人機界面(HumanMachineInterface，HMI)廣義的解釋是“使用者與機器問溝通、傳達及接收信息的一個接口”。實質(zhì)上是用于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)字設備。

HMI軟硬件組成

HMI一般由硬件和軟件兩部分共同構成。硬件部分包括處理器、顯示單元、輸入單元、通信接口、數(shù)據(jù)存儲單元等(見圖1)，如施耐德的XBT-G系列。處理器的性能主要決定了HMI性能的高低，是HMI的核心單位；顯示單元是指用于顯現(xiàn)輸人的指令或者各種過程狀態(tài)的模塊；輸入單元是人跟機器交流的直接工具，一般的操作方式為人工通過輸入單元將要執(zhí)行的命令輸入到機器中，現(xiàn)在大多較高檔的HMI設備，顯示單元和輸入單元集成在一塊觸摸液晶屏上共同完成；通信接口用于HMI和上位計算機或者PLC相互通信，完成相應的數(shù)據(jù)交換；數(shù)據(jù)存儲單元可以將一些運算的中間變量和一些筒單的運算程序存儲在里面，通過處理單元調(diào)用和訪問。

軟件部分是指運行在HMI上的系統(tǒng)軟件和通過PC機上的相應組態(tài)軟件編制的運行在HMI上的工程文件(見圖2)，如施耐德推出的VijeoDesigner。使用時，必須要先通過HMI的組態(tài)軟件將想要實現(xiàn)的功能制作成工程文件，再用相應的協(xié)議將PC機上的工程文件下載到HMI的處理器中運行。VijeoDesigner是一個可以為人機界面(HMI)設備創(chuàng)建操作畫面并配置操作參數(shù)的先進的軟件程序。它可以提供設計人機界面工程需要的所有工具，從數(shù)據(jù)采集到動畫的創(chuàng)建和顯示。VijeoDesigner使用兩類數(shù)據(jù)：在用戶應用程序中創(chuàng)建的內(nèi)部數(shù)據(jù)和由PLC和遠程I／O模塊等外部設備提供的數(shù)據(jù)；通過VijeoDesigner，可以將人機界面配置為與若干個不同Telemecanique及第3方設備同時進行通信。利用軟件VijeoDesigner為人機界面創(chuàng)建畫面，并且能夠創(chuàng)建動態(tài)畫面。它綜合了各種功能，如在應用程序中移動對象、縮放、電平指示、開／關指示和開關。動畫符號可被用于以非常簡單的方式創(chuàng)建和編輯圖形畫面。VijeoDesigner還提供了一個腳本功能，能夠?qū)崿F(xiàn)復雜化和個性化設計。

低壓電器試驗站概況

低壓電器試驗站主要是用來完成對各種低壓電器的各項國標測試，通常包括要進行的各種電流的通斷試驗，電器的溫升試驗，電器的電壽命試驗等，在試驗區(qū)內(nèi)，出于操作安全的考慮，一般工藝上都會綜合考慮做成就地控制臺操作或者遠方通過控制柜操作試驗的進行，相應的控制臺和控制柜由各種狀態(tài)指示燈、旋鈕和開關構成，隨著試驗的種類繁多，控制臺和控制柜的接線就會越發(fā)復雜，往往在試驗站的調(diào)試過程里，這部分控制臺柜由于牽扯的設備很多，在出現(xiàn)問題后尋找錯誤點會耗費很大的人力和時間，無形地增加了工程成本。

在低壓電器試驗站里，試驗在進行的過程中，會出現(xiàn)各種狀況，要求試驗人員及時準確地掌握各個設備的實時狀態(tài)，如果采用控制柜或者控制臺來完成這些功能，會占用較大的空間，并且各種狀態(tài)只能通過相應的指示燈傳達給操作試驗人員，不夠直觀，有時甚至會使試驗人員產(chǎn)生誤判，造成設備的損壞和人身安全的侵害。

HMI在工程中的應用

HMI能夠幫助實現(xiàn)在空間結構上的小巧集中，使得操作更容易，狀態(tài)的返回更加直觀。通過HMI配套的軟件VijeoDesigner還可以對各種操作進行編輯，修改各個功能鍵，這種修改的成本遠低于制作新的控制臺和控制柜，而且耗時更少；可以應用在多種工業(yè)場所。

在實際的工程應用中，HMI被使用在低壓電器試驗站的安全聯(lián)鎖系統(tǒng)中，用于控制各個安全電磁門和反映各個安全接地開關的狀態(tài)。在試驗站的試驗區(qū)域里，出于各種安全考慮，會在各種設備之間設置一些安全電磁門，在操作人員完成各個設備的調(diào)整后返回到控制室，點擊HMI上的各個功能鍵，將鎖門命令發(fā)送到控制柜中的PLC，由PLC輸出到各個電磁門，完成鎖門后，返回的狀態(tài)通過PLC通信到HMI上，在HMI的顯示屏上得到直觀的反映。通過這樣的狀態(tài)返回方式，HMI還能夠反映出安全接地開關等其他一些設備的實時狀態(tài)，在出現(xiàn)異常情況時，操作人員能夠迅速劃分出區(qū)域，準確地找到問題的所在，為快速解決問題提供了前提。通過HMI的程序軟件還可以將各個狀態(tài)以文字的方式出現(xiàn)在顯示單元上，真正地實現(xiàn)了人和機器的方便交流。

總結

HMI的眾多優(yōu)點使得它在現(xiàn)代的自動化工廠和相關的自動化工業(yè)場所、商場等得到了廣泛的應用，很多地方完全可以取代原有的指示燈和按鈕開關，但HMI的初次投入成本高、響應速度慢，在對時序要求高的試驗里不能準確保證試驗順利進行。

相信隨著HMI硬件的制造工藝的提高，軟件的完善，HMI最終能夠完全替代現(xiàn)有的控制操作界面，更快捷、更直觀地實現(xiàn)預期的功能。