HMI(人機(jī)界面)簡(jiǎn)介.ppt

1、www.Thinkhi-,HMI(人機(jī)界面）簡(jiǎn)介,讓我們一同了解這門先進(jìn)技術(shù),.HMI由來(lái)及其科學(xué)定義 .HMI組成及工作原理 .HMI的功能及選型指標(biāo) .HMI產(chǎn)品的分類 .HMI產(chǎn)品的使用方法 .HMI優(yōu)秀的企業(yè) .HMI的應(yīng)用與前景 .問題討論時(shí)間,幾乎沒有人知道其具體由什么時(shí)間進(jìn)入人間界的？只是據(jù)各種秘典綜合來(lái)年，上古時(shí)期，并無(wú)HMI的記載。HMI的出現(xiàn)大致可以找出的一點(diǎn)頭緒就是，他是在大神尼古拉斯*托斯拉在亞美利加大陸練成雷神訣，玩弄閃電于股掌之后才在各種札記，秘錄中有記載的。同時(shí)也幾乎沒有人能確切地說(shuō)出HMI到底是何模樣。因?yàn)镠MI在史詩(shī)中曾經(jīng)以非常多的面貌出現(xiàn)過(guò)。當(dāng)神話漸行漸遠(yuǎn)之

2、后，人們逐漸開始用正式的文字來(lái)記錄各種事物。從羊皮卷到，紙質(zhì)經(jīng)典，最后權(quán)威逐漸集中在一個(gè)名為Wikipedia 的官方互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)中。,1.HMI由來(lái)及其科學(xué)定義,那么Wikipedia上是怎么說(shuō)HMI的呢？ 人機(jī)交互、人機(jī)互動(dòng)（英文：HumanComputer Interaction1或HumanMachine Interaction，簡(jiǎn)稱HCI或HMI），是一門研究系統(tǒng)與用戶之間的交互關(guān)系的學(xué)問。系統(tǒng)可以是各種各樣的機(jī)器，也可以是計(jì)算機(jī)化的系統(tǒng)和軟件。人機(jī)交互界面通常是指用戶可見的部分。用戶通過(guò)人機(jī)交互界面與系統(tǒng)交流，并進(jìn)行操作。小如收音機(jī)的播放按鍵，大至飛機(jī)上的儀表板、或是發(fā)電廠的控制室

3、。,1.HMI由來(lái)及其科學(xué)定義,基本監(jiān)控操作接口 2人機(jī)界面 MMI: ManMachine Interface或人機(jī)交互界面（HumanComputer Interface或HumanMachine Interface）大量運(yùn)用在工業(yè)與商業(yè)上，簡(jiǎn)單的區(qū)分為“輸入”（Input）與“輸出”（Ouput）兩種，輸入指的是由人來(lái)進(jìn)行機(jī)械或設(shè)備的操作，如把手、開關(guān)、門、指令 (命令)的下達(dá)或保養(yǎng)維護(hù)等，而輸出指的是由機(jī)械或設(shè)備發(fā)出來(lái)的通知，如故障、警告、操作說(shuō)明提示等，好的人機(jī)界面會(huì)幫助用戶更簡(jiǎn)單、更正確、更迅速的操作機(jī)械，也能使機(jī)械發(fā)揮最大的性能并延長(zhǎng)使用壽命，而目前市面上所指的人機(jī)界面則多界狹義

4、的指在軟件人性化的操作接口上。,1.HMI由來(lái)及其科學(xué)定義,在托斯拉發(fā)明交流電之后，各種基于電的應(yīng)用雨后春筍般冒了出來(lái)，最早的產(chǎn)品，可能為了方便使用，只能是一些按鈕及燈什么的，那么這些按鈕與燈就是人機(jī)界面。再后來(lái)，有了電腦，人需要通過(guò)卡帶去控制電腦，這個(gè)卡帶識(shí)讀系統(tǒng)，可以說(shuō)就是當(dāng)時(shí)的人機(jī)系統(tǒng)。再后來(lái)有了操作系統(tǒng)，有了命令行交互，按Wikipedia的狹義化的精髓，可以說(shuō)命令行提示就是人機(jī)界面，而其它的按鈕與燈什么的就不再是了。再后來(lái)蘋果搞了圖形化的用戶界面，微軟也亦步亦趨地搞了一套Windows 1.X 到今天在PC上，Windows 7。 Mac上OS X，手機(jī)上IOS，Android等，圖

5、形化一統(tǒng)天下。這樣人機(jī)界面就是指圖形化的軟件界面了。,1.HMI由來(lái)及其科學(xué)定義,按照前面的說(shuō)法，HMI凡是機(jī)器與人通過(guò)軟件界面進(jìn)行交互的就應(yīng)該看著HMI的范疇了。但如果說(shuō)你現(xiàn)在有一個(gè)設(shè)備你給它定制了一套軟件，這個(gè)軟件的圖形用戶界面是否就可以說(shuō)是HMI呢？正如我在專題一里說(shuō)給出的名義，如果放到若干年之前，可能這個(gè)東東西西的還能算是HMI。但現(xiàn)在你只能說(shuō)其是UI了，也就是叫用戶界面。那難道HMI這個(gè)詞還有什么特別的意思或是有什么玄機(jī)不成？且聽我道來(lái),1.HMI由來(lái)及其科學(xué)定義,似乎按字面UI應(yīng)該屬于正是HMI了。其實(shí)不然，在HMI這一個(gè)變身階段，UI跟HMI實(shí)質(zhì)上是兩回事。這一次，HMI是作為具

6、體的一類設(shè)備存在的。這類設(shè)備的唯一特點(diǎn)就是其實(shí)本身只做與用戶本身的交互這一個(gè)動(dòng)作，至于客戶做了什么操作，具體的做什么操作，HMI設(shè)備是不關(guān)心的，HMI設(shè)備只管將相關(guān)的信息轉(zhuǎn)達(dá)給其他的機(jī)器，至于別人是向左還是向右，那不是HMI設(shè)備關(guān)心的事，也就說(shuō)HMI設(shè)備“殺不分左右”,1.HMI由來(lái)及其科學(xué)定義,HMIPLC、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(guò)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(shí)現(xiàn)人與機(jī)器信息交互的數(shù)字設(shè)備,由硬件和軟件兩部分組成。 (此定義來(lái)自百度百科),1.HMI由來(lái)及其科學(xué)定義,2.HMI組成,2.HMI組成,基本功能： 1 設(shè)備工作

7、狀態(tài)顯示 2 數(shù)據(jù)、文字輸入，打印輸出 3 生產(chǎn)配方存儲(chǔ)，設(shè)備生產(chǎn)數(shù)據(jù)記錄 4 簡(jiǎn)單的邏輯和數(shù)值運(yùn)算 5 可連接多種工業(yè)控制設(shè)備組網(wǎng) 選型指標(biāo)： 1 顯示屏尺寸及色彩，分辨率 2 HMI的處理器速度性能 3 輸入方式：觸摸屏或薄膜鍵盤 4 畫面存貯容量 5 是否支持打印功能,3.HMI基本功能及選型指標(biāo),薄膜鍵輸入的HMI，顯示尺寸小于5.7，畫面組態(tài)軟件免費(fèi)，屬初級(jí)產(chǎn)品。如POPHMI 小型人機(jī)界面 觸摸屏輸入的HMI，顯示屏尺寸為5.712.1，畫面組態(tài)軟件免費(fèi)，屬中級(jí)產(chǎn)品 。 基于平板PC計(jì)算機(jī)的、多種通訊口的、高性能HMI，顯示尺寸大于10.4，畫面組態(tài)軟件收費(fèi)，屬高端產(chǎn)品,4.人機(jī)界

8、面產(chǎn)品分類,明確監(jiān)控任務(wù)要求，選擇適合的HMI產(chǎn)品 在PC機(jī)上用相應(yīng)的開發(fā)軟件編寫“工程文件” 測(cè)試并保存已編輯好的“工程文件” ,PC機(jī)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(shí)現(xiàn)人機(jī)交互,5.人機(jī)界面使用方法,西門子,三菱,施耐德,6.HMI優(yōu)秀的企業(yè),西門子,西門子股份公司是世界最大的機(jī)電類公司之一，工業(yè)自動(dòng)化與驅(qū)動(dòng)技術(shù)集團(tuán)是西門子在華業(yè)務(wù)的支柱，是西門子股份公司中最大的集團(tuán)之一、西門子工業(yè)領(lǐng)域的重要組成部分。在制造自動(dòng)化、過(guò)程自動(dòng)化及樓宇電氣安裝領(lǐng)域提供產(chǎn)品、系統(tǒng)、應(yīng)用和服務(wù)。 西門子S7-200產(chǎn)品在產(chǎn)業(yè)機(jī)械上的使用非常廣泛，其HMI

9、基本都是與自己的PLC做配套，近幾年其HMI被其他品牌搶占了大部分；近期西門子推出SMART系列經(jīng)濟(jì)型HMI，是2011年的推廣重點(diǎn)。用的開發(fā)軟件是是WINCC 。,三菱電器,三菱電機(jī)自動(dòng)化（中國(guó)）有限公司是三菱集團(tuán)工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)品在中國(guó)的銷售和服務(wù)機(jī)構(gòu)，其業(yè)務(wù)范圍覆蓋工業(yè)自動(dòng)化和機(jī)電一體化產(chǎn)品，包括可編程控制器、觸摸屏、變頻調(diào)速器、交流伺服系統(tǒng)、數(shù)控系統(tǒng)等。但是近幾年來(lái)三菱的HMI被其他品牌的HMI搶占了很多的市場(chǎng)，其HMI的市場(chǎng)占有率下降嚴(yán)重。三菱觸摸屏編程軟件 最新版 GT Desiger2 增加了對(duì)GT1000系列觸摸屏畫面設(shè)計(jì)的支持。,施耐德,19世紀(jì)，施耐德電氣從事鋼鐵工業(yè)、重型機(jī)械

10、工業(yè)、輪船建造業(yè)；20世紀(jì)，從事電力與自動(dòng)化管理業(yè)。在成立的170多年里，施耐德電氣遇到過(guò)無(wú)數(shù)次挑戰(zhàn)，也做過(guò)數(shù)次重大戰(zhàn)略選擇，現(xiàn)在集團(tuán)已經(jīng)成長(zhǎng)為行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者。 施耐德做為一個(gè)綜合性的集團(tuán)公司，其在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的知名度、市占率都非常高，在控制類產(chǎn)品方面，其中大型PLC使用非常廣泛。 施耐德HMI在產(chǎn)業(yè)機(jī)械配套上較少，2002年施耐德收購(gòu)Digital（Proface）以拓展其HMI的市場(chǎng)。,HMI在工業(yè)上的應(yīng)用,7.HMI應(yīng)用與前景,在一座工廠里頭，我們要搜集工廠各種信息通過(guò)一臺(tái)主控器監(jiān)視并記錄這些參數(shù)，并在一些意外狀況發(fā)生的時(shí)候能夠加以處理。這便是一個(gè)很典型的SCADA/HMI（監(jiān)控與數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)人

11、機(jī)界面）的運(yùn)用。,7.HMI應(yīng)用與前景,1.HMI在紡織行業(yè)的應(yīng)用 在紡織行業(yè)，HMI產(chǎn)品主要用來(lái)設(shè)定和修改工藝參數(shù)，監(jiān)控生產(chǎn)狀況。HMI可以幫助工藝工程師直接變更參數(shù)，無(wú)需變更設(shè)備結(jié)構(gòu)或者控制程序，就數(shù)量而言，紡織機(jī)械是HMI產(chǎn)品使用最多的設(shè)備，每年都有大量的HMI產(chǎn)品在各種紡織機(jī)械上運(yùn)用。,2、HMI在電力行業(yè)的應(yīng)用 電力行業(yè)近兩年的快速增長(zhǎng)，是HMI市場(chǎng)上的一個(gè)亮點(diǎn)。但是，目前電力行業(yè)的HMI市場(chǎng)的整體規(guī)模并不大。這是由于電力行業(yè)的特點(diǎn)所造成的。通常來(lái)說(shuō)，電廠中的主要設(shè)備都會(huì)納入DCS系統(tǒng)，各個(gè)工程師站和操作員站只需通過(guò)DCS系統(tǒng)進(jìn)行操作監(jiān)控即可，并不需要太多現(xiàn)場(chǎng)HMI。HMI產(chǎn)品僅僅是

12、在一些輔機(jī)或周邊設(shè)備中使用。甚至，很多新建電廠已經(jīng)將輔機(jī)也納入了DCS系統(tǒng)，加之電廠本身的環(huán)境也限制了HMI產(chǎn)品運(yùn)用。未來(lái)HMI產(chǎn)品在電力行業(yè)的增長(zhǎng)主要體現(xiàn)在電網(wǎng)系統(tǒng)中。電網(wǎng)保護(hù)和監(jiān)控系統(tǒng)都會(huì)用到HMI產(chǎn)品。由于電網(wǎng)系統(tǒng)本身對(duì)通訊和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)要求比較高，電力行業(yè)中應(yīng)用的HMI產(chǎn)品主要以平板電腦為主。,7.HMI應(yīng)用與前景,7.HMI應(yīng)用與前景,3.HMI在市政工程中的應(yīng)用 城市供水以及水處理領(lǐng)域的HMI主要用作PLC的上位機(jī)顯示操作或者控制系統(tǒng)的工作站顯示工作狀態(tài)。在水廠，HMI主要用作現(xiàn)場(chǎng)操作屏，作為配套使用在工序中。在“十一五”期間，國(guó)家將重點(diǎn)解決城鎮(zhèn)污水處理率過(guò)低的情況，從根本上避免水環(huán)境

13、的繼續(xù)惡化。對(duì)于HMI產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，在市政行業(yè)的機(jī)會(huì)主要是水廠的系統(tǒng)升級(jí)、設(shè)備改造以及更多廢水處理新項(xiàng)目。但是由于HMI產(chǎn)品在市政投資中所占比例很小，所以HMI產(chǎn)品在市政行業(yè)的市場(chǎng)增長(zhǎng)幅度不會(huì)太大。,前景,7.HMI應(yīng)用與前景,人機(jī)界面在未來(lái)的時(shí)間中肯定會(huì)成為自動(dòng)化界的主流，人機(jī)界面方案的開放式平臺(tái)構(gòu)架將為原始設(shè)備制造商提供一系列眾多機(jī)會(huì)來(lái)加強(qiáng)應(yīng)用程序的視覺效果、功能和連通性，從而促進(jìn)有著極大完整性的獨(dú)特產(chǎn)品的面世。 人機(jī)界面方案的專有性更低，能在選擇運(yùn)行時(shí)間平臺(tái)方面提供更大的自由度；從緊湊的操作者面板到由不同制造商生產(chǎn)的工業(yè)電腦。 在中國(guó)包裝產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展中人力不能完全填補(bǔ)工廠所缺的生產(chǎn)力，這時(shí)

14、候我們需要更機(jī)械化更加自動(dòng)化的產(chǎn)業(yè)鏈。所以人機(jī)界面在國(guó)內(nèi)的前景是十分值得期待的。,1、人機(jī)界面與人們常說(shuō)的“觸摸屏”有什么區(qū)別？ 答：從嚴(yán)格意義上來(lái)說(shuō)，兩者是有本質(zhì)上的區(qū)別的。因?yàn)椤坝|摸屏”僅是人機(jī)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(jī)界面產(chǎn)品則是一種包含硬件和軟件的人機(jī)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(jī)界面產(chǎn)品稱為“觸摸屏”，但這是不科學(xué)的。 2、人機(jī)界面產(chǎn)品中是否有操作系統(tǒng)？ 答：任何人機(jī)界面產(chǎn)品都有系統(tǒng)軟件部分，系統(tǒng)軟件運(yùn)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(yùn)行?；谄桨?/p>

15、計(jì)算機(jī)的高性能人機(jī)界面產(chǎn)品中，一般使用WinCE,Linux等通用的嵌入式操作系統(tǒng)。 3、人機(jī)界面只能連接PLC嗎？ 答：不是這樣的。人機(jī)界面產(chǎn)品是為了解決PLC的人機(jī)交互問題而產(chǎn)生的，但隨著計(jì)算機(jī)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(jī)界面產(chǎn)品，來(lái)實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互功能。,8.問題討論,Q&A,4、人機(jī)界面只能通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的串行通訊口與其它設(shè)備相連接嗎？ 答：不對(duì)，大多數(shù)情況下是這樣的。但隨著計(jì)算機(jī)和數(shù)字電路技術(shù)的發(fā)展，人機(jī)界面產(chǎn)品的接口能力越來(lái)越強(qiáng)。除了傳統(tǒng)的串行（RS232、 RS422/RS485）通訊接口外，有些人機(jī)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(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)備的人機(jī)的交互。 5、PC機(jī)加觸摸屏，能否直接與PLC通訊，完成HMI的功能？ 答：當(dāng)然可以。不過(guò)還要編制相應(yīng)的HMI軟件，才能使PC機(jī)成為一個(gè)真正的HMI產(chǎn)品。 6、未來(lái)人機(jī)界面的發(fā)展趨勢(shì)是什么？ 答：隨著數(shù)字電路和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，未來(lái)的人機(jī)界面產(chǎn)品在功能上的高、中、低劃分將越來(lái)越不明顯，HMI的功能將