT Panel

특징

• 국내 제조업에서 많이 사용
• LS PLC와 높은 호환성
• 합리적인 가격

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Weintek

대표 제품

• cMT Series
• MT Series

특징

• 다양한 PLC 지원
• 가격 경쟁력 우수
• 중소 제조업에서 많이 사용

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Pro-face

대표 제품

• GP Series

특징

• 견고한 산업용 설계
• 글로벌 시장에서 높은 점유율

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MES와 HMI의 차이

많은 사람들이 HMI와 MES를 혼동하기도 합니다.

구분HMIMES

목적	설비 제어	생산 관리
대상	PLC·설비	공장 전체
데이터	실시간 설비 데이터	생산·품질·재고 데이터
사용자	작업자	관리자·생산관리
범위	설비 1대 또는 공정	공장 전체

즉,

HMI는 설비를 제어하는 화면이고, MES는 생산을 관리하는 시스템​이라고 이해하면 쉽습니다.

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HMI의 발전 방향

최근 HMI는 단순한 터치패널을 넘어 스마트 공장의 중심 인터페이스로 진화하고 있습니다.

주요 변화는 다음과 같습니다.

• 웹 브라우저 기반 HMI
• 모바일 모니터링
• 클라우드 연동
• AI 이상 감지
• MES 및 ERP 실시간 연계
• OPC UA 기반 표준 통신
• MQTT 기반 IoT 연결
• 원격 유지보수

특히 AI와 빅데이터 기술이 접목되면서 작업자는 설비 상태를 보는 것을 넘어 생산성 분석과 예방 정비 정보까지 확인할 수 있게 되었습니다.

마무리

HMI는 생산 현장에서 작업자와 설비를 연결하는 가장 중요한 인터페이스입니다.

좋은 HMI는 단순히 보기 좋은 화면이 아니라 작업자가 직관적으로 이해하고 빠르게 조작할 수 있도록 설계되어야 합니다.

또한 스마트팩토리 시대에는 PLC와의 연결을 넘어 MES, ERP, SCADA, IoT 플랫폼과 연계되어 공장 전체의 생산 정보를 실시간으로 공유하는 핵심 역할을 수행합니다.

향후에는 웹 기술과 AI를 활용한 HMI가 더욱 확대되면서, 누구나 PC나 태블릿, 스마트폰을 통해 공장의 상태를 확인하고 제어하는 환경이 일반화될 것으로 기대됩니다.