技術(shù)篇｜工控人必須了解的10大人機界面常識

　　人機界面常識是對初學(xué)者來說是首要了解的知識，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，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PC機Windows操作系統(tǒng)下的畫面組態(tài)軟件。

觸摸屏

　　人機界面產(chǎn)品的基本功能及選型指標(biāo)

　　基本功能：

　　設(shè)備工作狀態(tài)顯示，如指示燈、按鈕、文字、圖形、曲線等；

　　數(shù)據(jù)、文字輸入操作，打印輸出；

　　生產(chǎn)配方存儲，設(shè)備生產(chǎn)數(shù)據(jù)記錄；

　　簡單的邏輯和數(shù)值運算；

　　可連接多種工業(yè)控制設(shè)備組網(wǎng)。

　　選型指標(biāo)：

　　顯示屏尺寸及色彩，分辨率；

　　HMI的處理器速度性能；

　　輸入方式：觸摸屏或薄膜鍵盤；

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

　　通訊口種類及數(shù)量，是否支持打印功能。

　　人機界面的分類

　　薄膜鍵輸入的HMI：顯示尺寸小于5.7'，畫面組態(tài)軟件免費，屬初級產(chǎn)品。如POP-HMI 小型人機界面；

　　觸摸屏輸入的HMI：顯示屏尺寸為5.7'～12.1'，畫面組態(tài)軟件免費，屬中級產(chǎn)品；

　　基于平板PC計算機的、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，屬高端產(chǎn)品。

　　人機界面與人們常說的“觸摸屏”有什么區(qū)別？

　　從嚴(yán)格意義上來說，兩者是有本質(zhì)上的區(qū)別的。因為“觸摸屏”僅是人機界面產(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；而人機界面產(chǎn)品則是一種包含硬件和軟件的人機交互設(shè)備。在工業(yè)中，人們常把具有觸摸輸入功能的人機界面產(chǎn)品稱為“觸摸屏”，但這是不科學(xué)的。

觸摸屏

　　人機界面和組態(tài)軟件有什么區(qū)別？

　　人機界面產(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硬件使用不同的畫面組態(tài)軟件，連接的主要設(shè)備種類是PLC。而組態(tài)軟件是運行于PC硬件平臺、windows操作系統(tǒng)下的一個通用工具軟件產(chǎn)品，和PC機或工控機一起也可以組成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(主要反應(yīng)在在速度和存儲容量上)，通用組態(tài)軟件的功能也強很多，適用于大型的監(jiān)控系統(tǒng)中。

　　人機界面產(chǎn)品中是否有操作系統(tǒng)？

　　任何人機界面產(chǎn)品都有系統(tǒng)軟件部分，系統(tǒng)軟件運行在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)軟件的運行。基于平板計算機的高性能人機界面產(chǎn)品中，一般使用WinCE，Linux等通用的嵌入式操作系統(tǒng)。

　　人機界面只能連接PLC嗎？

　　不是這樣的。人機界面產(chǎn)品是為了解決PLC的人機交互問題而產(chǎn)生的，但隨著計算機技術(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界面產(chǎn)品，來實現(xiàn)人機交互功能。

觸摸屏

　　人機界面只能通過標(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。但隨著計算機和數(shù)字電路技術(shù)的發(fā)展，人機界面產(chǎn)品的接口能力越來越強。除了傳統(tǒng)的串行(RS232、RS422/RS485)通訊接口外，有些人機界面產(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，來實現(xiàn)設(shè)備的人機的交互。

　　是否有通訊功能的設(shè)備一定能和人機界面產(chǎn)品連接？

　　應(yīng)該是這樣的。因為通用的人機界面產(chǎn)品都提供了大量的、可供選擇的常用設(shè)備通訊驅(qū)動程序；一般情況下，只要在人機界面的畫面組態(tài)軟件中選擇與連接設(shè)備相對應(yīng)的通訊驅(qū)動程序，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)軟件中沒有要連接設(shè)備的通訊驅(qū)動程序，用戶則可以把要連接設(shè)備的通訊口類型和協(xié)議內(nèi)容告知HMI產(chǎn)品的生產(chǎn)商，請HMI廠商代為編制該設(shè)備的通訊驅(qū)動程序。

　　PC機加觸摸屏，能否直接與PLC通訊，完成HMI的功能？

　　當(dāng)然可以。不過還要編制相應(yīng)的HMI軟件，才能使PC機成為一個真正的HMI產(chǎn)品。

　　未來人機界面的發(fā)展趨勢是什么？

　　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；5.7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。由于計算機硬件成本的降低，HMI產(chǎn)品將以平板PC計算機為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、存儲容量、通訊接口種類和數(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。當(dāng)然，小尺寸的(顯示尺寸小于5.7寸)HMI產(chǎn)品，由于其在體積和價格上的優(yōu)勢，隨著其功能的進(jìn)一步增強(如增加IO功能)，將在小型機械設(shè)備的人機交互應(yīng)用中得到廣泛應(yīng)用。