新技术趋势下的人机界面技术(HMI)与组态

在物联网(IoT)的主趋势下,工业和消费产品通过互联网连接。 为了操作这些设备,HMI在不断的演进,出现了如高性能HMI,触摸屏和移动设备…… 这些现代化的界面为设备交互和分析创造了更多机会,人们对HMI的关注也由过去的专业生产与工程领域,变得更加广泛 。

什么是人机界面 (HMI) 技术?

人机界面(Human Machine Interface-HMI)就是允许您与机器设备进行交互的任何设备或软件。

它可以是:

  • 物理的,如具有触摸显示器的机器,按钮,有键盘的计算机。
  • 也可能是电子屏幕的
    • 像安装在机器上的传统单点触摸屏一样简单而普遍存在,
    • 或者像支持多点触控的控制面板或甚至智能手机和智能手表。

如您与空调系统进行交互以检查和控制室内温度的方式类似,工厂车间操作员可能会使用HMI来检查和控制工业水箱的温度,或查看是否有某个泵在该设施目前正在运行。

什么是组态软件?

组态软件在国内是一个约定俗成的概念,在工业领域“组态”约等于“组态式监控软件”也约等于这里提到的人机界面HMI的概念。

“组态(Configure)”原义是是指用户通过类似“搭积木”的简单方式来完成自己所需要的软件功能,而不需要编写计算机程序。工业厂商通常用这种方式构建人机界面,因此变成了个俗称。

人机界面(HMI)与监控与SCADA/DCS有什么关联?

SCADA系统集成了数据采集系统、数据传输系统和HMI软件,以提供集中的监视和控制。

与完整的SCADA系统不同,HMI不收集和记录信息或连接到数据库。 相反,HMI专注于可视化交互,可以作为SCADA系统的一部分或与SCADA系统一起工作。

在哪些领域会应用到人机界面?

任何需要人工干预机器或自动化设备的行业中都有HMI应用的需求。 这可以在机器设备、工厂、建筑物甚至车辆中。 集成度和复杂程度可能会有所不同。

目前HMI广泛用于制造业 – 从汽车行业到高度监管的制药和食品行业。 特别是流程行业中大量使用HMI,例如石油和天然气,以及采矿,其中大量过程是从控制室远程管理。

与HMI交互的最常见角色是操作员,系统集成商和工程师,尤其是控制系统工程师。 HMI是这些专业人员的基本资源,他们使用它们来审查和监控流程,诊断问题并可视化数据。

人机界面对工业系统有什么作用?

从工业角度来看,合理设计的HMI解决方案不仅可以提高操作员的工作效率,还可以提供控制、维护设备的有用视图。

通过利用HMI,操作员可以通过一个控制台查看图形、图表或数字仪表板中显示的重要信息,查看和管理警报。
报警是HMI功能的一个很好的例子,它可以可视化的暴露出机器故障及其严重性。因此HMI技术最有价值的方面是能够密切监控生产、响应变化与异常,从而提高生产效率并减少设备停机时间。 

人机界面与现代物联网技术(IoT)有什么关联?

传统的HMI解决方案是独立的,独立的终端,很多是由设备OEM厂商作为机器的一部分进行部署。或是类似DCS的单工厂局域网内专业监控的形式。

工业4.0和工业物联网的兴起。让越来越多的客户希望工业HMI像他们的手机一样以与他们互动的方式工作。 这极大的改变了对工业HMI的预期。

物联网让设备和工厂中数据点数量的急剧增加,通过网络可以直接连接到几乎所有现场设备。 新的开放式平台通信统一架构等技术,可以安全地将加密数据从机器传输到云端或企业内的管理系统中。

而将数据推送到云端的能力让工程师能够通过智能手机或平板电脑把HMI带到任何地方。例如,远程监控机器和制造数据。甚至用户期望通过智能手表等技术使HMI可穿戴,提高可访问性和易用性。

网络边缘层HMI的概念也很流行,因为它们允许操作员从现场设备访问到数据和可视化界面。 此外,将数据从本地HMI发送到云端变得越来越普遍,很多方案可以远程访问和分析数据,同时保持本地控制功能。

什么是高性能HMI( high-performance HMI)设计?

操作员和用户越来越多地转向高性能HMI设计,这是一种HMI设计方法与理念,有助于确保快速有效的交互。 通过仅关注界面上最必要或最关键的指标,这种设计技术可以帮助观众更有效地查看和回应问题,并做出更明智的决策。 高性能HMI上的指示器简单、干净,并且有目的地去除任何无关的(或不重要的)图形与控件。 其他设计元素(如颜色,大小和位置)可自行决定使用,以优化用户体验。

随着数据在制造业中发挥越来越重要的作用,HMI的未来前景非常光明。 这项技术可能已经走过了漫长的道路,但其增长潜力几乎无限。

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