一、HMI簡(jiǎn)介

HMI是HumanMachineInterface的縮寫(xiě)，“人機(jī)接口”，也叫人機(jī)界面。人機(jī)界面（又稱用戶界面或使用者界面）是系統(tǒng)和用戶之間進(jìn)行交互和信息交換的媒介，它實(shí)現(xiàn)信息的內(nèi)部形式與人類(lèi)可以接受形式之間的轉(zhuǎn)換。凡參與人機(jī)信息交流的領(lǐng)域都存在著人機(jī)界面。

二、HMI的接口種類(lèi)

HMI的接口種類(lèi)很多，有RS232、RS485、CAN、RJ45網(wǎng)線接口。

舉個(gè)例子來(lái)說(shuō)，在一座工廠里頭，我們要搜集工廠各個(gè)區(qū)域的溫度、濕度以及工廠中機(jī)器的狀態(tài)等等的信息。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的運(yùn)用。

一般而言，HMI系統(tǒng)必須有幾項(xiàng)基本的能力：

實(shí)時(shí)的資料趨勢(shì)顯示——把擷取的資料立即顯示在屏幕上。

自動(dòng)記錄資料——自動(dòng)將資料儲(chǔ)存至數(shù)據(jù)庫(kù)中，以便日后查看。

歷史資料趨勢(shì)顯示——把數(shù)據(jù)庫(kù)中的資料作可視化的呈現(xiàn)。

報(bào)表的產(chǎn)生與打印——能把資料轉(zhuǎn)換成報(bào)表的格式，并能夠打印出來(lái)。

圖形接口控制——操作者能夠透過(guò)圖形接口直接控制機(jī)臺(tái)等裝置。

警報(bào)的產(chǎn)生與記錄——使用者可以定義一些警報(bào)產(chǎn)生的條件，比方說(shuō)溫度過(guò)度或壓力超過(guò)臨界值，在這樣的條件下系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生警報(bào)，通知作業(yè)員處理。

三、HMI人機(jī)界面產(chǎn)品的組成及工作原理

人機(jī)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(jí)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(yùn)行于HMI硬件中的系統(tǒng)軟件和運(yùn)行于PC機(jī)Windows操作系統(tǒng)下的畫(huà)面組態(tài)軟件。使用者都必須先使用HMI的畫(huà)面組態(tài)軟件制作“工程文件”，再通過(guò)PC機(jī)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(yùn)行。

四、HMI人機(jī)界面產(chǎn)品的基本功能

1）設(shè)備工作狀態(tài)顯示;

2）數(shù)據(jù)、文字輸入操作，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)。

五、HMI人機(jī)界面產(chǎn)品的選型指標(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(pán);

4）畫(huà)面存貯容量，注意廠商標(biāo)注的容量單位是字節(jié)、還是位;

5）通訊口種類(lèi)及數(shù)量，是否支持打印功能。

六、人機(jī)界面HMI的8大知識(shí)

1、人機(jī)界面只能連接PLC嗎？

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(wèn)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。

2、人機(jī)界面與人們常說(shuō)的“觸摸屏”有什么區(qū)別？

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(pán)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。

3、人機(jī)界面產(chǎn)品中是否有操作系統(tǒng)？

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。基于平板計(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)。

4、人機(jī)界面和組態(tài)軟件有什么區(qū)別？

人機(jī)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(huà)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(huà)面組態(tài)軟件，連接的主要設(shè)備種類(lèi)是PLC。而組態(tài)軟件是運(yùn)行于PC硬件平臺(tái)、windows操作系統(tǒng)下的一個(gè)通用工具軟件產(chǎn)品，和PC機(jī)或工控機(jī)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(lèi)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(tái)性能強(qiáng)大（主要反應(yīng)在在速度和存儲(chǔ)容量上），通用組態(tài)軟件的功能也強(qiáng)很多，適用于大型的監(jiān)控系統(tǒng)中。

5、是否有通訊功能的設(shè)備一定能和人機(jī)界面產(chǎn)品連接？

應(yīng)該是這樣的。因?yàn)橥ㄓ玫娜藱C(jī)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(dòng)程序；一般情況下，只要在人機(jī)界面的畫(huà)面組態(tài)軟件中選擇與連接設(shè)備相對(duì)應(yīng)的通訊驅(qū)動(dòng)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(méi)有要連接設(shè)備的通訊驅(qū)動(dòng)程序，用戶則可以把要連接設(shè)備的通訊口類(lèi)型和協(xié)議內(nèi)容告知HMI產(chǎn)品的生產(chǎn)商，請(qǐng)HMI廠商代為編制該設(shè)備的通訊驅(qū)動(dòng)程序。

6、PC機(jī)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(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。

7、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？

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。

8、未來(lái)人機(jī)界面的發(fā)展趨勢(shì)是什么？

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的功能將越來(lái)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(zhǎng)。由于計(jì)算機(jī)硬件成本的降低，HMI產(chǎn)品將以平板PC計(jì)算機(jī)為HMI硬件的高端產(chǎn)品為主，因?yàn)檫@種高端的產(chǎn)品在處理器速度、存儲(chǔ)容量、通訊接口種類(lèi)和數(shù)量、組網(wǎng)能力、軟件資源共享上都有較大的優(yōu)勢(shì)，是未來(lái)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(jià)格上的優(yōu)勢(shì)，隨著其功能的進(jìn)一步增強(qiáng)（如增加IO功能），將在小型機(jī)械設(shè)備的人機(jī)交互應(yīng)用中得到廣泛應(yīng)用。