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高效工程組態(tài)成就高效自動化1524529509391025.jpg

人機界面與人們常說的“觸摸屏”有什么區(qū)別,？從嚴格意義上來說,，兩者是有本質上的區(qū)別的,。因為“觸摸屏”僅是人機界面產品中可能用到的硬件部分，是一種替代鼠標及鍵盤部分功能,，安裝在顯示屏前端的輸入設備,；而人機界面產品則是一種包含硬件和軟件的人機交互設備。在工業(yè)中,，人們常把具有觸摸輸入功能的人機界面產品稱為“觸摸屏”,，但這是不科學的。 觸摸屏是人們對"帶觸摸功能人機界面"的通俗叫法! 真正的觸摸屏是"可以用手觸摸操作的一塊透明玻璃"而已!可以用來替代鼠標. 修改人機界面相關知識,，什么是人機界面人機界面（HMI）基本概念和問題 一,、 人機界面（HMI）產品基本常識 1. 人機界面產品的定義

連接可編程序控制器（PLC）、變頻器,、直流調速器,、儀表等工業(yè)控制設備，利用顯示屏顯示,，通過輸入單元（如觸摸屏,、鍵盤、鼠標等）寫入工作參數或輸入操作命令,，實現人與機器信息交互的數字設備,由硬件和軟件兩部分組成,。HMI為英文Human-Machine Interface的縮寫。 2. 人機界面（HMI）產品的組成及工作原理 人機界面產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,、數據存貯單元等，其中處理器的性能決定了HMI產品的性能高低,，是HMI的核心單元,。根據HMI的產品等級不同，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（如JB－HMI畫面組態(tài)軟件）,。使用者都必須先使用HMI的畫面組態(tài)軟件制作“工程文件”，再通過PC機和HMI 產品的串行通訊口,，把編制好的“工程文件”下載到HMI的處理器中運行,。 圖1 人機界面硬件構成 圖2 人機界面軟件構成 3. 人機界面產品的基本功能及選型指標

基本功能： 設備工作狀態(tài)顯示,，如指示燈、按鈕,、文字,、圖形、曲線等,；

數據,、文字輸入操作，打印輸出,；

生產配方存儲,，設備生產數據記錄；

簡單的邏輯和數值運算,；西門子6ES71513AA230AB0IK接口模塊

可連接多種工業(yè)控制設備組網,。

選型指標： 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,，注意廠商標注的容量單位是字節(jié)（byte）,、還是位（bit）；

通訊口種類及數量,，是否支持打印功能,。

一臺觸摸屏，其工作極不穩(wěn)定,，有時能正常點擊,，有時卻無反應。

[故障分析處理]

針對這種現象,，應著重檢查各接線接口是否出現松動,，串口及中斷號是否有沖今天人類的生活片刻也離不開機器。與機器的和平共處比任何時候都更顯重要,。而要做到這一點,，人與機器的交流必須通暢無阻,。設計*精巧的人機界面裝置能夠讓人根本感覺不到是它賦予了人巨大的力量－此時人與機器的界線徹底消融,，人與技術合為一體。以下是10種產品被專家們認為是s世紀*偉大的人機界面裝置,。

擴音器

擴音器的問世使得人們不僅在乘坐地鐵或去郊外遠足時能夠欣賞自己喜愛的音樂和廣播節(jié)目,，而且還能聆聽以電子手段保存下來的早已與世長辭的人的聲音以及大自然中根本不存在的種種奇妙聲音。在電影院里,，擴音器所營造的聲的世界將觀眾們帶入一個想象的世界,。擴音器亦是本世紀所有具有個性魅力的公眾人物與大眾溝通的重要工具,。

擴音器是1915年發(fā)明的，從那以后一代又一代的技術人員為它的完善做出了不懈的努力,。今天,，隨著錄音設備和存儲技術的飛速發(fā)展，用美國著*擴音設備生產企業(yè)Bose公司研究員威廉·R·舒特的話說,，擴音器“反而成為家庭音響系統(tǒng)中*薄弱的一環(huán)”,。他說：每當我在家中欣賞音樂的時候，根本沒有辦法做到想象自己是坐在音樂廳里,。擴音技術還做不到這一點,，原因何在，尚不得而知,。

按鍵式電話1524529501674080.png

按鍵式電話業(yè)務是美國電話電報公司在1963年11月正式開通的,。幾乎所有初次接觸按鍵式電話的人都認為它遠勝于轉盤式電話。貝爾實驗室的研究人員為使這種新產品為人們所接納,，真可謂絞盡腦汁,。他們實驗了16種按鍵排列方式，交叉式的,，圓盤式的,，不一而足。他們還在電話機的大小,、形狀,、按鍵的間距、彈性甚至與手指尖接觸的部位的外形上作了大量的文章,。

節(jié)省撥號時間只是按鍵式電話的設計初衷之一,，實際上從一開始技術專家就抱著一個把新式電話機設計成一種遙控數據輸入設備的目的。正是從這一設計思想出發(fā),，研究人員在1968年又在鍵盤上增加了“＊”鍵和“?！辨I。雖然研究人員的部分設計思想－如通過電話機來控制家用電器的開關－迄今尚未實現,，但是按鍵式電話畢竟開創(chuàng)了語音數據通信的新時代,。

方向盤

*初的汽車是用舵來控制駕駛的。舵不能說不好,，但是它會把汽車行駛中產生的劇烈振動傳導給駕駛者,，增加其控制方向的難度。當發(fā)動機被改為安裝在車頭部位之后,，由于重量的增加,，駕駛員根本沒有辦法再用車舵來駕駛汽車了。方向盤這種新設計便應運而生,，它在駕駛員與車輪之間引入的齒輪系統(tǒng)操作靈活,，很好地隔絕了來自道路的劇烈振動,。不僅如此，好的方向盤系統(tǒng)還能為駕駛者帶來一種與道路親密無間的感受,。西門子6ES71513AA230AB0IK接口模塊

但是*初設計方向盤的人沒有能夠預見到在汽車車速越來越快的今天,，一旦發(fā)生車禍，方向盤卻成了造成駕駛員喪命的罪魁禍首,。五十年代,，不帶方向盤的概念型汽車相繼問世，可是消費者對這種汽車一點也不感興趣,。畢竟,，沒有方向盤的汽車根本就不成其為汽車。

今天在許多場合我們都會用到,，如在食堂就餐,，在商場購物，乘公共汽車,，打電話,，進入管制區(qū)域等等，不一而足,。在西方,，人們遺失了錢包之后，往往擔心的不是錢包里的現金,，而是各種用途的,。

70年代早期，帶有磁條的信用卡在美國問世,，極大的提高了信用卡購物時的驗證效率,，一下子便受到零售商的青睞。美國的信用卡行業(yè)因此進入一個高速增長期,。有人問,，目前陸陸續(xù)續(xù)問世的各種“智能卡”會不會取代呢？專家認為暫時是不會的,。他們指出,，芯片型的智能卡只適用于某些特定的領域，與并不發(fā)生沖突,，更何況取代的終端設備投放代價高昂,，誰也不會愿意這么做的。

交通指揮燈4. 人機界面產品分類 薄膜鍵輸入的HMI,，顯示尺寸小于5.7ˊ,，畫面組態(tài)軟件免費，屬初級產品,。如POP－HMI 小型人機界面,；

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

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10.4ˊ,，畫面組態(tài)軟件收費,，屬高端產品。

5. 人機界面的使用方法 明確監(jiān)控任務要求,，選擇適合的HMI產品,；

在PC機上用畫面組態(tài)軟件編輯“工程文件”；

測試并保存已編輯好的“工程文件” ,；1524529492289339.jpg

PC機連接HMI硬件,，下載“工程文件”到HMI中；

連接HMI和工業(yè)控制器（如PLC,、儀表等）,，實現人機交互。

二,、 人機界面產品問答 1,、人機界面與人們常說的“觸摸屏”有什么區(qū)別？ 從嚴格意義上來說,，兩者是有本質上的區(qū)別的,。因為“觸摸屏”僅是人機界面產品中可能用到的硬件部分，是一種替代鼠標及鍵盤部分功能,，安裝在顯示屏前端的輸入設備,；而人機界面產品則是一種包含硬件和軟件的人機交互設備。在工業(yè)中,，人們常把具有觸摸輸入功能的人機界面產品稱為“觸摸屏”,，但這是不科學的。 2,、人機界面和組態(tài)軟件有什么區(qū)別,？ 人機界面產品，常被大家稱為“觸摸屏”,，包含HMI硬件和相應的專用畫面組態(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品，和PC機或工控機一起也可以組成HMI產品,；通用的組態(tài)軟件支持的設備種類非常多,，如各種PLC、PC板卡,、儀表,、變頻器、模塊等設備,，而且由于PC的硬件平臺性能強大（主要反應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,。 3,、人機界面產品中是否有操作系統(tǒng)？ 任何人機界面產品都有系統(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,?；谄桨逵嬎銠C的高性能人機界面產品中，一般使用WinCE,Linux等通用的嵌入式操作系統(tǒng),。 4,、人機界面只能連接PLC嗎？ 不是這樣的,。人機界面產品是為了解決PLC的人機交互問題而產生的,，但隨著計算機技術和數字電路技術的發(fā)展，很多工業(yè)控制設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)控制設備,，如變頻器、直流調速器,、溫控儀表,、數采模塊等都可以連接人機界面產品，來實現人機交互功能,。

應該是這樣的,。因為通用的人機界面產品都提供了大量的、可供選擇的常用設備通訊驅動程序,；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備相對應的通訊驅動程序,，就可以完成HMI和設備的通訊連接。如果所選HMI產品的組態(tài)軟件中沒有要連接設備的通訊驅動程序,，用戶則可以把要連接設備的通訊口類型和協議內容告知HMI產品的生產商,，請HMI廠商代為編制該設備的通訊驅動程序。

7,、PC機加觸摸屏,，能否直接與PLC通訊,，完成HMI的功能,？ 當然可以。不過還要編制相應的HMI軟件,，才能使PC機成為一個真正的HMI產品,。

8、未來人機界面的發(fā)展趨勢是什么,？ 隨著數字電路和計算機技術的發(fā)展,，未來的人機界面產品在功能上的高、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產品將以平板PC計算機為HMI硬件的高端產品為主,，因為這種高端的產品在處理器速度,、存儲容量、通訊接口種類和數量,、組網能力,、軟件資源共享上都有較大的優(yōu)勢，是未來HMI產品的發(fā)展方向,。

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高效工程組態(tài)成就高效自動化

人機界面（又稱用戶界面或使用者界面）是系統(tǒng)和用戶之間進行交互和信息交換的媒介，它實現信息的內部形式與人類可以接受形式之間的轉換,。凡參與人機信息交流的領域都存在著人機界面,。用戶和系統(tǒng)之間一般用面向問題的受限自然語言進行交互。目前有有系統(tǒng)開始利用多媒體技術開發(fā)新一代的用戶界面,。

人機界面（又稱用戶界面或使用者界面）是系統(tǒng)和用戶之間進行交互和信息交換的媒介,，它實現信息的內部形式與人類可以接受形式之間的轉換。凡參與人機信息交流的領域都存在著人機界面,。

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人機界面（HumanMachine Interaction,，簡稱HMI）,，是人與計算機之間傳遞、交換信息的媒介和對話接口,，是計算機系統(tǒng)的重要組成部分,。是指人和機器在信息交換和功能上接觸或互相影響的領域或稱界面所說人機結合面，信息交換,，功能接觸或互相影響,，指人和機器的硬接觸和軟觸，此結合面不僅包括點線面的直接接觸,，還包括遠距離的信息傳遞與控制的作用空間,。

人機結合面是人機系統(tǒng)中的中心一環(huán)節(jié)，主要由安全工程學的分支學科安全人機工程學去研究和提出解決的依據,，并過安全工程設備工程學,，安全管理工程學以及安全系統(tǒng)工程學去研究具體的解決方法手段措施安全人機學。它實現信息的內部形式與人類可以接受形式之間的轉換,。凡參與人機信息交流的領域都存在著人機界面,。

1.人機界面領域的形成

從計算機問世以來，早期用戶是以計算機專業(yè)人員為主,，但隨著計算機廣泛進入人們的工作生活領域,，計算機用戶發(fā)生了改變，非計算機專業(yè)的普通用戶成了用戶的主體,。這一重大轉變使計算機的可用性問題變得日益突出起來,。人機界面應當是什么樣的？如何去建造這樣的界面,？人們開始關注和研究這些問題,。這些問題既涉及人也涉及計算機及一些相關的學科，如：心理學,、人的因素學（Human Factors）,、社會學、語言學等,。隨著計算機技術的發(fā)展,，應用領域的拓寬，從而帶來了不同的理論方法,。八十年代以來,，人機界面的研究有了前所未有的發(fā)展，微型計算機的迅速普及對此起了重要的推動作用,。

2.研究人機界面的各種理論和方法

（1）分析與評價技術:

用于分析,、評價用戶界面有效性的理論和經驗方法，如任務分析,、話語分析,、內容分析及可用性評價等,。

（2）設計方法論:

用來產生好的用戶界面設計的方法與技術，如：軟件心理學,、環(huán)境因素設計法,、多方參與設計法以及支持設計過程的工具和標記法。

（3）開發(fā)工具和方法:

支持用戶界面開發(fā)的工具箱,、用戶界面管理系統(tǒng)（UIMS）,、快速原型法和程序設計輔助工具等。

（4）交互方式與設備:

新的輸入/輸出設備和設備運用策略,，包括視覺,、聲音、觸覺,、姿態(tài)等通信模態(tài)及多種模態(tài)的集成,。

（5）關鍵用戶界面成分：

如用戶界面隱喻（metaphor）,、用戶界面風格,、智能界面技術、取消,、超文本/超媒體以及聯機幫助,。

（6）用戶模型：

包括用戶行為模型、關于系統(tǒng)的用戶內心模型,、用戶個體差異等,。

（7）特定應用的用戶界面設計：

滿足某類應用問題對人機交互作用的特定限制條件和要求的用戶界面設計。如：虛擬現實,、智能輔導系統(tǒng),、信息檢索、Internet/WWW,、CAD/CAM,、專家系統(tǒng)過程控制、決策支持等,。

（8）計算機輔助協同工作（CSCW）：

關于如何使用計算機系統(tǒng)幫助人的群體有效協同工作的研究,，包括現場觀察研究、理論模型,、群體用戶界面開發(fā)設計等,。

（9）法律與標準：

關于用戶界面的專利和版權問題、用戶界面的標準化,。

這些研究方向目前大多處于十分活躍的發(fā)展階段,，并且有著較強的分化和相互滲透傾向，有些方向甚至有可能發(fā)展為具有相當規(guī)模的相對對立的研究領域,。

并且發(fā)布一些控制信息來指導現場系統(tǒng)的運行,。因此,，他們對人機界面的直觀性和友好性要求較高，人機界面設計應該考慮以下原則,。

1.以用戶為中心的基本設計原則

在系統(tǒng)的設計過程中,，設計人員要抓住用戶的特征，發(fā)現用戶的需求,。在系統(tǒng)整個開發(fā)過程中要不斷征求用戶的意見,，向用戶咨詢。系統(tǒng)的 設計決策要結合用戶的工作和應用環(huán)境,，必須理解用戶對系統(tǒng)的要求,。*好的方法就是讓真實的用戶參與開發(fā)，這樣開發(fā)人員就能正確地了解 用戶的需求和目標,，系統(tǒng)就會更加成功,。

2．順序原則

即按照處理事件順序、訪問查看順序（如由整體到單項,，由大到小,，由上層到下層等）與控制工藝流程等設計監(jiān)控管理和人機對話主界面及 其二級界面。

3．功能原則

即按照對象應用環(huán)境及場合具體使用功能要求,，各種子系統(tǒng)控制類型,、不同管理對象的同一界面并行處理要求和多項對話交互的同時性要求 等，設計分功能區(qū)分多級菜單,、分層提示信息和多項對話欄并舉的窗口等的人機交互界面,，從而使用戶易于分辨和掌握交互界面的使用規(guī)律和 特點，提高其友好性和易操作性,。

4．一致性原則

包括色彩的一致,，操作區(qū)域一致，文字的一致,。即一方面界面顏色,、形狀、字體與國家,、國際或行業(yè)通用標準相一致,。另一方面界面顏色、 形狀,、字體自成一體,，不同設備及其相同設計狀態(tài)的顏色應保持一致。界面細節(jié)美工設計的一致性使運行人員看界面時感到舒適,，從而不分散 他的注意力,。對于新運行人員，或緊急情況下處理問題的運行人員來說,，一致性還能減少他們的操作失誤,。

5．頻率原則

即按照管理對象的對話交互頻率高低設計人機界面的層次順序和對話窗口萊單的顯示位置等,，提高監(jiān)控和訪問對話頻率。

6．重要性原則

即按照管理對象在控制系統(tǒng)中的重要性和全局性水平,，設計人機界面的主次菜單和對話窗口的位置和突顯性,，從而有助于管理人員把握好控 制系統(tǒng)的主次，實施好控制決策的順序,，實現*優(yōu)調度和管理,。

7．面向對象原則

即按照操作人員的身份特征和工作性質，設計與之相適應和友好的人機界面,。根據其工作需要,，宜以彈出式窗口顯示提示、引導和幫助信息 ,，從而提高用戶的交互水平和效率,。

人機交互界面，無論是面向現場控制器還是面向上位監(jiān)控管理,，兩者是有密切內在聯系的,，他們監(jiān)控和管理的現場設各對象是相同的，因此 許多現場設備參數在他們之間是共享和相互傳遞的,。人機界面的標準化設計應是未來的發(fā)展方向,，因為它確實體現了易憧、簡單,、實用的基木 原則，充分表達了以人為本的設計理念,。各種工控組態(tài)軟件和編程工具為制作精美的人機交互界面提供了強大的支持手段,，系統(tǒng)越大越復雜越 能體現其優(yōu)越性。