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          人機界面基礎知識

          2015-07-03 11:52:46 人評論 次瀏覽 分類:產品項目設計

          一、人機界面(HMI)產品常識

              1、人機界面產品的定義

              連接可編程序控制器(PLC)、變頻器、直流調速器、儀表等工業控制設備,利用顯示屏顯示,通過輸入單元(如觸摸屏、鍵盤、鼠標等)寫入工作參數或輸入操作命令,實現人與機器信息交互的數字設備,由硬件和軟件兩部分組成。

              2、人機界面(HMI)產品的組成及工作原理

              人機界面產品由硬件和軟件兩部分組成,硬件部分包括處理器、顯示單元、輸入單元、通訊接口、數據存貯單元等,其中處理器的性能決定了HMI產品的性能高低,是HMI的核心單元。根據HMI的產品等級不同,處理器可分別選用8位、16位、32位的處理器。HMI軟件一般分為兩部分,即運行于HMI硬件中的系統軟件和運行于PC機Windows操作系統下的畫面組態軟件(如JB-HMI畫面組態軟件)。使用者都必須先使用HMI的畫面組態軟件制作“工程文件”,再通過PC機和HMI 產品的串行通訊口,把編制好的“工程文件”下載到HMI的處理器中運行。

              3、人機界面產品的基本功能及選型指標

              基本功能:

          設備工作狀態顯示,如指示燈、按鈕、文字、圖形、曲線等
          數據、文字輸入操作,打印輸出
          生產配方存儲,設備生產數據記錄
          簡單的邏輯和數值運算
          可連接多種工業控制設備組網
              選型指標:

          顯示屏尺寸及色彩,分辨率
          HMI的處理器速度性能
          輸入方式:觸摸屏或薄膜鍵盤
          畫面存貯容量,注意廠商標注的容量單位是字節(byte)、還是位(bit)
          通訊口種類及數量,是否支持打印功能 
              4、人機界面產品分類

          薄膜鍵輸入的HMI,顯示尺寸小于5.7ˊ,畫面組態軟件免費,屬初級產品。如POP-HMI 小型人機界面
          觸摸屏輸入的HMI,顯示屏尺寸為5.7ˊ~12.1ˊ,畫面組態軟件免費,屬中級產品
          基于平板PC計算機的、多種通訊口的、高性能HMI,顯示尺寸大于10.4ˊ,畫面組態軟件收費,屬高端產品
              5、人機界面的使用方法

          明確監控任務要求,選擇適合的HMI產品
          在PC機上用畫面組態軟件編輯“工程文件”
          測試并保存已編輯好的“工程文件”
          PC機連接HMI硬件,下載“工程文件”到HMI中
          連接HMI和工業控制器(如PLC、儀表等),實現人機交互
              二、人機界面產品問答

              1、人機界面與人們常說的“觸摸屏”有什么區別?

              從嚴格意義上來說,兩者是有本質上的區別的。因為“觸摸屏”僅是人機界面產品中可能用到的硬件部分,是一種替代鼠標及鍵盤部分功能,安裝在顯示屏前端的輸入設備;而人機界面產品則是一種包含硬件和軟件的人機交互設備。在工業中,人們常把具有觸摸輸入功能的人機界面產品稱為“觸摸屏”,但這是不科學的。

              2、人機界面和組態軟件有什么區別?

              人機界面產品,常被大家稱為“觸摸屏”,包含HMI硬件和相應的專用畫面組態軟件,一般情況下,不同廠家的HMI硬件使用不同的畫面組態軟件,連接的主要設備種類是PLC。而組態軟件是運行于PC硬件平臺、windows操作系統下的一個通用工具軟件產品,和PC機或工控機一起也可以組成HMI產品;通用的組態軟件支持的設備種類非常多,如各種PLC、PC板卡、儀表、變頻器、模塊等設備,而且由于PC的硬件平臺性能強大(主要反應在在速度和存儲容量上),通用組態軟件的功能也強很多,適用于大型的監控系統中。

              3、人機界面產品中是否有操作系統?

              任何人機界面產品都有系統軟件部分,系統軟件運行在HMI的處理器中,支持多任務處理功能,處理器中需有小型的操作系統管理系統軟件的運行?;谄桨逵嬎銠C的高性能人機界面產品中,一般使用WinCE,Linux等通用的嵌入式操作系統。 

              4、人機界面只能連接PLC嗎?

              不是這樣的。人機界面產品是為了解決PLC的人機交互問題而產生的,但隨著計算機技術和數字電路技術的發展,很多工業控制設備都具備了串口通訊能力,所以只要有串口通訊能力的工業控制設備,如變頻器、直流調速器、溫控儀表、數采模塊等都可以連接人機界面產品,來實現人機交互功能。

              5、人機界面只能通過標準的串行通訊口與其它設備相連接嗎?

              大多數情況下是這樣的。但隨著計算機和數字電路技術的發展,人機界面產品的接口能力越來越強。除了傳統的串行(RS232、RS422/RS485)通訊接口外,有些人機界面產品已具有網口、并口、USB口等數據接口,它們就可與具有網口、并口、USB口等接口的工業控制設備相連接,來實現設備的人機的交互。 

              6、是否有通訊功能的設備一定能和人機界面產品連接?

              應該是這樣的。因為通用的人機界面產品都提供了大量的、可供選擇的常用設備通訊驅動程序;一般情況下,只要在人機界面的畫面組態軟件中選擇與連接設備相對應的通訊驅動程序,就可以完成HMI和設備的通訊連接。如果所選HMI產品的組態軟件中沒有要連接設備的通訊驅動程序,用戶則可以把要連接設備的通訊口類型和協議內容告知HMI產品的生產商,請HMI廠商代為編制該設備的通訊驅動程序。

              7、PC機加觸摸屏,能否直接與PLC通訊,完成HMI的功能?

              當然可以。不過還要編制相應的HMI軟件,才能使PC機成為一個真正的HMI產品。

              8、未來人機界面的發展趨勢是什么?

              隨著數字電路和計算機技術的發展,未來的人機界面產品在功能上的高、中、低劃分將越來越不明顯,HMI的功能將越來越豐富;5.7寸以上的HMI產品將全部是彩色顯示屏,屏的壽命也將更長。由于計算機硬件成本的降低,HMI產品將以平板PC計算機為HMI硬件的高端產品為主,因為這種高端的產品在處理器速度、存儲容量、通訊接口種類和數量、組網能力、軟件資源共享上都有較大的優勢,是未來HMI產品的發展方向。當然,小尺寸的(顯示尺寸小于5.7 寸)HMI產品,由于其在體積和價格上的優勢,隨著其功能的進一步增強(如增加IO功能),將在小型機械設備的人機交互應用中得到廣泛應用。 

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