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人机界面(HMI)基础知识介绍【详细】

时间:2012-12-19 18:05来源:未知 作者:www.plcs.cn 点击:
        1、人机界面产品的定义

   连接可编程序控制器(PLC)、变频器、直流调速器、仪表等工业控制设备,利用显示屏显示,通过输入单元(如触摸屏、键盘、鼠标等)写入工作参数或输入操作命令,实现人与机器信息交互的数字设备,由硬件和软件两部分组成。


   2、人机界面(HMI)产品的组成及工作原理
    人机界面产品由硬件和软件两部分组成,硬件部分包括处理器、显示单元、输入单元、通讯接口、数据存贮单元等,其中处理器的性能决定了HMI产品的性能高 低,是HMI的核心单元。根据HMI的产品等级不同,处理器可分别选用8位、16位、32位的处理器。HMI软件一般分为两部分,即运行于HMI硬件中的 系统软件和运行于PC机Windows操作系统下的画面组态软件(如JB-HMI画面组态软件)。使用者都必须先使用HMI的画面组态软件制作“工程文件 ”,再通过PC机和HMI 产品的串行通讯口,把编制好的“工程文件”下载到HMI的处理器中运行。

   3、人机界面产品的基本功能及选型指标

   基本功能:
  设备工作状态显示,如指示灯、按钮、文字、图形、曲线等
  数据、文字输入操作,打印输出
  生产配方存储,设备生产数据记录
  简单的逻辑和数值运算
  可连接多种工业控制设备组网

   选型指标:
  显示屏尺寸及色彩,分辨率
  HMI的处理器速度性能

  输入方式:触摸屏或薄膜键盘
  画面存贮容量,注意厂商标注的容量单位是字节(byte)、还是位(bit)
  通讯口种类及数量,是否支持打印功能


   4、人机界面产品分类
  薄膜键输入的HMI,显示尺寸小于5.7ˊ,画面组态软件免费,属初级产品。如POP-HMI 小型人机界面
  触摸屏输入的HMI,显示屏尺寸为5.7ˊ~12.1ˊ,画面组态软件免费,属中级产品
  基于平板PC计算机的、多种通讯口的、高性能HMI,显示尺寸大于10.4ˊ,画面组态软件收费,属高端产品

   5、人机界面的使用方法
  明确监控任务要求,选择适合的HMI产品
  在PC机上用画面组态软件编辑“工程文件”
  测试并保存已编辑好的“工程文件”
  PC机连接HMI硬件,下载“工程文件”到HMI中
  连接HMI和工业控制器(如PLC、仪表等),实现人机交互

二、人机界面产品问答


   1、人机界面与人们常说的“触摸屏”有什么区别?
    从严格意义上来说,两者是有本质上的区别的。因为“触摸屏”仅是人机界面产品中可能用到的硬件部分,是一种替代鼠标及键盘部分功能,安装在显示屏前端的输 入设备;而人机界面产品则是一种包含硬件和软件的人机交互设备。在工业中,人们常把具有触摸输入功能的人机界面产品称为“触摸屏”,但这是不科学的。


   2、人机界面和组态软件有什么区别?
    人机界面产品,常被大家称为“触摸屏”,包含HMI硬件和相应的专用画面组态软件,一般情况下,不同厂家的HMI硬件使用不同的画面组态软件,连接的主要 设备种类是PLC。而组态软件是运行于PC硬件平台、windows操作系统下的一个通用工具软件产品,和PC机或工控机一起也可以组成HMI产品;通用 的组态软件支持的设备种类非常多,如各种PLC、PC板卡、仪表、变频器、模块等设备,而且由于PC的硬件平台性能强大(主要反应在在速度和存储容量 上),通用组态软件的功能也强很多,适用于大型的监控系统中。

   3、人机界面产品中是否有操作系统?
   任何人机界面产品都有系统软件部分,系统软件运行在HMI的处理器中,支持多任务处理功能,处理器中需有小型的操作系统管理系统软件的运行。基于平板计算机的高性能人机界面产品中,一般使用WinCE,Linux等通用的嵌入式操作系统。

   4、人机界面只能连接PLC吗?
    不是这样的。人机界面产品是为了解决PLC的人机交互问题而产生的,但随着计算机技术和数字电路技术的发展,很多工业控制设备都具备了串口通讯能力,所以 只要有串口通讯能力的工业控制设备,如变频器、直流调速器、温控仪表、数采模块等都可以连接人机界面产品,来实现人机交互功能。


   5、人机界面只能通过标准的串行通讯口与其它设备相连接吗?
    大多数情况下是这样的。但随着计算机和数字电路技术的发展,人机界面产品的接口能力越来越强。除了传统的串行(RS232、RS422/RS485)通讯 接口外,有些人机界面产品已具有网口、并口、USB口等数据接口,它们就可与具有网口、并口、USB口等接口的工业控制设备相连接,来实现设备的人机的交 互。


   6、是否有通讯功能的设备一定能和人机界面产品连接?
   应该是这样的。因为通用的人机界面产品都提供了大量的、可供选择的常用设备通讯驱动程序;一般情况下,只要在人机界面的画面组态软件中选择与连接设备相对 应的通讯驱动程序,就可以完成HMI和设备的通讯连接。如果所选HMI产品的组态软件中没有要连接设备的通讯驱动程序,用户则可以把要连接设备的通讯口类 型和协议内容告知HMI产品的生产商,请HMI厂商代为编制该设备的通讯驱动程序。

 

   7、PC机加触摸屏,能否直接与PLC通讯,完成HMI的功能?
   当然可以。不过还要编制相应的HMI软件,才能使PC机成为一个真正的HMI产品。

   8、未来人机界面的发展趋势是什么?
    随着数字电路和计算机技术的发展,未来的人机界面产品在功能上的高、中、低划分将越来越不明显,HMI的功能将越来越丰富;5.7寸以上的HMI产品将全 部是彩色显示屏,屏的寿命也将更长。由于计算机硬件成本的降低,HMI产品将以平板PC计算机为HMI硬件的高端产品为主,因为这种高端的产品在处理器速 度、存储容量、通讯接口种类和数量、组网能力、软件资源共享上都有较大的优势,是未来HMI产品的发展方向。当然,小尺寸的(显示尺寸小于5.7 寸)HMI产品,由于其在体积和价格上的优势,随着其功能的进一步增强(如增加IO功能),将在小型机械设备的人机交互应用中得到广泛应用。

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