西門子6ES7365-0BA01-0AA0接口模塊

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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(xiàn)信息的內(nèi)部形式與人類可以接受形式之間的轉(zhuǎn)換。凡參與人機信息交流的領(lǐng)域都存在著人機界面。            

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(lǐng)域或稱界面所說人機結(jié)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(jié)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(jié)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(xué)的分支學(xué)科安全人機工程學(xué)去研究和提出解決的依據(jù)，并過安全工程設(shè)備工程學(xué)，安全管理工程學(xué)以及安全系統(tǒng)工程學(xué)去研究具體的解決方法手段措施安全人機學(xué)。它實現(xiàn)信息的內(nèi)部形式與人類可以接受形式之間的轉(zhuǎn)換。凡參與人機信息交流的領(lǐng)域都存在著人機界面。

1.人機界面領(lǐng)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(lǐng)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(zhuǎn)變使計算機的可用性問題變得日益突出起來。人機界面應(yīng)當是什么樣的？如何去建造這樣的界面？人們開始關(guān)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(guān)的學(xué)科，如：心理學(xué)、人的因素學(xué)（Human Factors）、社會學(xué)、語言學(xué)等。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)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*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(shù):

用于分析、評價用戶界面有效性的理論和經(jīng)驗方法，如任務(wù)分析、話語分析、內(nèi)容分析及可用性評價等。

（2）設(shè)計方

用來產(chǎn)生好的用戶界面設(shè)計的方法與技術(shù)，如：軟件心理學(xué)、環(huán)境因素設(shè)計法、多方參與設(shè)計法以及支持設(shè)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(shè)計輔助工具等。

（4）交互方式與設(shè)備:

新的輸入/輸出設(shè)備和設(shè)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(guān)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(shù)、取消、超文本/超媒體以及聯(lián)機幫助。

（6）用戶模型：

包括用戶行為模型、關(guān)于系統(tǒng)的用戶內(nèi)心模型、用戶個體差異等。

（7）特定應(yīng)用的用戶界面設(shè)計：

滿足某類應(yīng)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(shè)計。如：虛擬現(xiàn)實、智能輔導(dǎo)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(xié)同工作（CSCW）：

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

（9）法律與標準：

關(guān)于用戶界面的和版權(quán)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(lǐng)域。

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并且發(fā)布一些控制信息來指導(dǎo)現(xiàn)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(shè)計應(yīng)該考慮以下原則。

西門子SIMATIC系列PLC，誕生于1958年，經(jīng)歷了C3,S3,S5,S7系列，已成為應(yīng)用非常廣泛的可編程控制器。

西門子（SIMATIC）PLC的6代西門子（SIMATIC）PLC的6代

1、西門子公司的產(chǎn)品zui早是1975年投放市場的SIMATIC S3，它實際上是帶有簡單操作接口的二進制控制器。

2、1979年，S3系統(tǒng)被SIMATIC S5所取代，該系統(tǒng)廣泛地使用了微處理器。

3、20世紀80年代初，S5系統(tǒng)進一步升級——U系列PLC，較常用機型：S5-90U、95U、100U、115U、135U、155U。

4、1994年4月，S7系列誕生，它具有更化、更高性能等級、安裝空間更小、更良好的WINDOWS用戶界面等優(yōu)勢，其機型為：S7-200、300、400。

5、1996年，在過程控制領(lǐng)域，西門子公司又提出PCS7（過程控制系統(tǒng)7）的概念，將其優(yōu)勢的WINCC（與WINDOWS兼容的操作界面）、PROFIBUS（工業(yè)現(xiàn)場總線）、COROS（監(jiān)控系統(tǒng)）、SINEC（西門子工業(yè)網(wǎng)絡(luò)）及控調(diào)技術(shù)融為一體。

6、西門子公司提出TIA（Totally Integrated Automation）概念，即全集成自動化系統(tǒng)，將PLC技術(shù)溶于全部自動化領(lǐng)域。

由zui初發(fā)展至今，S3、S5系列PLC已逐步退出市場，停止生產(chǎn)，而S7系列PLC發(fā)展成為了西門子自動化系統(tǒng)的控制核心，而TDC系統(tǒng)沿用SIMADYN D技術(shù)內(nèi)核，是對S7系列產(chǎn)品的進一步升級，它是西門子自動化系統(tǒng)zui*，功能zui強的可編程控制器。

產(chǎn)品分類編輯

可編程控制器是由現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要而產(chǎn)生的，可編程序控制器的分
西門子PLCS7-200系列西門子PLCS7-200系列
類也必然要符合現(xiàn)代化生產(chǎn)的需求。
一般來說可以從三個角度對可編程序控制器進行分類。其一是從可編程序控制器的控制規(guī)模大小去分類，其二是從可編程序控制器的性能高低去分類，其三是從可編程序控制器的結(jié)構(gòu)特點去分類。

控制規(guī)模

可以分為大型機、中型機和小型機。
西門子PLCS7-300系列西門子PLCS7-300系列

小型機: 小型機的控制點一般在256點之內(nèi),適合于單機控制或小型系統(tǒng)的控制。

西門子小型機有S7-200：處理速度0.8~1.2ms ；存貯器2k ；數(shù)字量248點；模擬量35路 。

中型機:中型機的控制點一般不大于2048點,可用于對設(shè)備進行直接控制，還可以對多個下一級的可編程序控制器進行監(jiān)控，它適合中型或大型控制系統(tǒng)的控制。

西門子中型機有S7-300：處理速度0.8~1.2ms ；存貯器2k ；數(shù)字量1024點；模擬量128路 ；網(wǎng)絡(luò)PROFIBUS；工業(yè)以太網(wǎng)；MPI。

大型機：大型機的控制點一般大于2048點,不僅能完成較復(fù)雜的算術(shù)運
西門子PLCS7-400系列西門子PLCS7-400系列
算還能進行復(fù)雜的矩陣運算。它不僅可用于對設(shè)備進行直接控制，還可以對多個下一級的可編程序控制器進行監(jiān)控。
西門子大型機有S7-400 ：處理速度0.3ms / 1k字；

存貯器512k ；I/O點12672；

控制性能

可以分為高檔機、中檔機和低檔機。

低檔機

這類可編程序控制器，具有基本的控制功能和一般的運算能力。工作速度比較低，能帶的輸入和輸出模塊的數(shù)量比較少。

比如，德國SIEMENS公司生產(chǎn)的S7-200就屬于這一類。

中檔機

這類可編程序控制器，具有較強的控制功能和較強的運算能力。它不僅能完成一般的邏輯運算，也能完成比較復(fù)雜的三角函數(shù)、指數(shù)和PID運算。工作速度比較快，能帶的輸入輸出模塊的數(shù)量也比較多，輸入和輸出模塊的種類也比較多。

比如，德國SIEMENS公司生產(chǎn)的S7-300就屬于這一類。

高檔機

這類可編程序控制器，具有強大的控制功能和強大的運算能力。它不僅能完成邏輯運算、三角函數(shù)運算、指數(shù)運算和PID運算，還能進行復(fù)雜的矩陣運算。工作速度很快，能帶的輸入輸出模塊的數(shù)量很多，輸入和輸出模塊的種類也很全面。這類可編程序控制器可以完成規(guī)模很大的控制任務(wù)。在聯(lián)網(wǎng)中一般做主站使用。

比如，德國SIEMENS公司生產(chǎn)的S7-400就屬于這一類。

結(jié)構(gòu)

整體式

整體式結(jié)構(gòu)的可編程序控制器把電源、CPU、存儲器、I/O系統(tǒng)都集成
plc結(jié)構(gòu)plc結(jié)構(gòu)
在一個單元內(nèi)，該單元叫做作基本單元。一個基本單元就是一臺完整的PLC。
控制點數(shù)不符合需要時，可再接擴展單元。整體式結(jié)構(gòu)的特點是非常緊湊、體積小、成本低、安裝方便。

組合式

組合式結(jié)構(gòu)的可編程序控制器是把PLC系統(tǒng)的各個組成部分按功能分成
plc組合plc組合
若干個模塊，如CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊、電源模塊等等。其中各模塊功能比較單一，模塊的種類卻日趨豐富。比如，一些可編程序控制器，除了－些基本的I/O模塊外，還有一些特殊功能模塊，像溫度檢測模塊、位置檢測模塊、PID控制模塊、通訊模塊等等。組合式結(jié)構(gòu)的PLC特點是CPU、輸入、輸出均為獨立的模塊。模塊尺寸統(tǒng)一、安裝整齊、I/O點選型自由、安裝調(diào)試、擴展、維修方便。
疊裝式

疊裝式結(jié)構(gòu)集整體式結(jié)構(gòu)的緊湊、體積小、安裝方便和組合式結(jié)構(gòu)的I/O點搭配靈話、安裝整齊的優(yōu)點于一身。它也是由各個單元的組合構(gòu)成。其特點是CPU自成獨立的基本單元（由CPU和一定的I/O點組成），其它I/O模塊為擴展單元。在安裝時不用基板，僅用電纜進行單元間的聯(lián)接，各個單元可以一個個地疊裝。使系統(tǒng)達到配置靈活、體積小巧。
詳細介紹編輯

1．SIMATIC S7-200 PLC S7-200 PLC是超小型化的PLC，它適用于各行各業(yè)，各種場合中的自動檢測、監(jiān)測及控制等。S7-200 PLC的強大功能使其無論單機運行，或連成網(wǎng)絡(luò)都能實現(xiàn)復(fù)雜的控制功能。 S7-200PLC可提供4個不同的基本型號與8種CPU可供選擇使用。

2．SIMATIC S7-300 PLC S7-300是模塊化小型PLC系統(tǒng)，能滿足中等性能要求的應(yīng)用。各種單獨
西門子PLC之S7家族西門子PLC之S7家族

的模塊之間可進行廣泛組合構(gòu)成不同要求的系統(tǒng)。與S7-200 PLC比較，S7-300 PLC采用模塊化結(jié)構(gòu)，具備高速（0.6~0.1μs）的指令運算速度；用浮點數(shù)運算比較有效地實現(xiàn)了更為復(fù)雜的算術(shù)運算；一個帶標準用戶接口的軟件工具方便用戶給所有模塊進行參數(shù)賦值；方便的人機界面服務(wù)已經(jīng)集成在S7-300操作系統(tǒng)內(nèi)，人機對話的編程要求大大減少。SIMATIC人機界面（HMI）從S7-300中取得數(shù)據(jù)，S7-300按用戶的刷新速度傳送這些數(shù)據(jù)。S7-300操作系統(tǒng)自動地處理數(shù)據(jù)的傳送；CPU的智能化的診斷系統(tǒng)連續(xù)監(jiān)控系統(tǒng)的功能是否正常、記錄錯誤和特殊系統(tǒng)事件（例如：超時，模塊更換，等等）；多級口令保護可以使用戶高度、有效地保護其技術(shù)機密，防止未經(jīng)允許的復(fù)制和修改；S7-300 PLC設(shè)有操作方式選擇開關(guān)，操作方式選擇開關(guān)像鑰匙一樣可以拔出，當鑰匙拔出時，就不能改變操作方式，這樣就可防止非法刪除或改寫用戶程序。具備強大的通信功能，S7-300 PLC可通過編程軟件Step 7的用戶界面提供通信組態(tài)功能，這使得組態(tài)非常容易、簡單。S7-300 PLC具有多種不同的通信接口，并通過多種通信處理器來連接AS-I總線接口和工業(yè)以太網(wǎng)總線系統(tǒng)；串行通信處理器用來連接點到點的通信系統(tǒng)；多點接口（MPI）集成在CPU中，用于同時連接編程器、PC機、人機界面系統(tǒng)及其他SIMATIC S7/M7/C7等自動化控制系統(tǒng)。

3． SIMATIC S7-400 PLC S7-400 PLC是用于中、高檔性能范圍的可編程序控制器。 S7-400 PLC采用模塊化無風扇的設(shè)計，可靠耐用，同時可以選用多種級別（功能逐步升級）的CPU，并配有多種通用功能的模板，這使用戶能根據(jù)需要組合成不同的系統(tǒng)。當控制系統(tǒng)規(guī)模擴大或升級時，只要適當?shù)卦黾右恍┠０?，便能使系統(tǒng)升級和充分滿足需要。
4工作原理編輯

當PLC投入運行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個階段。

輸入采樣

在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。

用戶程序執(zhí)行

在用戶程序執(zhí)行階段，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點構(gòu)成的控制線路進行邏輯運算，然后根據(jù)邏輯運算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。

即，在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會發(fā)生變化，而其他輸出點和軟設(shè)備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。

輸出刷新

當掃描用戶程序結(jié)束后，PLC就進入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動相應(yīng)的外設(shè)。這時，才是PLC的真正輸出。

同樣的若干條梯形圖，其排列次序不同，執(zhí)行的結(jié)果也不同。另外，采用掃描用戶程序的運行結(jié)果與繼電器控制裝置的硬邏輯并行運行的結(jié)果有所區(qū)別。當然，如果掃描周期所占用的時間對整個運行來說可以忽略，那么二者之間就沒有什么區(qū)別了。
1.以用戶為中心的基本設(shè)計原則

在系統(tǒng)的設(shè)計過程中，設(shè)計人員要抓住用戶的特征，發(fā)現(xiàn)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(shè)計決策要結(jié)合用戶的工作和應(yīng)用環(huán)境，必須理解用戶對系統(tǒng)的要求。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(shè)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(yīng)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(shè)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．*性原則

包括色彩的*，操作區(qū)域*，文字的*。即一方面界面顏色、形狀、字體與國家、或行業(yè)通用標準相*。另一方面界面顏色、 形狀、字體自成一體，不同設(shè)備及其相同設(shè)計狀態(tài)的顏色應(yīng)保持*。界面細節(jié)美工設(shè)計的*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，*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(shè)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(shè)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(xiàn)*調(diào)度和管理。

7．面向?qū)ο笤瓌t

即按照操作人員的身份特征和工作性質(zhì)，設(shè)計與之相適應(yīng)和友好的人機界面。根據(jù)其工作需要，宜以彈出式窗口顯示提示、引導(dǎo)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(xiàn)場控制器還是面向上位監(jiān)控管理，兩者是有密切內(nèi)在的，他們監(jiān)控和管理的現(xiàn)場設(shè)各對象是相同的，因此 許多現(xiàn)場設(shè)備參數(shù)在他們之間是共享和相互傳遞的。人機界面的標準化設(shè)計應(yīng)是未來的發(fā)展方向，因為它確實體現(xiàn)了易憧、簡單、實用的基木 原則，充分表達了以人為本的設(shè)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(fù)雜越 能體現(xiàn)其*性。

【==內(nèi)容分割==】【標題】【句子】

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人機界面的設(shè)計過程可分為以下幾個步驟：

3.1 創(chuàng)建系統(tǒng)功能的外部模型設(shè)計模型主要是考慮軟件的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、總體結(jié)構(gòu)和過程性描述，界面設(shè)計一般只作為附屬品，只有對用戶的情況（包括年齡、性別、心理情況、文化程度、個性、種族背景等）有所了解，才能設(shè)計出有效的用戶界面；根據(jù)終端用戶對未來系統(tǒng)的假想(簡稱系統(tǒng)假想）設(shè)計用戶模型，zui終使之與系統(tǒng)實現(xiàn)后得到的系統(tǒng)映象（系統(tǒng)的外部特征）相吻合，用戶才能對系統(tǒng)感到滿意并能有效的使用它；建立用戶模型時要充分考慮系統(tǒng)假想給出的信息，系統(tǒng)映象必須準確地反映系統(tǒng)的語法和語義信息。總之，只有了解用戶、了解任務(wù)才能設(shè)計出好的人機界面。

3.2 確定為完成此系統(tǒng)功能人和計算機應(yīng)分別完成的任務(wù)

任務(wù)分析有兩種途徑。一種是從實際出發(fā)，通過對原有處于手工或半手工狀態(tài)下的應(yīng)用系統(tǒng)的剖析，將其映射為在人機界面上執(zhí)行的一組類似的任務(wù)；另一種是通過研究系統(tǒng)的需求規(guī)格說明，導(dǎo)出一組與用戶模型和系統(tǒng)假想相協(xié)調(diào)的用戶任務(wù)。

逐步求精和面向?qū)ο蠓治龅燃夹g(shù)同樣適用于任務(wù)分析。逐步求精技術(shù)可把任務(wù)不斷劃分為子任務(wù)，直至對每個任務(wù)的要求都十分清楚；而采用面向?qū)ο蠓治黾夹g(shù)可識別出與應(yīng)用有關(guān)的所有客觀的對象以及與對象關(guān)聯(lián)的動作。

3.3 考慮界面設(shè)計中的典型問題

設(shè)計任何一個機界面，一般必須考慮系統(tǒng)響應(yīng)時間、用戶求助機制、錯誤信息處理和命令方式四個方面。系統(tǒng)響應(yīng)時間過長是交互式系統(tǒng)中用戶抱怨zui多的問題，除了響應(yīng)時間的長短外，用戶對不同命令在響應(yīng)時間上的差別亦很在意，若過于懸殊用戶將難以接受；用戶求助機制宜采用集成式，避免疊加式系統(tǒng)導(dǎo)致用戶求助某項指南而不得不瀏覽大量無關(guān)信息；錯誤和警告信息必須選用用戶明了、含義準確的術(shù)語描述，同時還應(yīng)盡可能提供一些有關(guān)錯誤恢復(fù)的建議。此外，顯示出錯信息時，若再輔以聽覺（鈴聲）、視覺（顏色）刺激，則效果更佳；命令方式是菜單與鍵盤命令并存，供用戶選用。

3.4 借助CASE工具構(gòu)造界面原型，并真正實現(xiàn)設(shè)計模型軟件模型一旦確定，即可構(gòu)造一個軟件原形，此時僅有用戶界面部分，此原形交用戶評審，根據(jù)反饋意見修改后再交給用戶評審，直至與用戶模型和系統(tǒng)假想*為止。一般可借助于1. 人機界面產(chǎn)品的定義

連接可編程序控制器（PLC）、變頻器、直流調(diào)速器、儀表等工業(yè)控制設(shè)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(shù)或輸入操作命令，實現(xiàn)人與機器信息交互的數(shù)字設(shè)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(chǎn)品的組成及工作原理

人機界面產(chǎn)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(shù)據(jù)存貯單元等，其中處理器的性能決定了HMI產(chǎn)品的性能高低，是HMI的核心單元。根據(jù)HMI的產(chǎn)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(chǎn)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。

3. 人機界面產(chǎn)品的基本功能及選型指標

基本功能：

設(shè)備工作狀態(tài)顯示，如指示燈、按鈕、文字、圖形、曲線等；

數(shù)據(jù)、文字輸入操作，打印輸出；

生產(chǎn)配方存儲，設(shè)備生產(chǎn)數(shù)據(jù)記錄；

簡單的邏輯和數(shù)值運算；

可連接多種工業(yè)控制設(shè)備組網(wǎng)。

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(shù)量，是否支持打印功能。

4. 人機界面產(chǎn)品分類

薄膜鍵輸入的HMI，顯示尺寸小于5.7?，畫面組態(tài)軟件免費，屬初級產(chǎn)品。如POP－HMI 小型人機界面；

觸摸屏輸入的HMI，顯示屏尺寸為5.7?～12.1?，畫面組態(tài)軟件免費，屬中級產(chǎn)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10.4?，畫面組態(tài)軟件收費，屬產(chǎn)品。

5. 人機界面的使用方法

明確監(jiān)控任務(wù)要求，選擇適合的HMI產(chǎn)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” ；

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(xiàn)人機交互。

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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(shè)計zui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*消融，人與技術(shù)合為一體。以下是10種產(chǎn)品被專家們認為是s世紀zui偉大的人機界面裝置。

擴音器 折疊

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(shù)人員為它的完善做出了不懈的努力。今天，隨著錄音設(shè)備和存儲技術(shù)的飛速發(fā)展，用美國*擴音設(shè)備生產(chǎn)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zui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(shù)還做不到這一點，原因何在，尚不得而知。

按鍵式 折疊西門子6ES7365-0BA01-0AA0接口模塊

按鍵式業(yè)務(wù)是美國電報公司在1963年11月正式開通的。幾乎所有初次接觸按鍵式的人都認為它遠勝于轉(zhuǎn)盤式。貝爾實驗室的研究人員為使這種新產(chǎn)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的設(shè)計初衷之一，實際上從一開始技術(shù)專家就抱著一個把新式機設(shè)計成一種遙控數(shù)據(jù)輸入設(shè)備的目的。正是從這一設(shè)計思想出發(fā)，研究人員在1968年又在鍵盤上增加了“*”鍵和“#”鍵。雖然研究人員的部分設(shè)計思想－如通過機來控制家用電器的開關(guān)－迄今尚未實現(xiàn)，但是按鍵式畢竟開創(chuàng)了語音數(shù)據(jù)通信的新時代。

方向盤 折疊

zui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(chǎn)生的劇烈振動傳導(dǎo)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(shè)計便應(yīng)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。

但是zui初設(shè)計方向盤的人沒有能夠預(yù)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。
折疊

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，進入管制區(qū)域等等，不一而足。在西方，人們遺失了之后，往往擔心的不是里的現(xiàn)金，而是各種用途的。

70年代早期，帶有磁條的在美國問世，*的提高了購物時的驗證效率，一下子便受到零售商的青睞。美國的行業(yè)因此進入一個高速增*。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(lǐng)域，與并不發(fā)生沖突，更何況取代的終端設(shè)備投放代價高昂，誰也不會愿意這么做的。

交通指揮燈 折疊

交通指揮燈是非裔美國人加萊特·摩根在1923年發(fā)明的。此前，鐵路交通已經(jīng)使用自動轉(zhuǎn)換的燈光信號有一段時間了。但是由于火車是按固定的時刻表以單列方式運行的，而且火車要停下來不是很容易，因此鐵路上使用的信號只有一種命令：通行。公路交通的紅綠燈則不一樣，它的職責在很大程度上是要告訴汽車司機把車輛停下來。

開車的人誰也不愿意看到停車信號。美國夏威夷大學(xué)心理學(xué)家詹姆斯指出，人有一種將剎車和油門與自尊相互的傾向。他說：駕車者看到黃燈亮?xí)r，心里便暗暗作好加速的準備。如果此時紅燈亮了，馬上就會產(chǎn)生一種失望的感覺。他把交叉路口稱作“心理動力區(qū)”。如果他的理論成立的話，這個區(qū)域在佛羅伊德心理學(xué)理論中應(yīng)該是屬于超我（supere go）而非本能（id）的范疇。

新式的紅綠燈能將闖紅燈的人拍照下來。犯事的司機不久就會收到罰款單。有的紅綠燈還具備監(jiān)測車輛行駛速度的功能。

遙控器 折疊

據(jù)說，遙控器的開發(fā)源于人們對于電視商業(yè)廣告的反感。美國公司（Zenith）的總裁尤其痛恨電視節(jié)目頻頻被廣告打斷的現(xiàn)象。在他的下，公司在1950年開發(fā)出了世界上*個遙控器。這個遙控器是有線的。公司再接再厲，在1955年又研制了世界上*個使用光學(xué)傳感器的無線遙控器，后來又發(fā)明了超聲波遙控器。紅外線遙控器則是到了八十年代初才問世。這時遙控器的價格變得非常低廉，誰都能買得起。今天遙控器已經(jīng)成為家電產(chǎn)品的標準配置，市場上銷售的99%的電視機和*的錄像機都配置有它。對了伴著遙控器長大的一代人來說，手持遙控器從一個頻道換到另一個頻道正是電視給他們帶來的歡樂之一。

陰極射線管 折疊

陰極射線管（CRT）是德國物理學(xué)家布勞恩（Kari Ferdinand Braun）發(fā)明的，1897年被用于一臺示波器中*與世人見面。但CRT得到廣泛應(yīng)用則是在電視機出現(xiàn)以后。電視出現(xiàn)于本世紀20年代，到了50年代在西方得到全面普及，如今電視更是*。據(jù)統(tǒng)計，美國人平均每天要觀看7個小時的電視。

當然，看電視是一種被動接受。但是當CRT顯示器上顯示出的是一幅計算機的操作界面，情況就大不相同了。我們可以與之互動、交流，此時顯示器便成為我們可以加以利用的一種手段。隨著互聯(lián)網(wǎng)的蓬勃興起，許多人患上了“上網(wǎng)成癮癥”，這種社會現(xiàn)象從一個側(cè)面充分反映出今天越來越多的人寧愿坐在CRT的面前，而不愿意做其他任何事情。

液晶顯示器 折疊

電視機和計算機屏幕可向人們展示容量龐大的可視信息。然而它們擁有一個共同的缺點：體積太大。因為它們都需要一個陰極射線管作顯示器。液晶顯示器的發(fā)明使得人們可以將顯示器攜帶在身邊。

雖然液晶早在1888年就已經(jīng)被奧地利植物學(xué)家Frederich Reinitzer所發(fā)現(xiàn)，但是人們直到1977年才將其用作顯示用途。當時Hoffmann-La Roche發(fā)明了“螺旋向列液晶顯示器”并申請了。這種顯示器現(xiàn)在被普遍用于計算器和電子手表。80年代，每個像素都由一個晶體管控制的有源矩陣液晶顯示器研制成功，有力地推動了筆記本電腦、微型電視機和便攜式DVD播放機的發(fā)展。

雖然液晶顯示器還存在顯示速度慢和視角受限等技術(shù)缺陷，但是技術(shù)專家指出，以薄、平著稱的液晶顯示器5年內(nèi)必將淘汰目前普遍使用的又笨又重又占位置的CRT顯示器。

鼠標/圖形用戶界面 折疊

道格拉斯·恩格爾巴特在60年代發(fā)明了鼠標和圖形用戶界面。他曾這樣說過：“我當初發(fā)明鼠標的時候，幾乎誰也不相信人們會愿意坐在計算機顯示器跟前進行在線操作。”

但是，鼠標和圖形用戶界面在70年代在施樂公司的帕羅奧爾托研究中心（PARC）的努力下得到了進一步的完善，80年代在蘋果公司的努力下，它終于完成了走向大眾的進程。至此，顯示在計算機屏幕上的內(nèi)容在可視性方面大大改善，人們再也不用象從前一樣需要記憶計算機文件的名稱和路徑。由于圖形用戶界面減輕電腦操作者的記憶負擔以及提供了一個良好的視覺空間環(huán)境，計算機終于發(fā)展成為一種工作場所。美國學(xué)者史迪文·*在《界面設(shè)計》一書中盛贊恩格爾巴特的發(fā)明“為普及數(shù)字化革命所作出的巨大貢獻是其他任何在軟件上所取得的進步所不能比擬的。”

條形碼掃描器 折疊

1992年2月，美國前總統(tǒng)喬治·*獲贈一個用于超級市場的條形碼掃描器。據(jù)說，*當時說了句：“ 這東西真是奇特！”但是請注意，令*感到驚嘆不已的并不是這種早在1974年就已經(jīng)問世的掃描技術(shù)。他感嘆的是當時他手中拿的那種新式掃描器居然能夠掃描被撕成7張碎片的條形碼。