辰东,小说排行榜

如何選擇合適的人機(jī)界面？

發(fā)表時(shí)間：2020-02-11　次數(shù)：534　作者：Bill Dehner 控制工程中文版

前言

人機(jī)界面（HMI）具有諸多硬件和軟件功能。用戶應(yīng)首先設(shè)定目標(biāo)應(yīng)用，然后再根據(jù)應(yīng)用的需求尋找適合的解決方案。

最終用戶期望有直觀的操作界面，而產(chǎn)品設(shè)計(jì)師則通過將這些人機(jī)界面構(gòu)建到更多產(chǎn)品中來對(duì)此做出響應(yīng)。對(duì)于工業(yè)自動(dòng)化而言，人機(jī)界面（HMI）是一項(xiàng)成熟的技術(shù)，是諸多機(jī)器和過程自動(dòng)化應(yīng)用程序的有益補(bǔ)充，它擴(kuò)展了控制盤臺(tái)中的開關(guān)、按鈕和照明燈的功能。雖然大家對(duì)此很熟悉，但是仍然不能忽略以下事實(shí)：應(yīng)仔細(xì)評(píng)估HMI 的每個(gè)用例，以確保根據(jù)不同應(yīng)用的需求，選擇合適的產(chǎn)品。

首先看一下所需的HMI 功能，并嘗試初步選擇滿足需求的設(shè)備和軟件。一種更可靠的方法是檢查特定的應(yīng)用需求，然后倒推以確認(rèn)選擇了必要的選項(xiàng)。

需要評(píng)估目標(biāo)應(yīng)用的環(huán)境條件，因?yàn)镠MI必須安裝在可行區(qū)域。多數(shù)選擇都簡(jiǎn)單明了，但也有些并不是。

在某些環(huán)境中，如果HMI容易掉入水中或直接被水噴淋，那就需要符合諸如電氣設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)NEMA250 或UL50標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于防護(hù)等級(jí)的要求。清潔化學(xué)品、過程化學(xué)品或其它空氣傳播的污染物，也會(huì)影響人機(jī)界面?，F(xiàn)場(chǎng)污染程度或材料安全數(shù)據(jù)表，可幫助定義預(yù)期的環(huán)境條件?？蛻粜枨笠?guī)格、當(dāng)?shù)匕惭b法規(guī)或偏好，可能需要滿足某些等級(jí)或認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的要求。

另一個(gè)關(guān)鍵問題是將HMI布置在室內(nèi)還是室外。NEMA 和UL 等級(jí)通常被限制為“僅在室內(nèi)使用”。即使亮度最大的HMI，在戶外仍然會(huì)受到陽光直射的困擾，直射陽光還會(huì)引起熱量問題。用戶應(yīng)考慮將室外HMI 布置在更受保護(hù)的區(qū)域或?yàn)槠渑鋫湔陉栒帧?/span>

HMI通常包含敏感的顯示元件和背光燈，與其它自動(dòng)化元器件相比，對(duì)工作溫度范圍的要求可能更高。應(yīng)仔細(xì)評(píng)估顯示屏亮度和平均背光壽命。亮度代表顯示器的可視性。常亮的背光燈可以指示該設(shè)備可以使用多長時(shí)間。

確保HMI 環(huán)境等級(jí)適合該應(yīng)用，并且在物理規(guī)格上也要適合。圖片來源：Automation Direct

HMI 物理顯示尺寸和接口

選擇合適的顯示尺寸通常需要一種平衡。大多數(shù)操作員都希望有盡可能大的顯示尺寸，當(dāng)他們需要選擇觸摸鏈接時(shí)更是如此，即使應(yīng)用程序僅僅用于查看，例如他們需要從遠(yuǎn)處觀察顯示器時(shí)，顯示器也是越大越好。更大的顯示器為程序員提供了更多的空間來開發(fā)圖形。各種尺寸的HMI 硬件產(chǎn)品線，可以幫助用戶學(xué)習(xí)一種適用于多個(gè)不同型號(hào)的系統(tǒng)。

但是更大的HMI 往往也意味著更高的成本，并且可能需要占用寶貴的控制面板安裝空間。顯示器的安裝高度，應(yīng)該滿足大多數(shù)員工的工作需求，通常作法是：地面到顯示器距離約66英寸。

除了顯示器的多種物理尺寸之外，大多數(shù)HMI 還提供多種顏色，用戶可以以像素為單位比較分辨率，這決定了圖形顯示的精細(xì)程度。對(duì)于某些特殊需求的應(yīng)用，尤其是涉及數(shù)據(jù)輸入的應(yīng)用，用戶可能希望使用板載物理小鍵盤或外部鍵盤和鼠標(biāo)。大多數(shù)設(shè)計(jì)師會(huì)跟隨時(shí)代潮流，選擇使用觸摸屏。

需要注意的是，許多消費(fèi)類觸摸設(shè)備都傾向于使用電容式多點(diǎn)觸摸。該技術(shù)通常不會(huì)感知戴手套的手指，并且會(huì)受到水的影響，但是它確實(shí)能夠響應(yīng)多個(gè)并發(fā)的觸摸或手勢(shì)。另一方面，工業(yè)HMI 則通常采用電阻式單點(diǎn)觸摸技術(shù)。電阻式觸摸屏可以響應(yīng)戴手套的手指，一次只能正確響應(yīng)一次觸摸，且不受外界污染物的影響，這通常是工業(yè)應(yīng)用的首選。

制作檢查清單

應(yīng)該評(píng)估HMI 軟件的配置環(huán)境、運(yùn)行時(shí)功能和遠(yuǎn)程訪問。在HMI 配置環(huán)境方面程序員需要花費(fèi)大量時(shí)間。對(duì)于最終用戶而言，重要的是要獲得軟件許可，或者確認(rèn)該軟件是否免費(fèi)。典型的用戶會(huì)對(duì)軟件的易用性以及拖放編輯、單擊創(chuàng)建對(duì)象等功能以及最常用的對(duì)象是否已預(yù)先定義等感興趣。

程序員希望了解該軟件是否對(duì)導(dǎo)入/ 導(dǎo)出有良好的支持，是否具有數(shù)據(jù)庫工具，是否提供有效的復(fù)制方法，以及是否包含內(nèi)置的仿真或測(cè)試環(huán)境，以便用戶可以進(jìn)行項(xiàng)目的概念驗(yàn)證并檢查程序，而無需實(shí)際硬件。程序員使用配置軟件來創(chuàng)建與PLC 和其它設(shè)備通信的標(biāo)簽，以開發(fā)鏈接到這些標(biāo)簽的圖形，并配置其它內(nèi)置HMI 功能。用戶運(yùn)行時(shí)最重要的10個(gè)功能是：

? 基本對(duì)象：用于繪制靜態(tài)圖形，例如管道和設(shè)備；

? 靜態(tài)庫對(duì)象：例如水箱、罐體和筒倉；

? 位圖功能：允許用戶導(dǎo)入自己的圖像；

? 動(dòng)畫對(duì)象：按鈕、數(shù)字顯示和條形圖；

? 預(yù)配置的庫對(duì)象：更復(fù)雜的對(duì)象，例如比例- 積分- 微分（PID）面板；

? 高級(jí)對(duì)象：包括趨勢(shì)、配方和警報(bào)顯示；

? 安全性：能夠定義用戶和訪問組并為對(duì)象分配權(quán)限；

? 語言切換：對(duì)在國際上銷售設(shè)備的制造商很有用；

? 報(bào)警：指示離散和模擬報(bào)警條件；

? 數(shù)據(jù)記錄：用于支持離線分析趨勢(shì)。

即使在規(guī)格表上，HMI 已經(jīng)提供了適當(dāng)?shù)墓δ?，用戶也需注意?shí)際實(shí)施可能并不總是如預(yù)期那樣。對(duì)于需要特定外觀和功能的用戶，最好是對(duì)幾種類型的HMI 配置進(jìn)行簡(jiǎn)單的總結(jié)對(duì)比，列出必要的功能，并獲取配置軟件以對(duì)其進(jìn)行測(cè)試。

在選擇高級(jí)應(yīng)用程序之前，可能需要調(diào)查特定HMI 的詳細(xì)信息?？赡苄枰貏e注意：HMI 處理浮點(diǎn)標(biāo)簽的方式以及任何相關(guān)的數(shù)學(xué)或計(jì)算。邏輯通常在PLC 內(nèi)部執(zhí)行；信息顯示在HMI 上。一些HMI 提供板載邏輯、觸發(fā)器評(píng)估、執(zhí)行功能和事件管理器功能。上述功能有助于進(jìn)行更精細(xì)的顯示，并且可以作為機(jī)器邏輯的一部分參與其中。如果需要復(fù)雜的功能，請(qǐng)對(duì)每個(gè)功能進(jìn)行預(yù)測(cè)試。