人機(jī)界面(HumanMachineInterface，HMI)廣義的解釋是“使用者與機(jī)器問(wèn)溝通、傳達(dá)及接收信息的一個(gè)接口”。實(shí)質(zhì)上是用于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(guò)輸入單元(如觸摸屏、鍵盤、鼠標(biāo)等)寫(xiě)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。

HMI軟硬件組成

HMI一般由硬件和軟件兩部分共同構(gòu)成。硬件部分包括處理器、顯示單元、輸入單元、通信接口、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元等(見(jiàn)圖1)，如施耐德的XBT-G系列。處理器的性能主要決定了HMI性能的高低，是HMI的核心單位；顯示單元是指用于顯現(xiàn)輸人的指令或者各種過(guò)程狀態(tài)的模塊；輸入單元是人跟機(jī)器交流的直接工具，一般的操作方式為人工通過(guò)輸入單元將要執(zhí)行的命令輸入到機(jī)器中，現(xiàn)在大多較高檔的HMI設(shè)備，顯示單元和輸入單元集成在一塊觸摸液晶屏上共同完成；通信接口用于HMI和上位計(jì)算機(jī)或者PLC相互通信，完成相應(yīng)的數(shù)據(jù)交換；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元可以將一些運(yùn)算的中間變量和一些筒單的運(yùn)算程序存儲(chǔ)在里面，通過(guò)處理單元調(diào)用和訪問(wèn)。

軟件部分是指運(yùn)行在HMI上的系統(tǒng)軟件和通過(guò)PC機(jī)上的相應(yīng)組態(tài)軟件編制的運(yùn)行在HMI上的工程文件(見(jiàn)圖2)，如施耐德推出的VijeoDesigner。使用時(shí)，必須要先通過(guò)HMI的組態(tài)軟件將想要實(shí)現(xiàn)的功能制作成工程文件，再用相應(yīng)的協(xié)議將PC機(jī)上的工程文件下載到HMI的處理器中運(yùn)行。VijeoDesigner是一個(gè)可以為人機(jī)界面(HMI)設(shè)備創(chuàng)建操作畫(huà)面并配置操作參數(shù)的先進(jìn)的軟件程序。它可以提供設(shè)計(jì)人機(jī)界面工程需要的所有工具，從數(shù)據(jù)采集到動(dòng)畫(huà)的創(chuàng)建和顯示。VijeoDesigner使用兩類數(shù)據(jù)：在用戶應(yīng)用程序中創(chuàng)建的內(nèi)部數(shù)據(jù)和由PLC和遠(yuǎn)程I／O模塊等外部設(shè)備提供的數(shù)據(jù)；通過(guò)VijeoDesigner，可以將人機(jī)界面配置為與若干個(gè)不同Telemecanique及第3方設(shè)備同時(shí)進(jìn)行通信。利用軟件VijeoDesigner為人機(jī)界面創(chuàng)建畫(huà)面，并且能夠創(chuàng)建動(dòng)態(tài)畫(huà)面。它綜合了各種功能，如在應(yīng)用程序中移動(dòng)對(duì)象、縮放、電平指示、開(kāi)／關(guān)指示和開(kāi)關(guān)。動(dòng)畫(huà)符號(hào)可被用于以非常簡(jiǎn)單的方式創(chuàng)建和編輯圖形畫(huà)面。VijeoDesigner還提供了一個(gè)腳本功能，能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜化和個(gè)性化設(shè)計(jì)。

低壓電器試驗(yàn)站概況

低壓電器試驗(yàn)站主要是用來(lái)完成對(duì)各種低壓電器的各項(xiàng)國(guó)標(biāo)測(cè)試，通常包括要進(jìn)行的各種電流的通斷試驗(yàn)，電器的溫升試驗(yàn)，電器的電壽命試驗(yàn)等，在試驗(yàn)區(qū)內(nèi)，出于操作安全的考慮，一般工藝上都會(huì)綜合考慮做成就地控制臺(tái)操作或者遠(yuǎn)方通過(guò)控制柜操作試驗(yàn)的進(jìn)行，相應(yīng)的控制臺(tái)和控制柜由各種狀態(tài)指示燈、旋鈕和開(kāi)關(guān)構(gòu)成，隨著試驗(yàn)的種類繁多，控制臺(tái)和控制柜的接線就會(huì)越發(fā)復(fù)雜，往往在試驗(yàn)站的調(diào)試過(guò)程里，這部分控制臺(tái)柜由于牽扯的設(shè)備很多，在出現(xiàn)問(wèn)題后尋找錯(cuò)誤點(diǎn)會(huì)耗費(fèi)很大的人力和時(shí)間，無(wú)形地增加了工程成本。

在低壓電器試驗(yàn)站里，試驗(yàn)在進(jìn)行的過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)各種狀況，要求試驗(yàn)人員及時(shí)準(zhǔn)確地掌握各個(gè)設(shè)備的實(shí)時(shí)狀態(tài)，如果采用控制柜或者控制臺(tái)來(lái)完成這些功能，會(huì)占用較大的空間，并且各種狀態(tài)只能通過(guò)相應(yīng)的指示燈傳達(dá)給操作試驗(yàn)人員，不夠直觀，有時(shí)甚至?xí)乖囼?yàn)人員產(chǎn)生誤判，造成設(shè)備的損壞和人身安全的侵害。

HMI在工程中的應(yīng)用

HMI能夠幫助實(shí)現(xiàn)在空間結(jié)構(gòu)上的小巧集中，使得操作更容易，狀態(tài)的返回更加直觀。通過(guò)HMI配套的軟件VijeoDesigner還可以對(duì)各種操作進(jìn)行編輯，修改各個(gè)功能鍵，這種修改的成本遠(yuǎn)低于制作新的控制臺(tái)和控制柜，而且耗時(shí)更少；可以應(yīng)用在多種工業(yè)場(chǎng)所。

在實(shí)際的工程應(yīng)用中，HMI被使用在低壓電器試驗(yàn)站的安全聯(lián)鎖系統(tǒng)中，用于控制各個(gè)安全電磁門和反映各個(gè)安全接地開(kāi)關(guān)的狀態(tài)。在試驗(yàn)站的試驗(yàn)區(qū)域里，出于各種安全考慮，會(huì)在各種設(shè)備之間設(shè)置一些安全電磁門，在操作人員完成各個(gè)設(shè)備的調(diào)整后返回到控制室，點(diǎn)擊HMI上的各個(gè)功能鍵，將鎖門命令發(fā)送到控制柜中的PLC，由PLC輸出到各個(gè)電磁門，完成鎖門后，返回的狀態(tài)通過(guò)PLC通信到HMI上，在HMI的顯示屏上得到直觀的反映。通過(guò)這樣的狀態(tài)返回方式，HMI還能夠反映出安全接地開(kāi)關(guān)等其他一些設(shè)備的實(shí)時(shí)狀態(tài)，在出現(xiàn)異常情況時(shí)，操作人員能夠迅速劃分出區(qū)域，準(zhǔn)確地找到問(wèn)題的所在，為快速解決問(wèn)題提供了前提。通過(guò)HMI的程序軟件還可以將各個(gè)狀態(tài)以文字的方式出現(xiàn)在顯示單元上，真正地實(shí)現(xiàn)了人和機(jī)器的方便交流。

總結(jié)

HMI的眾多優(yōu)點(diǎn)使得它在現(xiàn)代的自動(dòng)化工廠和相關(guān)的自動(dòng)化工業(yè)場(chǎng)所、商場(chǎng)等得到了廣泛的應(yīng)用，很多地方完全可以取代原有的指示燈和按鈕開(kāi)關(guān)，但HMI的初次投入成本高、響應(yīng)速度慢，在對(duì)時(shí)序要求高的試驗(yàn)里不能準(zhǔn)確保證試驗(yàn)順利進(jìn)行。

相信隨著HMI硬件的制造工藝的提高，軟件的完善，HMI最終能夠完全替代現(xiàn)有的控制操作界面，更快捷、更直觀地實(shí)現(xiàn)預(yù)期的功能。