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自第一個(gè)按鈕開(kāi)關(guān)發(fā)明以來(lái)，人機(jī)界面監(jiān)控系統(tǒng)也可以稱(chēng)為觸摸屏一體機(jī)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)HMI）已成為工業(yè)生產(chǎn)中不可缺少的一部分。在通用汽車(chē)公司，HMI系統(tǒng)可以幫助工程師進(jìn)行故障診斷和設(shè)備維護(hù)。但在通用汽車(chē)中，HMI的主要作用是確保設(shè)備無(wú)故障運(yùn)行。
通過(guò)HMI系統(tǒng)延長(zhǎng)設(shè)備無(wú)故障運(yùn)行時(shí)間的關(guān)鍵在于生產(chǎn)過(guò)程的優(yōu)化。有效的維護(hù)和對(duì)故障的準(zhǔn)確判斷將有利于共產(chǎn)黨的正常生產(chǎn)?；仡橦MI系統(tǒng)的發(fā)展，有助于我們了解HMI系統(tǒng)未來(lái)的發(fā)展方向，以及如何更好地實(shí)現(xiàn)工廠(chǎng)運(yùn)營(yíng)的目標(biāo)——提高效率，增加無(wú)故障運(yùn)行時(shí)間。
早期設(shè)備
起初，HMI應(yīng)用程序包括大量的按鈕開(kāi)關(guān)、指示燈、選擇開(kāi)關(guān)和其他簡(jiǎn)單的控制設(shè)備。它們的功能僅限于啟動(dòng)和停止某個(gè)設(shè)備并顯示其狀態(tài)。某種意義上，這也是一個(gè)控制系統(tǒng)。這種控制系統(tǒng)非常簡(jiǎn)單，通常由多個(gè)繼電器組合實(shí)現(xiàn)。當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)者的重要設(shè)計(jì)思想是讓控制電路盡可能簡(jiǎn)單，人機(jī)界面的原型也受此思想影響。
按鈕、開(kāi)關(guān)和指示燈在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用是一大進(jìn)步。早期的HMI系統(tǒng)常常不能有效地診斷故障，因?yàn)樗鼈儺吘固植诹?。在通用汽?chē)公司，如果一個(gè)設(shè)備停止工作，我們不允許通過(guò)檢查和測(cè)試控制系統(tǒng)的電路來(lái)找出故障。唯一的接地檢測(cè)技術(shù)是用探頭逐個(gè)檢查測(cè)試點(diǎn)對(duì)設(shè)備控制電路和控制臺(tái)的導(dǎo)通情況。現(xiàn)在，即使沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的故障診斷功能，HMI和自動(dòng)控制系統(tǒng)也能比以前的系統(tǒng)更快地診斷出故障原因。
PLC簡(jiǎn)介
可編程控制器的出現(xiàn)給HMI監(jiān)控系統(tǒng)帶來(lái)了第一次飛躍。也就是說(shuō)，HMI系統(tǒng)的功能可以通過(guò)將所需的設(shè)備連接到PLC來(lái)增加。當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，HMI系統(tǒng)不僅可以與停止的設(shè)備進(jìn)行通信，還可以知道設(shè)備停止的原因。
用戶(hù)可以通過(guò)編程終端找到程序中的錯(cuò)誤字節(jié)。當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，PLC甚至可以通過(guò)編程自動(dòng)撥打緊急電話(huà)。
同時(shí)，HMI系統(tǒng)的監(jiān)控范圍開(kāi)始擴(kuò)大。它可以與設(shè)備進(jìn)行通信并獲取其狀態(tài)信息，同時(shí)可以計(jì)算一個(gè)車(chē)間的產(chǎn)量，并通過(guò)大量的指示燈顯示這些信息，這成為了當(dāng)時(shí)車(chē)間中最常見(jiàn)的場(chǎng)景。HMI系統(tǒng)獲取了大量的信息，這意味著操作員要觀(guān)察比以前更多的指標(biāo)，有時(shí)因?yàn)樾畔⒘刻?，不能快速有效地處理。除非操作者?duì)這些機(jī)器非常熟悉，否則他會(huì)迷失在大量的信息中。
展示設(shè)備介紹
從簡(jiǎn)單的指示燈到七位數(shù)碼管再到字母顯示管，通過(guò)這些顯示設(shè)備，HMI監(jiān)控系統(tǒng)可以更準(zhǔn)確地向操作人員反映系統(tǒng)的狀態(tài)，從而減少故障診斷的時(shí)間。通過(guò)我們?cè)诶鲜接?jì)算器上經(jīng)?？吹降钠叨问絃ED顯示屏，用戶(hù)可以更準(zhǔn)確地獲得設(shè)備的狀態(tài)信息。早期關(guān)機(jī)系統(tǒng)可以在屏幕上顯示一個(gè)故障的I/O號(hào)或一些數(shù)字，用戶(hù)需要在手冊(cè)中查找這些數(shù)字才能知道發(fā)生了什么故障。
字母顯示管的到來(lái)使HMI系統(tǒng)能夠顯示文本信息。用戶(hù)還可以用不同的顏色顯示文本，并在文本信息中添加變量，如不同車(chē)間的產(chǎn)量等數(shù)據(jù)。此時(shí)，操作者可以容易地了解更廣范圍內(nèi)的設(shè)備信息。然而，隨著被監(jiān)控設(shè)備越來(lái)越復(fù)雜，對(duì)顯示屏進(jìn)行編程需要花費(fèi)大量時(shí)間。
可編程人機(jī)界面系統(tǒng)
HMI發(fā)展最重要的突破在于全可編程HMI設(shè)備的出現(xiàn)，從此取代了傳統(tǒng)的按鈕和指示燈。在CRT顯示器上畫(huà)出按鈕和指示燈的可編程虛擬對(duì)象，工程師將這些虛擬按鈕和指示燈編程，按要求顯示出來(lái)。
很快，CRT顯示的局限性就顯露出來(lái)了——一個(gè)屏幕一次只能顯示幾個(gè)按鈕。所以工程師必須花很多時(shí)間編程，把多個(gè)按鈕和指示燈放在不同的畫(huà)面里。這樣，設(shè)計(jì)成本明顯增加。
對(duì)于順序加工，加工步驟表將很快成為現(xiàn)場(chǎng)用戶(hù)的首選指南。工人可以看到準(zhǔn)確的加工步驟，并根據(jù)這個(gè)步驟進(jìn)行相應(yīng)的操作，包括何時(shí)添加工件等等?？偩€(xiàn)種植者可以快速調(diào)整和修改過(guò)程。同時(shí)，這個(gè)加工步驟為小型和大型應(yīng)用程序提供了統(tǒng)一的界面，因此不需要多個(gè)圖片來(lái)顯示整個(gè)加工步驟，只需根據(jù)工件的加工情況動(dòng)態(tài)更新一個(gè)新的列表即可。
現(xiàn)在，可視化顯示可以更形象地反映被控設(shè)備的情況。操作人員不僅可以通過(guò)文本信息知道是哪臺(tái)設(shè)備導(dǎo)致停機(jī)，還可以在屏幕上觀(guān)察機(jī)器的情況，并指示故障設(shè)備的位置。此功能減少了修復(fù)故障所需的時(shí)間，但需要花費(fèi)大量精力來(lái)開(kāi)發(fā)每個(gè)設(shè)備的視覺(jué)畫(huà)面。設(shè)計(jì)成本會(huì)隨著設(shè)備尺寸和復(fù)雜程度的增加而增加。
以及未來(lái)的人機(jī)界面
目前HMI系統(tǒng)已經(jīng)有了很大的進(jìn)步，實(shí)現(xiàn)了以前無(wú)法想象的功能，同時(shí)其價(jià)格也更有利于人們的接受。開(kāi)發(fā)人員使用專(zhuān)門(mén)的程序來(lái)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，這樣他們就可以在保持較低開(kāi)發(fā)成本的同時(shí)，勝任日益增加的HMI功能?，F(xiàn)在HIM系統(tǒng)可以提供多路按鈕和顯示屏，從而用一個(gè)屏幕控制工廠(chǎng)里所有相同的設(shè)備。這樣，開(kāi)發(fā)人員只需要設(shè)置哪個(gè)設(shè)備采集數(shù)據(jù)用于HMI顯示目的，顯示的功能就會(huì)通過(guò)文本列表顯示出來(lái)。因此，在系統(tǒng)中添加新功能只需要添加一個(gè)新角色的飛行，從而節(jié)省屏幕空間。
●硬件方面
基于PC的HMI系統(tǒng)在過(guò)去十年中得到了充分的發(fā)展，但目前大多數(shù)HMI系統(tǒng)仍然使用為工業(yè)環(huán)境設(shè)計(jì)的特殊設(shè)備?；赑C的HMI系統(tǒng)(包括控制系統(tǒng))存在一系列關(guān)鍵問(wèn)題，阻礙了其進(jìn)一步推廣。
工業(yè)計(jì)算機(jī)的成本通常遠(yuǎn)高于商用計(jì)算機(jī)，采用的技術(shù)也不如商用計(jì)算機(jī)先進(jìn)。
個(gè)人電腦通常作為編程終端，不會(huì)因?yàn)樗墓收隙５粽麠l生產(chǎn)線(xiàn)，但在惡劣的工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中很少直接使用。
個(gè)人電腦的硬盤(pán)通常被認(rèn)為是最薄弱的一環(huán)，其引發(fā)的故障足以使其失去在惡劣環(huán)境下，尤其是振動(dòng)環(huán)境下應(yīng)用的機(jī)會(huì)，因此個(gè)人電腦在一些重要應(yīng)用中被排除在外；
給電腦加裝監(jiān)控軟件和通訊板的成本很高，甚至超過(guò)了一些特殊的工業(yè)控制設(shè)備。
廠(chǎng)家短期支持消費(fèi)電腦的零配件，所以很難買(mǎi)到很多年前電腦用的配件。而工控設(shè)備的廠(chǎng)商深知用戶(hù)在長(zhǎng)期使用過(guò)程中所面臨的問(wèn)題，因此對(duì)其產(chǎn)品的支持年限也相對(duì)較長(zhǎng)；
基于PC的HMI系統(tǒng)憑借其技術(shù)優(yōu)勢(shì)，顯著改善了上述缺點(diǎn)，尤其是在價(jià)格方面。隨著觸摸屏和基于Windows CE操作系統(tǒng)的HMI監(jiān)控設(shè)備的廣泛應(yīng)用，基于PC的HMI系統(tǒng)將是未來(lái)的發(fā)展方向。
隨著基于PC的HMI產(chǎn)品的普及，工業(yè)系統(tǒng)使用的鍵盤(pán)和鼠標(biāo)也會(huì)隨之而來(lái)。用戶(hù)在車(chē)間和機(jī)器之間的交互控制變得像操作家用電腦一樣簡(jiǎn)單。
觸摸屏已經(jīng)應(yīng)用于商業(yè)領(lǐng)域的人機(jī)界面系統(tǒng)。你可以在雜貨店、電影院、銀行甚至購(gòu)物中心看到它們。應(yīng)用市場(chǎng)的增長(zhǎng)將有助于降低不同尺寸平板顯示器的價(jià)格，從而消除價(jià)格壁壘，為更廣泛的工業(yè)應(yīng)用提供可能性。隨著小型平板彩色觸摸屏的出現(xiàn)，便攜式人機(jī)界面越來(lái)越普及。用戶(hù)可以將這些設(shè)備直接帶到機(jī)器上進(jìn)行控制。
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