标准型 CPU 模块，继电器输出

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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。 触摸屏是人们对"带触摸功能人机界面"的通俗叫法! 真正的触摸屏是"可以用手触摸操作的一块透明玻璃"而已!可以用来替代鼠标. 修改人机界面相关知识，什么是人机界面人机界面（HMI）基本概念和问题 一、 人机界面（HMI）产品基本常识 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。HMI为英文Human-Machine Interface的缩写。 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。 图1 人机界面硬件构成 图2 人机界面软件构成 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；西门子6ES71513AA230AB0IK接口模块

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。

一台触摸屏，其工作极不稳定，有时能正常点击，有时却无反应。

[故障分析处理]

针对这种现象，应着重检查各接线接口是否出现松动，串口及中断号是否有冲今天人类的生活片刻也离不开机器。与机器的和平共处比任何时候都更显重要。而要做到这一点，人与机器的交流必须通畅无阻。设计最精巧的人机界面装置能够让人根本感觉不到是它赋予了人巨大的力量－此时人与机器的界线彻底消融，人与技术合为一体。以下是10种产品被专家们认为是s世纪最伟大的人机界面装置。

 扩音器

扩音器的问世使得人们不仅在乘坐地铁或去郊外远足时能够欣赏自己喜爱的音乐和广播节目，而且还能聆听以电子手段保存下来的早已与世长辞的人的声音以及大自然中根本不存在的种种奇妙声音。在电影院里，扩音器所营造的声的世界将观众们带入一个想象的世界。扩音器亦是本世纪所有具有个性魅力的公众人物与大众沟通的重要工具。

扩音器是1915年发明的，从那以后一代又一代的技术人员为它的完善做出了不懈的努力。今天，随着录音设备和存储技术的飞速发展，用美国著名扩音设备生产企业Bose公司研究员威廉·R·舒特的话说，扩音器“反而成为家庭音响系统中最薄弱的一环”。他说：每当我在家中欣赏音乐的时候，根本没有办法做到想象自己是坐在音乐厅里。扩音技术还做不到这一点，原因何在，尚不得而知。

按键式电话1524529501674080.png

按键式电话业务是美国电话电报公司在1963年11月正式开通的。几乎所有初次接触按键式电话的人都认为它远胜于转盘式电话。贝尔实验室的研究人员为使这种新产品为人们所接纳，真可谓绞尽脑汁。他们实验了16种按键排列方式，交叉式的，圆盘式的，不一而足。他们还在电话机的大小、形状、按键的间距、弹性甚至与手指尖接触的部位的外形上作了大量的文章。

节省拨号时间只是按键式电话的设计初衷之一，实际上从一开始技术专家就抱着一个把新式电话机设计成一种遥控数据输入设备的目的。正是从这一设计思想出发，研究人员在1968年又在键盘上增加了“＊”键和“＃”键。虽然研究人员的部分设计思想－如通过电话机来控制家用电器的开关－迄今尚未实现，但是按键式电话毕竟开创了语音数据通信的新时代。

 方向盘

最初的汽车是用舵来控制驾驶的。舵不能说不好，但是它会把汽车行驶中产生的剧烈振动传导给驾驶者，增加其控制方向的难度。当发动机被改为安装在车头部位之后，由于重量的增加，驾驶员根本没有办法再用车舵来驾驶汽车了。方向盘这种新设计便应运而生，它在驾驶员与车轮之间引入的齿轮系统操作灵活，很好地隔绝了来自道路的剧烈振动。不仅如此，好的方向盘系统还能为驾驶者带来一种与道路亲密无间的感受。西门子6ES71513AA230AB0IK接口模块

但是最初设计方向盘的人没有能够预见到在汽车车速越来越快的今天，一旦发生车祸，方向盘却成了造成驾驶员丧命的罪魁祸首。五十年代，不带方向盘的概念型汽车相继问世，可是消费者对这种汽车一点也不感兴趣。毕竟，没有方向盘的汽车根本就不成其为汽车。

今天在许多场合我们都会用到，如在食堂就餐，在商场购物，乘公共汽车，打电话，进入管制区域等等，不一而足。在西方，人们遗失了钱包之后，往往担心的不是钱包里的现金，而是各种用途的。

 70年代早期，带有磁条的信用卡在美国问世，极大的提高了信用卡购物时的验证效率，一下子便受到零售商的青睐。美国的信用卡行业因此进入一个高速增长期。有人问，目前陆陆续续问世的各种“智能卡”会不会取代呢？专家认为暂时是不会的。他们指出，芯片型的智能卡只适用于某些特定的领域，与并不发生冲突，更何况取代的终端设备投放代价高昂，谁也不会愿意这么做的。

交通指挥灯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” ；1524529492289339.jpg

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。

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。

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高效工程组态成就高效自动化

人机界面（又称用户界面或使用者界面）是系统和用户之间进行交互和信息交换的媒介，它实现信息的内部形式与人类可以接受形式之间的转换。凡参与人机信息交流的领域都存在着人机界面。用户和系统之间一般用面向问题的受限自然语言进行交互。目前有有系统开始利用多媒体技术开发新一代的用户界面。

人机界面（又称用户界面或使用者界面）是系统和用户之间进行交互和信息交换的媒介，它实现信息的内部形式与人类可以接受形式之间的转换。凡参与人机信息交流的领域都存在着人机界面。            

西门子6ES71513AA230AB0IK接口模块

人机界面（HumanMachine Interaction，简称HMI），是人与计算机之间传递、交换信息的媒介和对话接口，是计算机系统的重要组成部分。是指人和机器在信息交换和功能上接触或互相影响的领域或称界面所说人机结合面，信息交换，功能接触或互相影响，指人和机器的硬接触和软触，此结合面不仅包括点线面的直接接触，还包括远距离的信息传递与控制的作用空间。

人机结合面是人机系统中的中心一环节，主要由安全工程学的分支学科安全人机工程学去研究和提出解决的依据，并过安全工程设备工程学，安全管理工程学以及安全系统工程学去研究具体的解决方法手段措施安全人机学。它实现信息的内部形式与人类可以接受形式之间的转换。凡参与人机信息交流的领域都存在着人机界面。

1.人机界面领域的形成　　

从计算机问世以来，早期用户是以计算机专业人员为主，但随着计算机广泛进入人们的工作生活领域，计算机用户发生了改变，非计算机专业的普通用户成了用户的主体。这一重大转变使计算机的可用性问题变得日益突出起来。人机界面应当是什么样的？如何去建造这样的界面？人们开始关注和研究这些问题。这些问题既涉及人也涉及计算机及一些相关的学科，如：心理学、人的因素学（Human Factors）、社会学、语言学等。随着计算机技术的发展，应用领域的拓宽，从而带来了不同的理论方法。八十年代以来，人机界面的研究有了前所未有的发展，微型计算机的迅速普及对此起了重要的推动作用。

2.研究人机界面的各种理论和方法

（1）分析与评价技术:

用于分析、评价用户界面有效性的理论和经验方法，如任务分析、话语分析、内容分析及可用性评价等。

（2）设计方法论:

用来产生好的用户界面设计的方法与技术，如：软件心理学、环境因素设计法、多方参与设计法以及支持设计过程的工具和标记法。

（3）开发工具和方法:

支持用户界面开发的工具箱、用户界面管理系统（UIMS）、快速原型法和程序设计辅助工具等。

（4）交互方式与设备:

新的输入/输出设备和设备运用策略，包括视觉、声音、触觉、姿态等通信模态及多种模态的集成。

（5）关键用户界面成分：

如用户界面隐喻（metaphor）、用户界面风格、智能界面技术、取消、超文本/超媒体以及联机帮助。

（6）用户模型：

包括用户行为模型、关于系统的用户内心模型、用户个体差异等。

（7）特定应用的用户界面设计：　

满足某类应用问题对人机交互作用的特定限制条件和要求的用户界面设计。如：虚拟现实、智能辅导系统、信息检索、Internet/WWW、CAD/CAM、专家系统过程控制、决策支持等。

（8）计算机辅助协同工作（CSCW）：

关于如何使用计算机系统帮助人的群体有效协同工作的研究，包括现场观察研究、理论模型、群体用户界面开发设计等。

（9）法律与标准：

关于用户界面的专利和版权问题、用户界面的标准化。

这些研究方向目前大多处于十分活跃的发展阶段，并且有着较强的分化和相互渗透倾向，有些方向甚至有可能发展为具有相当规模的相对对立的研究领域。

并且发布一些控制信息来指导现场系统的运行。因此，他们对人机界面的直观性和友好性要求较高，人机界面设计应该考虑以下原则。

1.以用户为中心的基本设计原则

在系统的设计过程中，设计人员要抓住用户的特征，发现用户的需求。在系统整个开发过程中要不断征求用户的意见，向用户咨询。系统的 设计决策要结合用户的工作和应用环境，必须理解用户对系统的要求。最好的方法就是让真实的用户参与开发，这样开发人员就能正确地了解 用户的需求和目标，系统就会更加成功。

2．顺序原则

即按照处理事件顺序、访问查看顺序（如由整体到单项，由大到小，由上层到下层等）与控制工艺流程等设计监控管理和人机对话主界面及 其二级界面。

3．功能原则

即按照对象应用环境及场合具体使用功能要求，各种子系统控制类型、不同管理对象的同一界面并行处理要求和多项对话交互的同时性要求 等，设计分功能区分多级菜单、分层提示信息和多项对话栏并举的窗口等的人机交互界面，从而使用户易于分辨和掌握交互界面的使用规律和 特点，提高其友好性和易操作性。

4．一致性原则

包括色彩的一致，操作区域一致，文字的一致。即一方面界面颜色、形状、字体与国家、国际或行业通用标准相一致。另一方面界面颜色、 形状、字体自成一体，不同设备及其相同设计状态的颜色应保持一致。界面细节美工设计的一致性使运行人员看界面时感到舒适，从而不分散 他的注意力。对于新运行人员，或紧急情况下处理问题的运行人员来说，一致性还能减少他们的操作失误。

5．频率原则

即按照管理对象的对话交互频率高低设计人机界面的层次顺序和对话窗口莱单的显示位置等，提高监控和访问对话频率。

6．重要性原则

即按照管理对象在控制系统中的重要性和全局性水平，设计人机界面的主次菜单和对话窗口的位置和突显性，从而有助于管理人员把握好控 制系统的主次，实施好控制决策的顺序，实现最优调度和管理。

7．面向对象原则

即按照操作人员的身份特征和工作性质，设计与之相适应和友好的人机界面。根据其工作需要，宜以弹出式窗口显示提示、引导和帮助信息 ，从而提高用户的交互水平和效率。

人机交互界面，无论是面向现场控制器还是面向上位监控管理，两者是有密切内在联系的，他们监控和管理的现场设各对象是相同的，因此 许多现场设备参数在他们之间是共享和相互传递的。人机界面的标准化设计应是未来的发展方向，因为它确实体现了易憧、简单、实用的基木 原则，充分表达了以人为本的设计理念。各种工控组态软件和编程工具为制作精美的人机交互界面提供了强大的支持手段，系统越大越复杂越 能体现其优越性。

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