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5G路上,你了解HMI了吗?

2019-9-11 泥人张 行业趋势


HMI是什么?这又和我有什么关系,如果你想置身于智能时代,HMI的认知是一个不可错过,而海哥把这一生的精力投身于该领域,下面我们开始开启这条认知之路。我将分三个部分阐述HMI,分别是:HMI是什么?HMI有什么用?谁在做HMI? 


一、HMI是什么?


HMI,是英文Human Machine Interface的首字母缩写,中文意思为“人机界面”,或“人机接口”,在国内用“人机界面”多,HMI是“人与机器之间传递和交换信息的媒介和对话接口”,可以简单理解为是一台微型的电脑,外形像平板电脑,比如苹果的iPad,但是她有很多插口,像传统办公桌上的台式电脑(后面称PC电脑),有usb接口、网线接口、串行接口。通常HMI像个积木一样,嵌入到机器上的,一般是自动化大机器,通过HMI来控制和监视机器的运作,你可以理解为HMI是一台电脑,她控制打印机打印东西这样的关系。海哥带你看看HMI庐山真貌:


看起来是不是一个平板电脑吗?对的,外形看起来像平板,但是它比较厚,而且很多电脑用的接口,而大家在生活中接触最多的两种HMI有两种,一种是取款机,另外一种就是汽车中控。


下面,海哥带你了解HMI组成,它是由两大部分组成的,就是硬件和软件。

HMI硬件方面,像PC电脑一样,有五大模块:处理器(如CPU)、显示单元(如显示器)、输入单元(如鼠标、键盘)、通讯接口(如网卡)、数据存储单元(如硬盘),那一个优质的HMI硬件主要看哪方面呢?就是处理器,处理器有8位、16位、32位,数字越高,处理能力越强。接下来看看硬件周边的接口,HMI可以连接很多种设备,比如可编程控制器(简称PLC)、变频器、直流调速器、仪表和工业设备等,它们连接到HMI的串口接口,串口的类型有RS232、RS485等。



好了,上面大概对HMI的硬件有初步了解,下面海哥带你看看软件部分,软件部分包括两部分,就是系统和画面组态软件。系统就像PC电脑的windows系统一样,有自身硬件运作正常的系统,比如我们华为的鸿蒙OS系统。接着就是画面组态软件,其实就是像windows里面的Word软件,叫法上不一样而已,常规情况下画面组态软件只有一个,不能像windows那样装很多种类型软件,而HMI固定是装一种,我们常规叫他为“工程”,当然汽车上的HMI,就像平板电脑上,功能和软件都很丰富,因为它是满足消费者人群的,而只运行一个软件的,多用在工业机器上,可以减少HMI资源消耗,还能保证整个HMI的稳定性。


海哥刚开始对组态软件不太懂,组态到底是什么?“组态”(Configure)是“配置”、“设定”等意思,它让用户像搭积木一样,把所需要的软件功能搭建起来,不需要编写计算机程序。目前常用的组态软件有:iFix、Vijeo Designer、WinCC、组态王、MCGS,不同厂家的HMI硬件使用不同的组态软件,所以他们连接要有不同的驱动程序,这对技术人员来说,学习成本还是比较高,因为目前还没有一个巨头来定义这个通用标准,而最近华为的鸿蒙OS系统,开始定义行业的平台标准,海哥个人觉得这是一件了不起的事情。下面看看常用的组态软件长什么样子,我们用WinCC作为例子。



接下来,海哥告诉你HMI的分类,大概可以分三种:

(1、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。

(2、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。

(3、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。

对于高端HMI产品,面对5G的个性化定制的市场特征,HMI的“配方功能”会很重要,所谓配方功能,就是一台设备完成不同种类工件的加工,这需要人机界面上具备配方功能,在加工A产品时,执行A配方,加工B产品时,执行B配方,比如西门子公司的MP系列,而如果要实现千人千面的生产需求,也许配方更是一个海量级的,这也是自动化所面临的机遇与挑战。

下面说说工作流程,一个HMI制作应用的制作过程大概是这样的流程:



海哥简短解释一下这些流程,在日后海哥会在每个模块都会有细节教程。

  • 市场调研:了解到市面上的数据量,比如手机用户数量,大部分用户使用时长,竞争对手处于什么样的状态等;

  • 用户画像:了解用户的年龄、地区、行为习惯、心理习惯等,并赋予到一个场景中,了解用户在场景中的整个活动和心理的过程;

  • 需求定位:了解到目标用户的特征后,定制产品或的重点价值,用户为什么需要你,你有什么不一样;

  • 头脑风暴:由不同岗位人员,一起想点子,先畅所欲言,再根据调研和需求来判断合适的点子;

  • 原型设计:原型简单理解为手工纸质品,或模型,可以用塑料泡沫或电脑的Axure等软件,做出实体或虚拟的产品,这需要快速简单进行;

  • 可用性测试:测试原型是否可行,让一些陌生人用用,看他们能理解这是什么,会不会用等;

  • 高保真设计:就是把“毛坯房”变成精装修,开始做最终的视觉效果;

  • 开发制造:开发与机器制造,实现功能;

  • 测试修复:用一种极端条件来检查产品有没有问题,比如24小时运作会不会有问题,突然断电有没有问题;

  • 版本迭代:第一代产品做出来不等于成功了,因为市场在变,用户也在变,需要保持变化,优化产品。


下面是一些问题,可以帮助大家更好了解HMI:

问:HMI看起来不就是一个很厚的触摸屏吗?

答:HMI是由两部分组成,分别是硬件和软件,而像手机或平板的那种触摸屏,只是一个触摸的硬件,这种只是让你能触摸的部件而已,可以理解为台式电脑上的显示器,只是这个显示器可以触摸。


问:PC电脑能当HMI设备用吗?

答:当然可以,只是PC电脑不在会嵌入到机器上,而是通过很长的线或者无线网络连接到机器,而PC电脑需要通过HMI的软件,来操控机器。


问:SCADA与HMI的区别?

答:SCADA是监控和数据采集系统,英文是Supervisory Control And Data Acquisition,它包含HMI,SCADA是整局的工业控制系统,范围更大。


二、HMI有什么用?


HMI有什么用?海哥认为,有机器的地方就有HMI存在的可能性,特别是5G物联网的“万物互联”的到来,数据不只是在电脑上流动,还会在机器、衣服、鞋子、碗、车等场景中串联,而把目光放在当下,HMI应用领域已经在机器、工厂、建筑物、汽车、高度监管的制药和食品行业、石油/天然气、采矿等领域已经有运作,从这些行业属性来说,你有没发现从事HMI的行业的人,它的市场体量有足够大的想象空间?哈哈,别拉后腿了,与海哥一起跟上。


目前的HMI可以做些什么呢?

(1、实时的信息状态与趋势显示;

(2、图形化、流程化控制生产线监控和控制;

(3、警报的产生和记录;

(4、历史信息的自动记录、报表自动生成;


HMI的意义有哪些呢?

(1、发挥机器应有的功能,因为你可以通过数据显示上了解到;

(2、人工合理调节机器参数,让机器间的协作、使用效率提高;

(3、HMI预警能确保安全与经济提升;

(4、让使用者操作机器和系统更友善,符合他们的生理、心理的需求,提高使用者的满意度;


三、谁在做HMI?


想在这个行业有所作为,我们怎么能不知道行业的顶尖高手在哪呢?有了标杆,起码可以衡量我们自身的水准,还有我们缺什么,从另外一个角度来说,你如何作战略选择,让自己也能从差异化中,变成另外一个顶尖高手,下面我们看看专注于HMI的企业,海哥找来自动化制造类的和汽车类的,行业很深很大,日后海哥继续挖掘新的。


下面是自动化领域HMI企业。



三菱

网址:www.mitsubishielectric.com


三菱奉行的企业经营理念“Changes for the Better”,“One三菱电机”为中国“更好的未来”和实现“更好的社会”做贡献为经营理念。e-F@ctory灵活运用IT技术,将生产现场与上层信息系统直接相连。即可实现工厂的“可视化”,同时又能促进生产设备的高性能化和最优化,缩短开发及调试周期,降低运用及维护成本,从而削减生产工序的整体成本,实现“工厂全面最优化”




西门子

网址:www.industry.siemens.com.cn


面对日益复杂的机器和系统过程,作为一站式供应商,西门子专门设计开发出了 SIMATIC HMI 人机界面技术。SIMATIC HMI 采用开放式、标准化硬件和软件接口,可快速集成到用户的自动化系统中,从而满足用户的特定人机界面需求。





施耐德

网址:www.schneider-electric.cn


施耐德电气是家居、楼宇、数据中心、基础设施和工业领域能源管理与自动化技术数字化转型的领先企业。“我们的科技,无处不在”,施耐德电气确保每一个人,在任何时间,在任何地方都能尽享能效之利。





欧姆龙

网址:www.omron.com.cn


创立于1933年的欧姆龙集团是全球知名的自动化控制及电子设备制造厂商,掌握着世界领先的传感与控制核心技术。通过不断创造新的社会需求,欧姆龙集团已在全球拥有超过35,000名员工,营业额达8,595亿日元。产品涉及工业自动化控制系统、电子元器件、汽车电子、社会系统、健康医疗设备等广泛领域,品种多达数十万种。



BEIJER 北尔

网址:www.beijerelectronics.cn


北尔电子成立于1981年,总部在瑞典南部的Malmö。北尔电子是上市公司北尔集团三大事业部之一。北尔集团的客户包括 阿法拉法(Alfa Laval)、庞巴迪(Bombardier)、阿尔斯通(Alstom)和艾默生(Emerson)等要求苛刻的大型跨国企业。2018年北尔电子集团销售额达到14亿瑞典克朗。





台达

网址:www.deltaww.com


台达成立于1971年,总部在台湾,为全球提供电源管理及散热解决方案,秉承“Smarter. Greener. Together.”的品牌理念,自动化模块中,专注于交流马达驱动器、电源治理、感测、控制与运动等产品领域的创新研发,同时整合工业自动化产品,继而开发工业控制网络,为全球客户提供全方位的解决方案服务。


汽车中控领域HMI服务企业中,海哥找了三家,他们分别是:HARMAN、INTELLIAS、ELEKTROBIT。


HARMAN

网址:www.harman.com


1980年成立,总部在美国,它是三星的子公司,公司员工规模过万,开发顶级联网汽车系统,音频和视频产品,企业自动化和互联服务。顶级北美,欧洲和亚洲汽车制造商是哈曼的客户。该公司还是HMI软件开发服务的先驱提供商。





INTELLIAS

网址:www.intellias.com


Intellias是一家定制软件工程公司,专注于汽车、基于位置的服务和金融技术行业。公司员工规模上千人。Intellias被Inc. 5000公认为欧洲最有前途,发展最快的私营公司之一。该软件开发公司也被列入全球外包100。





ELEKTROBIT

网址:www.elektrobit.com


作为汽车软件行业的领导者,凭借 30 多年为本行业服务的经验,EB 的软件为 1 亿多辆汽车中的逾 10 亿台设备提供支持,并提供针对互联汽车基础设施、人机界面 (HMI) 技术、导航、辅助驾驶、电子控制单元 (ECU) 和软件工程服务的灵活、创新的解决方案。



总结一下,今天的《海哥HMI人机交互》,海哥带你了解了HMI是什么,可以简单理解HMI就是一个平板PC,既包含了硬件,又包括了软件系统,硬件方面核心是看处理器,而软件方面需要用组态软件来开发,针对项目来做定制开发,开发出来的工程文件,通过串口下载到HMI的处理器上,这样HMI就可以管控自动化生产的设备,HMI是SCADA总要组成部分。

文章来源:站酷

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