人機界面的發(fā)展及特點課件

第一講人機界面概述1.1人機界面的發(fā)展及特點1.1.1人機界面的發(fā)展1.1.2人機界面的功能及特點1.2組態(tài)軟件的功能及特點1.2.1組態(tài)軟件的功能1.2.2組態(tài)軟件的特點1.2.3常用的組態(tài)軟件1.3觸摸屏的功能及特點1.3.1觸摸屏的功能1.3.2觸摸屏的特點1.3.3威倫&三菱觸摸屏的規(guī)格與型號2023/8/271第一講人機界面概述1.1人機界面的發(fā)展及特點2023/8人機界面的基本概念1、人機界面的定義 人機界面（Human-MachineInterface）又稱人機接口，簡稱為HMI。人機界面可以連接可編程序控制器（PLC）、變頻器、直流調(diào)速器、溫控儀表、數(shù)采模塊等工業(yè)控制設(shè)備，利用顯示屏顯示，通過觸摸屏、按鍵、鼠標等輸入單元寫入?yún)?shù)或輸入操作命令，進而實現(xiàn)用戶與機器進行信息交互。2、人機界面的組成及工作原理 人機界面產(chǎn)品一般由HMI硬件設(shè)備和HMI操作軟件兩部分組成。HMI硬件設(shè)備包括處理器、顯示單元、輸入單元、通訊接口、數(shù)據(jù)存儲單元等，其中處理器的性能決定了人機界面產(chǎn)品的性能高低，是人機界面的核心單元。圖1-1提供了自動化監(jiān)控系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)總覽。2023/8/272人機界面的基本概念1、人機界面的定義2023/8/223、人機界面的軟件軟件一般分為兩部分，即運行HMI硬件中的系統(tǒng)軟件和運行于計算機Windows操作系統(tǒng)下的畫面組態(tài)軟件。4、工控領(lǐng)域人機界面產(chǎn)品包括觸摸屏和組態(tài)軟件。觸摸屏又稱圖形操作終端（GraphOperationTerminal,GOT）,是一種代替鼠標及鍵盤部分功能，安裝在顯示屏前端的輸入設(shè)備。組態(tài)軟件又稱組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)軟件，是指一些數(shù)據(jù)采集與過程控制的專用軟件，是自動控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級的軟件平臺和開發(fā)環(huán)境，用靈活的組態(tài)方式，為用戶提供快速構(gòu)建工業(yè)自動控制系統(tǒng)監(jiān)控功能的、通用層次的軟件工具。2023/8/273人機界面的基本概念3、人機界面的軟件2023/8/23人機界面的基本概念人機界面產(chǎn)品的分類1、根據(jù)其輸入方式的不同，可以將人機界面產(chǎn)品分為四類，分別是薄膜鍵盤輸入的HMI、觸摸屏輸入的HMI、觸摸屏+薄膜鍵盤輸入的HMI與基于PC計算機的HMI?！舯∧ゆI輸入的HMI，顯示尺寸小于5.7(lin=0.025),屬初級產(chǎn)品，如POP-HIM小型人機界面；

◆觸摸屏輸入的HMI，顯示屏尺寸為（5.7~12.lin）,屬中級產(chǎn)品；

◆基于平板計算機的、多種通信口的、高性能HMI，顯示尺寸大于10.4in,屬高端產(chǎn)品。2、根據(jù)其顯示方式的不同，可以將人機界面產(chǎn)品分為文本顯示的HMI與圖形顯示的HMI兩類。3、根據(jù)其安裝固定方式的不同，可以將人機界面產(chǎn)品分為固定安裝的HMI與移動的HMI兩類。2023/8/274人機界面產(chǎn)品的分類1、根據(jù)其輸入方式的不同，可以將人機界面產(chǎn)1.1人機界面的發(fā)展及特點

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，在工業(yè)控制系統(tǒng)中，連接的主要設(shè)備是PLC。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，通用組態(tài)軟件的功能也很多，適用于大型的監(jiān)控系統(tǒng)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，處理器分為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)軟件和運行于計算機Windows操作系統(tǒng)下的畫面組態(tài)軟件。

2023/8/2751.1人機界面的發(fā)展及特點一般情況下，不同廠家1.1.1

人機界面的發(fā)展隨著計算機技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的拓寬，從而帶來了不同的理論方法。20世紀80年代以來，人機界面的研究有了前所未有的發(fā)展，微型計算機的迅速普及對此起了重要的推動作用。由于用戶界面能更好地反映出設(shè)備和流程的狀態(tài)，并通過視角和觸摸的效果，帶給用戶更直觀的感受，因此國內(nèi)的自動化產(chǎn)業(yè)，一些原本不用人機界面的行業(yè)，現(xiàn)在也開始使用人機界面了，這說明人機界面已經(jīng)成為人們生活中不可缺少的一部分。某些人機界面產(chǎn)品已經(jīng)具備了工控機的功能，甚至比工控機更強，它綜合了從軟件到硬件，從顯示到CPU核心部件，以及工控機的操作系統(tǒng)，包括工業(yè)以及太網(wǎng)的接口。因此，我們所說的人機界面是工控機的另一種體現(xiàn)形式，而不僅限于顯示和控制，也能更好地為客戶提供綜合的解決方案。

2023/8/2761.1.1人機界面的發(fā)展隨著計算機技術(shù)的發(fā)展和1.1.1

人機界面的發(fā)展隨著數(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；5.7in以上的HMI產(chǎn)品將全部是彩色顯示屏，屏的壽命也將更長。由于計算硬件成本的降低，HMI產(chǎn)品將以平板計算為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、儲存容量、通信接口種類和數(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。人機界面的改變，將在形狀上、觀念上、應(yīng)用場合等方面都有所改變。

2023/8/2771.1.1人機界面的發(fā)展隨著數(shù)字1.1.2

人機界面的功能及其特點隨著工業(yè)自動化水平的迅速提高，計算機在工業(yè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，人們對工業(yè)自動化的要求越來越高，種類繁多的控制設(shè)備和過程監(jiān)控裝置在領(lǐng)域的應(yīng)用，使得傳統(tǒng)的工業(yè)控制軟件已無法滿足客戶的各種要求。在開發(fā)傳統(tǒng)的工業(yè)控制軟件時，當(dāng)工業(yè)被控對象一旦有變動，就必須修改其控制系統(tǒng)的源程序，導(dǎo)致其開發(fā)周期長；已開發(fā)成功的工控軟件又由于每個控制項目的不同而使其重復(fù)使用頻率低，導(dǎo)致它的價格非常昂貴；在修改工控軟件的源修改，因而更是相當(dāng)困難。通用工業(yè)自動化組態(tài)軟件的出現(xiàn)為解決上述實際工程問題提供了一種嶄新的方法，因為它能夠很好地解決傳統(tǒng)工業(yè)控制軟件存在的種種問題，使用戶能根據(jù)自己的控制對象和控制目的任意組態(tài)，完成最終的自動化控制工程。

2023/8/2781.1.2人機界面的功能及其特點隨著工過程可視化：將工業(yè)生產(chǎn)控制過程動態(tài)的顯示在HMI設(shè)備上。設(shè)備工作狀態(tài)顯示，如指示燈、按鈕、文字、圖形、曲線等；可連接多種工業(yè)控制設(shè)備組網(wǎng)。操作員對過程的控制：操作員可以通過圖形用戶界面來控制工業(yè)生產(chǎn)過程。數(shù)據(jù)、文字輸入操作。顯示報警：對工業(yè)生產(chǎn)過程的臨界狀態(tài)會自動觸發(fā)報警。歸檔過程值和報警：根據(jù)需求，可以記錄報警和過程值，檢索以前的生產(chǎn)數(shù)據(jù)。過程值和報警記錄：根據(jù)需求，可以打印輸出報警和過程值報表。過程和設(shè)備的參數(shù)管理：依據(jù)產(chǎn)品的不同品種，可以將工業(yè)生產(chǎn)過程中相應(yīng)產(chǎn)品的參數(shù)存儲在配方中。2023/8/279人機界面的基本功能2023/8/29人機界面的基本功能實時的資料趨勢顯示——把擷取的資料立即顯示在屏幕上。自動記錄資料——自動將資料儲存至數(shù)據(jù)庫中，以便日后查看。歷史資料趨勢顯示——把數(shù)據(jù)庫中的資料作可視化的呈現(xiàn)。圖型接口控制——操作者能夠透過圖形接口直接控制機臺等裝置。

警報的產(chǎn)生與記錄——使用者可以定義一些警報產(chǎn)生的條件。2023/8/2710人機界面的高級功能2023/8/210人機界面的高級功能1.2組態(tài)軟件的功能及特點

1.2.1組態(tài)軟件的功能組態(tài)軟件指一些數(shù)據(jù)采集與過程控制的專用軟件，他們是在自動控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級的軟件平臺和開發(fā)環(huán)境，能以靈活多樣的組態(tài)方式（而不是編程方式）提供良好的用戶開發(fā)界面和簡捷的使用方式，他就解決了控制系統(tǒng)通用的問題。其余設(shè)置的各種軟件模塊可以非常容易的實現(xiàn)和完成監(jiān)控層的各項功能，并能同時支持各種硬件廠家的計算機和I/O產(chǎn)品，與高可靠的工控計算機和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)合，可向控制層和管理層提供軟硬件的全部接口，進行系統(tǒng)集成。

2023/8/27111.2組態(tài)軟件的功能及特點1.2.1組態(tài)軟件的功能強大的界面顯示組態(tài)功能。目前，工控組態(tài)軟件大都運行于Window環(huán)境下，充分利用Windows的圖形功能完善界面美觀的特點，可視化的風(fēng)格界面、豐富的工具欄，操作人員可以直接進入開發(fā)狀態(tài)，節(jié)省時間；豐富的圖形控件和工況圖庫，既提供所需的組件，又是界面制作向?qū)?，提供給用戶豐富的作圖工具，可隨心所欲地繪制出各種工業(yè)界面，并可任意編輯，從而將開發(fā)人員從繁重的界面設(shè)計中解放出來，豐富的動畫連接方式，如隱含、閃爍、移動等，使界面生動、直觀。良好的開放性。社會化的大生產(chǎn)，使得系統(tǒng)構(gòu)成的全部軟硬件不可能出自一家公司，“異構(gòu)”是當(dāng)今控制系統(tǒng)的主要特點之一。開放性是指組態(tài)軟件能與多種通信協(xié)議互聯(lián)，支持多種硬件設(shè)備。開放性是衡量一個組態(tài)軟件好壞的重要指標。組態(tài)軟件向下應(yīng)能與底層的數(shù)據(jù)采集設(shè)備通信，向上能與管理層通信，實現(xiàn)上位機與下位機的雙向通信。

2023/8/2712組態(tài)軟件功能2023/8/212組態(tài)軟件功能豐富的功能模塊。提供豐富的空間功能庫，滿足用戶的測控和現(xiàn)場要求。利用各種功能模塊，完成實時監(jiān)控，產(chǎn)生功能報表，顯示歷史曲線、實時曲線、提供報警等功能，使系統(tǒng)具有良好的人機界面，易于操作，系統(tǒng)既適用于單機集中式控制、DCS分布式控制，也可以適用于帶遠程通信能力的遠程測控系統(tǒng)。強大的數(shù)據(jù)庫。配有實時數(shù)據(jù)庫，可存儲各種數(shù)據(jù)，如模擬量、離散量、字符型等，實現(xiàn)與外部設(shè)備的數(shù)據(jù)交換。

2023/8/2713組態(tài)軟件功能2023/8/213組態(tài)軟件功能可編程的命令語言。有可編程的命令語言，使用戶可根據(jù)自已的需要編程，增強圖形界面。周密的系統(tǒng)安全防范。對不同的操作者，賦予不同的操作權(quán)限，保證整個系統(tǒng)的安全可靠運行。

仿真功能。提供強大的仿真功能，使系統(tǒng)并行設(shè)計，從而縮短開發(fā)周期。

2023/8/2714組態(tài)軟件功能2023/8/214組態(tài)軟件功能1.2組態(tài)軟件的功能及特點

1.2.2組態(tài)軟件的特點作為通用型工具軟件，組態(tài)軟件在自動化系統(tǒng)中始終處于“承上啟下”的地位。在工業(yè)信息化的項目中，如果涉及實時數(shù)據(jù)采集，人們首先會考慮用組態(tài)軟件。正因如此，組態(tài)軟件幾乎應(yīng)用于所有的工業(yè)化項目當(dāng)中。

2023/8/27151.2組態(tài)軟件的功能及特點1.2.2組態(tài)軟件的特點延續(xù)性和可擴充性。用通用組態(tài)軟件開發(fā)的應(yīng)用程序，當(dāng)現(xiàn)場（包括硬件設(shè)備或系統(tǒng)結(jié)構(gòu)）或用戶需求發(fā)生改變時，不需做很多修改，就能方便地完成軟件的更新和升級；封裝性（易學(xué)易用），通用組態(tài)軟件所能完成的功能都用一種方便用戶使用的方法包裝起來，對于用戶，不需掌握太多的編程語言技術(shù)（甚至不需要編程技術(shù)），就能很好地完成一個復(fù)雜工程所要求的所有功能；通用性，每個用戶根據(jù)工程實際情況，利用通用組態(tài)軟件提供的底層設(shè)備（PLC、智能儀表、智能模塊、板卡、變頻器等）的I/O驅(qū)動，開放式的數(shù)據(jù)庫和畫面制作工具，就能完成一個具有動畫效果、實時數(shù)據(jù)處理，歷史數(shù)據(jù)和曲線并存，具有多媒體功能和網(wǎng)絡(luò)功能的工程，不受行業(yè)限制。

2023/8/2716組態(tài)軟件特點2023/8/216組態(tài)軟件特點組態(tài)軟件注重數(shù)據(jù)處理能力和數(shù)據(jù)吞吐能力的提高，組態(tài)軟件除了常規(guī)的實時數(shù)據(jù)通信、人機界面功能外，1萬點以上的實時數(shù)據(jù)歷史存儲與檢索、100個以上C/S或B/S客戶端對歷史數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的并發(fā)訪問，對組態(tài)軟件的性能都是嚴峻的考驗。隨著應(yīng)用深度的提高，這種要求會變得越來越普遍。

2023/8/2717組態(tài)軟件特點2023/8/217組態(tài)軟件特點1.2.3常用的組態(tài)軟件

國外

Wonderware(萬維)公司的InTouch軟件是最早進入我國的組態(tài)軟件。InTouch是為以工廠和操作員為中心的制作信息系統(tǒng)提供可視化界面，使信息能夠在工廠內(nèi)和不同工廠之間共享。但是，早期的InTouch軟件采用DDE(DynaminDataExchange,動態(tài)數(shù)據(jù)交換)方式，與驅(qū)動程序通信，性能較差，最新的InTouch7.0版已經(jīng)完成基于32位Windows平臺，并且提供了OPC（OLEforProcessControl,用于過程控制的OLE）支持。

GE(通用電氣）智能平臺的iFIX軟件，提供了強大的組態(tài)功能，是面向?qū)ο蟮木幊陶Z言。FIX將原有的Script語言改為VBA(VisualBasicForApplication),并且在內(nèi)部集成了微軟的VBA開發(fā)環(huán)境。為了解決兼容問題，iFIX里面提供FIXDesktop程序，可以直接運行FIX程序。

2023/8/27181.2.3常用的組態(tài)軟件國外2023/8/2181.2.3常用的組態(tài)軟件

國外

CiT(熟雅特)公司的Citech也是較早進入我國市場的產(chǎn)品。Citech產(chǎn)品控制算法比較好，提供了類似C語言的腳本語言進行二次開發(fā)，但其操作方式更多的是面向程序員，而不是工控用戶。

Siemens（西門子）公司的WinCC也是一套完備的組態(tài)開發(fā)環(huán)境，功能強大，提供類似C語言的腳本，包括一個調(diào)試環(huán)境。WinCC內(nèi)嵌OPC支持，并可對分布式系統(tǒng)進行組態(tài)。

InfoPlus.21軟件是美國AspenTech(艾斯本)公司的產(chǎn)品，是國際上使用最廣泛的一個過程信息系統(tǒng)開發(fā)軟件包，其核心是一個實時數(shù)據(jù)庫，外層有多個滿足不同需要的層次化產(chǎn)品，可作為工廠實施CIMS(ComputerIntergratedManufacturingSystems,計算機一體化制造系統(tǒng))的軟件平臺之一。能適應(yīng)多種開放系統(tǒng)，具有獨特的平臺，采用客戶機/服務(wù)器模式。

2023/8/27191.2.3常用的組態(tài)軟件國外2023/8/2191.2.3常用的組態(tài)軟件

國外

Movicon(MonitorVisionandControl)軟件，意大利PROGEA公司開發(fā)，是全新的第三代（Scada/HMI）工業(yè)監(jiān)控軟件?；赪indows平臺的自動化監(jiān)控軟件，可在同一開發(fā)平臺完成不同運行環(huán)境的需要。特色之處在于完全基于XML（ExtensibleMarkupLanguage），是一種簡單的數(shù)據(jù)存儲語言，又集成了VBA兼容的腳本語言及類似STEP-7指令表的軟邏輯功能。

三菱電機公司的SoftGOT組態(tài)軟件，能在計算機上模擬GOT900的功能，并能創(chuàng)建未來的生產(chǎn)現(xiàn)場。GTSoftGOT1000是計算機或工業(yè)計算機實現(xiàn)GOT1000功能的HMI軟件?？梢匝赜肎TDesingner3Version1制作的畫面數(shù)據(jù)。

2023/8/27201.2.3常用的組態(tài)軟件國外2023/8/2201.2.3常用的組態(tài)軟件

國內(nèi)

世紀星組態(tài)軟件，由北京世紀長秋科技有限公司開發(fā)。是在個人計算機上開發(fā)的智能型HMI軟件系統(tǒng)，運行于Windows98/2000/NT/XP中文操作平臺，全中文界面。

力控（ForceControl）軟件，由北京三維力控科技有限公司開發(fā)，基于32位Windows平臺，豐富的I/O驅(qū)動能夠連接到各種現(xiàn)場設(shè)備。按類別分為企業(yè)版、專業(yè)版、行業(yè)版。

組態(tài)王（KingView）軟件，由北京亞控科技發(fā)展有限公司開發(fā)，能充分利用Windows的圖形編輯功能，方便地構(gòu)成監(jiān)控畫面，并以動畫方式顯示控制設(shè)備的組態(tài)，具有報警窗口、實時趨勢曲線等，可便利地生成各種報表。它還具有豐富的設(shè)備驅(qū)動程序和靈活的組態(tài)方式、數(shù)據(jù)連接功能。

2023/8/27211.2.3常用的組態(tài)軟件國內(nèi)2023/8/2211.2.3常用的組態(tài)軟件

國內(nèi)

紫金橋（Realinfo）軟件，由紫金橋軟件技術(shù)有限公司開發(fā)。

MCGS組態(tài)軟件，由北京昆侖通態(tài)自動化軟件科技有限公司開發(fā)，MCGS軟件的優(yōu)點是容易上手，功能簡潔，對于開關(guān)控制及畫面切換實現(xiàn)起來比較容易。

易控（INSPEC）組態(tài)軟件，由北京九思易自動化軟件有限公司開發(fā)。

2023/8/27221.2.3常用的組態(tài)軟件國內(nèi)2023/8/222人機界面的分類與選型2、人機界面的選型人機界面的選型一般從以下方面考慮：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、薄膜鍵盤或觸摸屏+薄膜鍵盤、基于PC機用戶內(nèi)存的大小、所支持的畫面數(shù)量、支持的變量個數(shù)是否支持配方、腳本等高級功能通訊接口的種類及數(shù)量，是否支持打印功能組態(tài)軟件及相應(yīng)的選件2023/8/2723人機界面的分類與選型2、人機界面的選型2023/8/223西門子人機界面產(chǎn)品簡介SIMATICHMI的產(chǎn)品組成如圖1-2所示。2023/8/2724西門子人機界面產(chǎn)品簡介SIMATICHMI的產(chǎn)