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人機界面基礎(chǔ)知識
2014-10-27
一、人機界面（HMI）產(chǎn)品常識
1、人機界面產(chǎn)品的定義
連接可編程序控制器（PLC）、變頻器、直流調(diào)速器、儀表等工業(yè)控制設(shè)備，利用顯示屏顯示，通過輸入單元（如觸摸屏、鍵盤、鼠標(biāo)等）寫入工作參數(shù)或輸入操作命令，實現(xiàn)人與機器信息交互的數(shù)字設(shè)備,由硬件和軟件兩部分組成。
2、人機界面（HMI）產(chǎn)品的組成及工作原理
人機界面產(chǎn)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(shù)據(jù)存貯單元等，其中處理器的性能決定了HMI產(chǎn)品的性能高低，是HMI的核心單元。根據(jù)HMI的產(chǎn)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(tǒng)軟件和運行于PC機Windows操作系統(tǒng)下的畫面組態(tài)軟件（如JB－HMI畫面組態(tài)軟件）。使用者都必須先使用HMI的畫面組態(tài)軟件制作“工程文件”，再通過PC機和HMI 產(chǎn)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(chǎn)品的基本功能及選型指標(biāo)
基本功能：
設(shè)備工作狀態(tài)顯示，如指示燈、按鈕、文字、圖形、曲線等
數(shù)據(jù)、文字輸入操作，打印輸出
生產(chǎn)配方存儲，設(shè)備生產(chǎn)數(shù)據(jù)記錄
簡單的邏輯和數(shù)值運算
可連接多種工業(yè)控制設(shè)備組網(wǎng)
選型指標(biāo)：
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(biāo)注的容量單位是字節(jié)（byte）、還是位（bit）
通訊口種類及數(shù)量，是否支持打印功能
4、人機界面產(chǎn)品分類
薄膜鍵輸入的HMI，顯示尺寸小于5.7ˊ，畫面組態(tài)軟件免費，屬初級產(chǎn)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(tài)軟件免費，屬中級產(chǎn)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(tài)軟件收費，屬高端產(chǎn)品
5、人機界面的使用方法
明確監(jiān)控任務(wù)要求，選擇適合的HMI產(chǎn)品
在PC機上用畫面組態(tài)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(yè)控制器（如PLC、儀表等），實現(xiàn)人機交互
二、人機界面產(chǎn)品問答
1、人機界面與人們常說的“觸摸屏”有什么區(qū)別？
從嚴(yán)格意義上來說，兩者是有本質(zhì)上的區(qū)別的。因為“觸摸屏”僅是人機界面產(chǎn)品中可能用到的硬件部分，是一種替代鼠標(biāo)及鍵盤部分功能，安裝在顯示屏前端的輸入設(shè)備；而人機界面產(chǎn)品則是一種包含硬件和軟件的人機交互設(shè)備。在工業(yè)中，人們常把具有觸摸輸入功能的人機界面產(chǎn)品稱為“觸摸屏”，但這是不科學(xué)的。
2、人機界面和組態(tài)軟件有什么區(qū)別？
人機界面產(chǎn)品，常被大家稱為“觸摸屏”，包含HMI硬件和相應(yīng)的專用畫面組態(tài)軟件，一般情況下，不同廠家的HMI硬件使用不同的畫面組態(tài)軟件，連接的主要設(shè)備種類是PLC。而組態(tài)軟件是運行于PC硬件平臺、windows操作系統(tǒng)下的一個通用工具軟件產(chǎn)品，和PC機或工控機一起也可以組成HMI產(chǎn)品；通用的組態(tài)軟件支持的設(shè)備種類非常多，如各種PLC、PC板卡、儀表、變頻器、模塊等設(shè)備，而且由于PC的硬件平臺性能強大（主要反應(yīng)在在速度和存儲容量上），通用組態(tài)軟件的功能也強很多，適用于大型的監(jiān)控系統(tǒng)中。
3、人機界面產(chǎn)品中是否有操作系統(tǒng)？
任何人機界面產(chǎn)品都有系統(tǒng)軟件部分，系統(tǒng)軟件運行在HMI的處理器中，支持多任務(wù)處理功能，處理器中需有小型的操作系統(tǒng)管理系統(tǒng)軟件的運行?；谄桨逵嬎銠C的高性能人機界面產(chǎn)品中，一般使用WinCE,Linux等通用的嵌入式操作系統(tǒng)。
4、人機界面只能連接PLC嗎？
不是這樣的。人機界面產(chǎn)品是為了解決PLC的人機交互問題而產(chǎn)生的，但隨著計算機技術(shù)和數(shù)字電路技術(shù)的發(fā)展，很多工業(yè)控制設(shè)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(yè)控制設(shè)備，如變頻器、直流調(diào)速器、溫控儀表、數(shù)采模塊等都可以連接人機界面產(chǎn)品，來實現(xiàn)人機交互功能。
5、人機界面只能通過標(biāo)準(zhǔn)的串行通訊口與其它設(shè)備相連接嗎？
大多數(shù)情況下是這樣的。但隨著計算機和數(shù)字電路技術(shù)的發(fā)展，人機界面產(chǎn)品的接口能力越來越強。除了傳統(tǒng)的串行（RS232、RS422/RS485）通訊接口外，有些人機界面產(chǎn)品已具有網(wǎng)口、并口、USB口等數(shù)據(jù)接口，它們就可與具有網(wǎng)口、并口、USB口等接口的工業(yè)控制設(shè)備相連接，來實現(xiàn)設(shè)備的人機的交互。
6、是否有通訊功能的設(shè)備一定能和人機界面產(chǎn)品連接？
應(yīng)該是這樣的。因為通用的人機界面產(chǎn)品都提供了大量的、可供選擇的常用設(shè)備通訊驅(qū)動程序；一般情況下，只要在人機界面的畫面組態(tài)軟件中選擇與連接設(shè)備相對應(yīng)的通訊驅(qū)動程序，就可以完成HMI和設(shè)備的通訊連接。如果所選HMI產(chǎn)品的組態(tài)軟件中沒有要連接設(shè)備的通訊驅(qū)動程序，用戶則可以把要連接設(shè)備的通訊口類型和協(xié)議內(nèi)容告知HMI產(chǎn)品的生產(chǎn)商，請HMI廠商代為編制該設(shè)備的通訊驅(qū)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(dāng)然可以。不過還要編制相應(yīng)的HMI軟件，才能使PC機成為一個真正的HMI產(chǎn)品。
8、未來人機界面的發(fā)展趨勢是什么？
隨著數(shù)字電路和計算機技術(shù)的發(fā)展，未來的人機界面產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)品將以平板PC計算機為HMI硬件的高端產(chǎn)品為主，因為這種高端的產(chǎn)品在處理器速度、存儲容量、通訊接口種類和數(shù)量、組網(wǎng)能力、軟件資源共享上都有較大的優(yōu)勢，是未來HMI產(chǎn)品的發(fā)展方向。當(dāng)然，小尺寸的（顯示尺寸小于5.7寸）HMI產(chǎn)品，由于其在體積和價格上的優(yōu)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(shè)備的人機交互應(yīng)用中得到廣泛應(yīng)用。
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