人机界面的发展趋势

如今，由于技术的推进，应用规模也日益增大。虽然OI正被开发适应更多的需求，然而用户仍然不断地提出更多的要求。 人机界面（OI）——正日益向着更详细，更有效、功能更强大的方向发展。现今的操作界面系统比以往的都要复杂，对他们所监控的处理过程提供更高精度的监视和控制。其功能可以从一个PLC终端到一个强大的处理平台。在它的基础形态中，界面可以做数据处理，并可以以任意一种方式发送信息给操作者，从文本信息到生动的图形。如今，由于技术的推进，应用规模也日益增大。虽然OI正被开发适应更多的需求，然而用户仍然不断地提出更多的要求。 最近Reed调研机构对Control Engineering读者所做了调查，这些被调查者非常了解这些产品的快速增长和广泛应用。其中246名参与调查，几乎所有的人都预期他们对于操作界面终端的需求在未来12个月内将增长(46%)或持平（49%）。仅有5%预计将减少。对于OI他们需求增长率的认识，接近四分之三的预计这些需求的增长量在1%至30%之间。 在连通性上的技术开发和推进是应用增长的主要理由。以太网的使用、在嵌入式形态中基于PC的技术和增强的诊断能力这些都驱动了市场的快速增长，Eaton Electrical 公司的人机界面商务产品经理，Clyde Thomas认为，“实际上，人机界面的使用正被更多的智能器件所推动，这些包括机械视觉系统、传感器、驱动器和能同PLC进行通讯的动力控制装置。” Advantech.的产品经理George Liao认为以太网的广泛使用给予OI应用更多的机会。在已成熟的以太网另一端，OI系统包括客户化的平台，远程控制/监测和更低的成本，他指出，“对于这些基于PC的主要OI产品市场预测在2005年将有两位数的增长。” 稳定的平台 依据Reed的调查，这些器件的使用将保持恒定，接近去年的调查结果。调查表明使用OI产品最多的用户，接近49%，是在连续制造和批次制造行业中。其中16%用于连续制造应用，值得注意的一点是相比去年下降了3%，在过去一年的时间中。紧随其后的是离散制造业占15%。批次处理制造据统计仅占应用的7%。其余重大的一块13%是作为重要的OI终端应用。 购买模式也反映出其连续性。在过去5年中，94%的响应者购买数量相同，或者更多的个人电脑。同时，很多人购买更多或同样数量的触摸屏（90%），增强色彩接受能力，增加图形或连网系统。 看看接下去的5年，90%的回复者说他们计划购买更多或起码与以往同等数量的个人电脑。97%的人说他们针对运行增加同样或更多的触摸屏，97%的将增加同样数量或更多的彩色触摸屏，96%的将增加同等级别或更多的图形绘制能力，并且96%的将购买更多或至少同样数量的具有连网能力的OI。 在瘦客户和无线OI这一领域出项了最有趣的现象。在这两种情况中，90%或更多的回复者说他们期待在未来5年中购买同等数量或更多的无线或瘦客户操作界面装置。82%的认为他们在这些领域的产品购买量在过去5年中保持不变或略有增长了。 以往就有？还是现在购买？ OI是公认的多样化系统，并且现今增长比任何时候都要快。回复者的意愿列表如图所示，虽然大多数已经具有带多种选项的系统，但他们仍希望有更多的功能。几个焦点问题是：2/3的回复者持有平板式显示器，超过一半以上的希望他们下一个OI也是平板式显示器。同时意愿清单也显示出在一定对比度和亮度、环境光照度下的可读性，一半左右的回复显示对这些特性的关注。 如果回复是确切的，至少这些愿望一部分是极有可能实现的。GE Fanuc自动化公司的OI产品经理，Paul Daugherty认为，将有更多的用户在室外使用OI产品。他说，“将来，接近NITS的高亮度日光可读的显示器将出现。” 在连网通讯领域中，Reed研究调查显示1/3的用户已经具有开放的网络，然而接近一半的仍然希望具备这种连网能力。在软件/操作系统方面，接近2/3的使用Microsoft Windows NT，然而1/3希望在下次购买中获得，接近1/5的用户使用Windows CE，20%希望在下一个OI中使用Windows CE。接近20%的已经将网页浏览器作为基础软件。NEMA等级仍然很重要。一半的回复者具有4/4X 和12额定系统，1/3多的计划增加这个。低于20%的系统没有等级标注。 在这些发现的底线，GE Fanuc的Daugherty附带说，“历史上，操作界面部分是由低价、低功能性的按钮，指示灯构成，现在却日益被一些高价、高功能性的基于计算机的产品所代替。OI用户希望产品具有更高的功能性，更低得价格，系统的复杂性比计算机要小。随着Windows CE-based OI产品的来临，这将成为可能。” 仍然存在的各种认证的问题 各种认证和网络的选择仍然占有一定的分量，调查显示在危险场合的应用保证是人们所关注的问题。对于Class I, Div. 1认证，16%的调查者表明他们已经具有了，但是接近40%的希望将来能够具有。同时，对于Class II, Div. 2，18%的调查者也已具有，并且接近30%的希望在他们的系统中将来能够具备。 UL认证是很普通的，85%的回复者说在他们的系统中已经具备，同时74%的希望他们未来购买时能够具备。对于CE Mark和CSA认证并没有引起这么大的关注。大约43%的在他们目前的系统中具有CE MarK，仅有40%的在他们未来的系统中找寻。同时，37%的具有带有CSA指示的系统，但是仅36%的期待在他们下一个OI中具备这种认证。 在网络大战中，它以压倒性的优势，成了调查者最青睐的选项。接近80%的回复者说他们使用Ethernet TCP/IP，并打算继续使用它，在未来12个月内。同时目前也存在其他选择，例如RS-232 (76%)，RS-485 (71%) 和4-20 mA (63%)。 其他的人们所接受的网络包括FOUNDATION Fieldbus, Profibus, ControlNet, DeviceNet, HART, 和 Modbus。超过半数（53%）以上使用或计划使用DeviceNet，46% 使用或计划使用 ControlNet，23% 正选择Fieldbus；36% HART, 29% Profibus-DP; 和接近40% 使用或计划使用Modbus或Modbus TCP/IP。1/3的回复者目前使用私有网络或计划持续使用他们在未来12个月内。 网桥的未来状况 对于OI市场什么是列在最前列的？所有的都指向更大、更好和更多。Eaton电气公司的Clyde Thomas说，“OI卖主需要在支持同第三方器件通讯的更高灵活性，这将意味着更多的开放式通讯标准更快地被采用。例如OPC。平衡成本、性能和使用的便利性也需要更多的嵌入式技术。对于用户而言，也将具有一些潜在的受益机会，但是了解这些新的OI平台一些缺陷和问题需要更多的培训和专业知识。” Ann Arbor 技术公司的副总Rick Barnich，认为未来技术将集中在基于服务器技术和更大的显示器开发上。他的公司，他指出将在一个更小、嵌入式平板计算机结构中提供更新的系统，同时具有标准工业计算机设置。 Barnich说，“我们正寻找进入更中心的服务器应用方案，这样可在许可权、维护和安全性方面的成本更低。为了适合这种结构并保持成本在控制之下，操作界面现在是一个嵌入式Linux或嵌入式XP客户机。另外，这些应用固有的尺寸和复杂性，一般的操作者界面显示器尺寸正增大…” 无论怎样，操作者界面对于自动控制的重要性是无可争议的。各种系统正要求能做更多、更大的自动控制能力。它是否能进行复杂控制，具备无线网络或更大、更好的显示器，将是未来的OI所面临的问题。 操作界面产品 狭长线设计 Advantech自动化公司的 TPC-1260触摸式平板计算机提供一个功能强大的、冷运行处理器在一个无风扇、狭长线设计中。该器件具有12.1-in. SVGA TFT LCD，耐久触摸屏，自由轴储存和一个Transmeta Crusoe 5400 处理器。它提供在板的128MB DRAM和一个紧凑的flash驱动器。该部件支持Windows XP/CE，具有一个保护等级为NEMA 4/IPC 65前面板AL-Mg腔体，使得它适合粗糙的环境。为了在轴自由度不是临界的地方应用，可以使用狭长型器件。 UXGA分辨率显示器 Ann Arbor 技术公司的weblink21高功能工业计算机集成一个大的UXGA 21-in.显示器。模拟耐久性触摸屏具有NEMA4保护等级的铝制前斜面为标准型。主要特性包括1.7 GHz Pentium 4 处理器和DDR RAM (upgradable to 1 GB)，在板100/10 baseT 以太网端口， CD-ROM，4USB 端口，附加 6 开放式PCI 插槽。 增强的RAM，DVD驱动器，附加USB端口和NEMA 4X 不锈钢斜面是其中的选项。 综合接受能力 GE Fanuc公司推出的快速面板控制和清晰视觉解决方案合并带有Cimplicity机器编辑软件的QuickPanel系列触摸屏和Microsoft Windows CE操作系统。在单独平台上的包容能力提供增强的生产能力和成本效能。触摸屏在一个合并有自动化软件的硬件平台上呈现灵活的、可扩展性能。Cimplicity机器编辑器——一个开放的、集成软件包，适合机器级编程、监控和数据捕获和故障监测——以推动应用软件的开发。 透明访问 Omron电子公司S高级操作界面从单个屏幕上访问信息从PLC到远离的三个网络。信息可以从一个以太网网络、Controllerlink网络（Omron的专有网络），同时上行到两个串行端口。HMI特有4通道视频输入模块去显示来自视觉检测传感器的照相机图象。连通性给予用户广泛的网络访问数据，梯形监控工具可以监控PLC梯形图程序从一个系统菜单，而不需要膝上型电脑或PC。NS保护等级为NEMA 4。 扩展的触模式面板 AutomationDirect 公司的EXTouch触摸面板的扩展系列包括8, 10, and 15-in.狭长器件。狭长型面板使用FDA兼容的塑形材料和触摸覆盖物组成，包括1/4-in。FDA兼容O形垫圈。典型的模块带有内置的数据通路附加接受能力和以太网选择卡。10和15-in.面板带有Modbus Plus，DeviceNet, Profibus或Ethernet I/P接受能力。市场起始定价为419美元，可选择彩色或黑白两种。 可编程人机界面 Xycom Automation公司推出的GP2x01系列触摸式可编程操作界面GP2x01系列触摸式可编程操作界面可以运行在决大多数环境中。该器件特有铝制壳体结构，保护等级为NEMA 4x，Class 1, Div2危险区域认证，紧凑的闪卡实现数据记录并直接提高了配置软件。该器件支持一个宽范围的流行的串行通讯驱动器，可选择的通讯扩展模块提供网络接口，可连接DeviceNet,Profibus，Modbus Plus， AB 数据通路 plus， AB 远程 I/O， 另外附加标准的RS-232/RS-485网络。 基于文本的HMI Square D/Schneider电气公司推出的Telemecanique Magelis XBT-N操作界面 Square D/Schneider电气公司的Telemecanique Magelis XBT-N操作界面被设计为简单并可重复的机器。保护等级为NEMA 4X适合室外使用，UL Class 1, Div. 2危险场所保护，该线性化、小型化基于文本的HMI易于安装和编程。四种规格呈现出高的功能性，并且特有快速响应时间。来自于键盘的操作者行为或来自PLC的要求完成时间少于30ms。操作面板使用软件设置键进行客户化定制，开放的标准确保了它同Schneider电气公司和其它第三方组件的兼容性。