前言

人机界面（HMI）具有诸多硬件和软件功能。用户应首先设定目标应用，然后再根据应用的需求寻找适合的解决方案。

最终用户期望有直观的操作界面，而产品设计师则通过将这些人机界面构建到更多产品中来对此做出响应。对于工业自动化而言，人机界面（HMI）是一项成熟的技术，是诸多机器和过程自动化应用程序的有益补充，它扩展了控制盘台中的开关、按钮和照明灯的功能。虽然大家对此很熟悉，但是仍然不能忽略以下事实： 应仔细评估HMI 的每个用例，以确保根据不同应用的需求，选择合适的产品。

首先看一下所需的HMI 功能，并尝试初步选择满足需求的设备和软件。一种更可靠的方法是检查特定的应用需求，然后倒推以确认选择了必要的选项。

需要评估目标应用的环境条件，因为HMI必须安装在可行区域。多数选择都简单明了，但也有些并不是。

在某些环境中，如果HMI容易掉入水中或直接被水喷淋，那就需要符合诸如电气设备标准NEMA250 或UL50标准中关于防护等级的要求。清洁化学品、过程化学品或其它空气传播的污染物，也会影响人机界面。现场污染程度或材料安全数据表，可帮助定义预期的环境条件。客户需求规格、当地安装法规或偏好，可能需要满足某些等级或认证标准的要求。

另一个关键问题是将HMI布置在室内还是室外。NEMA 和UL 等级通常被限制为“仅在室内使用”。即使亮度最大的HMI，在户外仍然会受到阳光直射的困扰，直射阳光还会引起热量问题。用户应考虑将室外HMI 布置在更受保护的区域或为其配备遮阳罩。

HMI通常包含敏感的显示元件和背光灯，与其它自动化元器件相比，对工作温度范围的要求可能更高。应仔细评估显示屏亮度和平均背光寿命。亮度代表显示器的可视性。常亮的背光灯可以指示该设备可以使用多长时间。

确保HMI 环境等级适合该应用，并且在物理规格上也要适合。图片来源：Automation Direct

HMI 物理显示尺寸和接口

选择合适的显示尺寸通常需要一种平衡。大多数操作员都希望有尽可能大的显示尺寸，当他们需要选择触摸链接时更是如此，即使应用程序仅仅用于查看，例如他们需要从远处观察显示器时，显示器也是越大越好。更大的显示器为程序员提供了更多的空间来开发图形。各种尺寸的HMI 硬件产品线，可以帮助用户学习一种适用于多个不同型号的系统。

但是更大的HMI 往往也意味着更高的成本，并且可能需要占用宝贵的控制面板安装空间。显示器的安装高度，应该满足大多数员工的工作需求，通常作法是：地面到显示器距离约66英寸。

除了显示器的多种物理尺寸之外，大多数HMI 还提供多种颜色，用户可以以像素为单位比较分辨率，这决定了图形显示的精细程度。对于某些特殊需求的应用，尤其是涉及数据输入的应用，用户可能希望使用板载物理小键盘或外部键盘和鼠标。大多数设计师会跟随时代潮流，选择使用触摸屏。

需要注意的是，许多消费类触摸设备都倾向于使用电容式多点触摸。该技术通常不会感知戴手套的手指，并且会受到水的影响，但是它确实能够响应多个并发的触摸或手势。另一方面，工业HMI 则通常采用电阻式单点触摸技术。电阻式触摸屏可以响应戴手套的手指，一次只能正确响应一次触摸，且不受外界污染物的影响，这通常是工业应用的首选。

制作检查清单

应该评估HMI 软件的配置环境、运行时功能和远程访问。在HMI 配置环境方面程序员需要花费大量时间。对于最终用户而言，重要的是要获得软件许可，或者确认该软件是否免费。典型的用户会对软件的易用性以及拖放编辑、单击创建对象等功能以及最常用的对象是否已预先定义等感兴趣。

程序员希望了解该软件是否对导入/ 导出有良好的支持，是否具有数据库工具，是否提供有效的复制方法，以及是否包含内置的仿真或测试环境，以便用户可以进行项目的概念验证并检查程序，而无需实际硬件。程序员使用配置软件来创建与PLC 和其它设备通信的标签，以开发链接到这些标签的图形，并配置其它内置HMI 功能。 用户运行时最重要的10个功能是：

• 基本对象：用于绘制静态图形，例如管道和设备；

• 静态库对象：例如水箱、罐体和筒仓；

• 位图功能：允许用户导入自己的图像；

• 动画对象：按钮、数字显示和条形图；

• 预配置的库对象：更复杂的对象，例如比例- 积分- 微分（PID）面板；

• 高级对象：包括趋势、配方和警报显示；

• 安全性：能够定义用户和访问组并为对象分配权限；

• 语言切换：对在国际上销售设备的制造商很有用；

• 报警：指示离散和模拟报警条件；

• 数据记录：用于支持离线分析趋势。

即使在规格表上，HMI 已经提供了适当的功能，用户也需注意实际实施可能并不总是如预期那样。对于需要特定外观和功能的用户，最好是对几种类型的HMI 配置进行简单的总结对比，列出必要的功能，并获取配置软件以对其进行测试。

在选择高级应用程序之前，可能需要调查特定HMI 的详细信息。可能需要特别注意：HMI 处理浮点标签的方式以及任何相关的数学或计算。逻辑通常在PLC 内部执行；信息显示在HMI 上。一些HMI 提供板载逻辑、触发器评估、执行功能和事件管理器功能。上述功能有助于进行更精细的显示，并且可以作为机器逻辑的一部分参与其中。如果需要复杂的功能，请对每个功能进行预测试。

关键概念：

■ 触摸屏HMI 是许多机器和过程自动化应用的有益补充。

■ 选择HMI 时应考虑室内和室外条件、内存和物理显示尺寸等因素。

■ 选择HMI 时还需要特别注意硬件和软件功能。

思考一下：

选择HMI 时， 影响您决定的关键因素是什么？

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本文来自于《控制工程中文版》（CONTROL ENGINEERING China ）2019年11-12月刊《技术文章》栏目，原标题为：如何选择合适的人机界面？

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