人機界面的發(fā)展趨勢
人機界面（OI）——正日益向著更詳細，更有效、功能更強大的方向發(fā)展?，F(xiàn)今的操作界面系統(tǒng)比以往的都要復(fù)雜，對他們所監(jiān)控的處理過程提供更高精度的監(jiān)視和控制。其功能可以從一個PLC終端到一個強大的處理平臺。在它的基礎(chǔ)形態(tài)中，界面可以做數(shù)據(jù)處理，并可以以任意一種方式發(fā)送信息給操作者，從文本信息到生動的圖形。如今，由于技術(shù)的推進，應(yīng)用規(guī)模也日益增大。雖然OI正被開發(fā)適應(yīng)更多的需求，然而用戶仍然不斷地提出更多的要求。
最近Reed調(diào)研機構(gòu)對Control Engineering讀者所做了調(diào)查，這些被調(diào)查者非常了解這些產(chǎn)品的快速增長和廣泛應(yīng)用。其中246名參與調(diào)查，幾乎所有的人都預(yù)期他們對于操作界面終端的需求在未來12個月內(nèi)將增長(46%)或持平（49%）。僅有5%預(yù)計將減少。對于OI他們需求增長率的認識，接近四分之三的預(yù)計這些需求的增長量在1%至30%之間。
在連通性上的技術(shù)開發(fā)和推進是應(yīng)用增長的主要理由。以太網(wǎng)的使用、在嵌入式形態(tài)中基于PC的技術(shù)和增強的診斷能力這些都驅(qū)動了市場的快速增長，Eaton Electrical 公司的人機界面商務(wù)產(chǎn)品經(jīng)理，Clyde Thomas認為，“實際上，人機界面的使用正被更多的智能器件所推動，這些包括機械視覺系統(tǒng)、傳感器、驅(qū)動器和能同PLC進行通訊的動力控制裝置。”
Advantech.的產(chǎn)品經(jīng)理George Liao認為以太網(wǎng)的廣泛使用給予OI應(yīng)用更多的機會。在已成熟的以太網(wǎng)另一端，OI系統(tǒng)包括客戶化的平臺，遠程控制/監(jiān)測和更低的成本，他指出，“對于這些基于PC的主要OI產(chǎn)品市場預(yù)測在2005年將有兩位數(shù)的增長。”
穩(wěn)定的平臺
依據(jù)Reed的調(diào)查，這些器件的使用將保持恒定，接近去年的調(diào)查結(jié)果。調(diào)查表明使用OI產(chǎn)品最多的用戶，接近49%，是在連續(xù)制造和批次制造行業(yè)中。其中16%用于連續(xù)制造應(yīng)用，值得注意的一點是相比去年下降了3%，在過去一年的時間中。緊隨其后的是離散制造業(yè)占15%。批次處理制造據(jù)統(tǒng)計僅占應(yīng)用的7%。其余重大的一塊13%是作為重要的OI終端應(yīng)用。
購買模式也反映出其連續(xù)性。在過去5年中，94%的響應(yīng)者購買數(shù)量相同，或者更多的個人電腦。同時，很多人購買更多或同樣數(shù)量的觸摸屏（90%），增強色彩接受能力，增加圖形或連網(wǎng)系統(tǒng)。
看看接下去的5年，90%的回復(fù)者說他們計劃購買更多或起碼與以往同等數(shù)量的個人電腦。97%的人說他們針對運行增加同樣或更多的觸摸屏，97%的將增加同樣數(shù)量或更多的彩色觸摸屏，96%的將增加同等級別或更多的圖形繪制能力，并且96%的將購買更多或至少同樣數(shù)量的具有連網(wǎng)能力的OI。
在瘦客戶和無線OI這一領(lǐng)域出項了最有趣的現(xiàn)象。在這兩種情況中，90%或更多的回復(fù)者說他們期待在未來5年中購買同等數(shù)量或更多的無線或瘦客戶操作界面裝置。82%的認為他們在這些領(lǐng)域的產(chǎn)品購買量在過去5年中保持不變或略有增長了。
以往就有？還是現(xiàn)在購買？
OI是公認的多樣化系統(tǒng)，并且現(xiàn)今增長比任何時候都要快?；貜?fù)者的意愿列表如圖所示，雖然大多數(shù)已經(jīng)具有帶多種選項的系統(tǒng)，但他們?nèi)韵Ｍ懈嗟墓δ?。幾個焦點問題是：2/3的回復(fù)者持有平板式顯示器，超過一半以上的希望他們下一個OI也是平板式顯示器。同時意愿清單也顯示出在一定對比度和亮度、環(huán)境光照度下的可讀性，一半左右的回復(fù)顯示對這些特性的關(guān)注。
如果回復(fù)是確切的，至少這些愿望一部分是極有可能實現(xiàn)的。GE Fanuc自動化公司的OI產(chǎn)品經(jīng)理，Paul Daugherty認為，將有更多的用戶在室外使用OI產(chǎn)品。他說，“將來，接近NITS的高亮度日光可讀的顯示器將出現(xiàn)。”
在連網(wǎng)通訊領(lǐng)域中，Reed研究調(diào)查顯示1/3的用戶已經(jīng)具有開放的網(wǎng)絡(luò)，然而接近一半的仍然希望具備這種連網(wǎng)能力。在軟件/操作系統(tǒng)方面，接近2/3的使用Microsoft Windows NT，然而1/3希望在下次購買中獲得，接近1/5的用戶使用Windows CE，20%希望在下一個OI中使用Windows CE。接近20%的已經(jīng)將網(wǎng)頁瀏覽器作為基礎(chǔ)軟件。NEMA等級仍然很重要。一半的回復(fù)者具有4/4X 和12額定系統(tǒng)，1/3多的計劃增加這個。低于20%的系統(tǒng)沒有等級標注。
在這些發(fā)現(xiàn)的底線，GE Fanuc的Daugherty附帶說，“歷史上，操作界面部分是由低價、低功能性的按鈕，指示燈構(gòu)成，現(xiàn)在卻日益被一些高價、高功能性的基于計算機的產(chǎn)品所代替。OI用戶希望產(chǎn)品具有更高的功能性，更低得價格，系統(tǒng)的復(fù)雜性比計算機要小。隨著Windows CE-based OI產(chǎn)品的來臨，這將成為可能。”
仍然存在的各種認證的問題
各種認證和網(wǎng)絡(luò)的選擇仍然占有一定的分量，調(diào)查顯示在危險場合的應(yīng)用保證是人們所關(guān)注的問題。對于Class I, Div. 1認證，16%的調(diào)查者表明他們已經(jīng)具有了，但是接近40%的希望將來能夠具有。同時，對于Class II, Div. 2，18%的調(diào)查者也已具有，并且接近30%的希望在他們的系統(tǒng)中將來能夠具備。
UL認證是很普通的，85%的回復(fù)者說在他們的系統(tǒng)中已經(jīng)具備，同時74%的希望他們未來購買時能夠具備。對于CE Mark和CSA認證并沒有引起這么大的關(guān)注。大約43%的在他們目前的系統(tǒng)中具有CE MarK，僅有40%的在他們未來的系統(tǒng)中找尋。同時，37%的具有帶有CSA指示的系統(tǒng)，但是僅36%的期待在他們下一個OI中具備這種認證。
在網(wǎng)絡(luò)大戰(zhàn)中，它以壓倒性的優(yōu)勢，成了調(diào)查者最青睞的選項。接近80%的回復(fù)者說他們使用Ethernet TCP/IP，并打算繼續(xù)使用它，在未來12個月內(nèi)。同時目前也存在其他選擇，例如RS-232 (76%)，RS-485 (71%) 和4-20 mA (63%)。 其他的人們所接受的網(wǎng)絡(luò)包括FOUNDATION Fieldbus, Profibus, ControlNet, DeviceNet, HART, 和 Modbus。超過半數(shù)（53%）以上使用或計劃使用DeviceNet，46% 使用或計劃使用 ControlNet，23% 正選擇Fieldbus；36% HART, 29% Profibus-DP; 和接近40% 使用或計劃使用Modbus或Modbus TCP/IP。1/3的回復(fù)者目前使用私有網(wǎng)絡(luò)或計劃持續(xù)使用他們在未來12個月內(nèi)。
網(wǎng)橋的未來狀況
對于OI市場什么是列在最前列的？所有的都指向更大、更好和更多。Eaton電氣公司的Clyde Thomas說，“OI賣主需要在支持同第三方器件通訊的更高靈活性，這將意味著更多的開放式通訊標準更快地被采用。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術(shù)。對于用戶而言，也將具有一些潛在的受益機會，但是了解這些新的OI平臺一些缺陷和問題需要更多的培訓和專業(yè)知識。”
Ann Arbor 技術(shù)公司的副總Rick Barnich，認為未來技術(shù)將集中在基于服務(wù)器技術(shù)和更大的顯示器開發(fā)上。他的公司，他指出將在一個更小、嵌入式平板計算機結(jié)構(gòu)中提供更新的系統(tǒng)，同時具有標準工業(yè)計算機設(shè)置。
Barnich說，“我們正尋找進入更中心的服務(wù)器應(yīng)用方案，這樣可在許可權(quán)、維護和安全性方面的成本更低。為了適合這種結(jié)構(gòu)并保持成本在控制之下，操作界面現(xiàn)在是一個嵌入式Linux或嵌入式XP客戶機。另外，這些應(yīng)用固有的尺寸和復(fù)雜性，一般的操作者界面顯示器尺寸正增大…”
無論怎樣，操作者界面對于自動控制的重要性是無可爭議的。各種系統(tǒng)正要求能做更多、更大的自動控制能力。它是否能進行復(fù)雜控制，具備無線網(wǎng)絡(luò)或更大、更好的顯示器，將是未來的OI所面臨的問題。
操作界面產(chǎn)品 狹長線設(shè)計
Advantech自動化公司的 TPC-1260觸摸式平板計算機提供一個功能強大的、冷運行處理器在一個無風扇、狹長線設(shè)計中。該器件具有12.1-in. SVGA TFT LCD，耐久觸摸屏，自由軸儲存和一個Transmeta Crusoe 5400 處理器。它提供在板的128MB DRAM和一個緊湊的flash驅(qū)動器。該部件支持Windows XP/CE，具有一個保護等級為NEMA 4/IPC 65前面板AL-Mg腔體，使得它適合粗糙的環(huán)境。為了在軸自由度不是臨界的地方應(yīng)用，可以使用狹長型器件。
UXGA分辨率顯示器 Ann Arbor 技術(shù)公司的webLink21高功能工業(yè)計算機集成一個大的UXGA 21-in.顯示器。模擬耐久性觸摸屏具有NEMA4保護等級的鋁制前斜面為標準型。主要特性包括1.7 GHz Pentium 4 處理器和DDR RAM (upgradable to 1 GB)，在板100/10 BaseT 以太網(wǎng)端口， CD-ROM，4USB 端口，附加 6 開放式PCI 插槽。 增強的RAM，DVD驅(qū)動器，附加USB端口和NEMA 4X 不銹鋼斜面是其中的選項。
綜合接受能力
GE Fanuc公司推出的快速面板控制和清晰視覺解決方案合并帶有Cimplicity機器編輯軟件的QuickPanel系列觸摸屏和Microsoft Windows CE操作系統(tǒng)。在單獨平臺上的包容能力提供增強的生產(chǎn)能力和成本效能。觸摸屏在一個合并有自動化軟件的硬件平臺上呈現(xiàn)靈活的、可擴展性能。Cimplicity機器編輯器——一個開放的、集成軟件包，適合機器級編程、監(jiān)控和數(shù)據(jù)捕獲和故障監(jiān)測——以推動應(yīng)用軟件的開發(fā)。
透明訪問
Omron電子公司S高級操作界面從單個屏幕上訪問信息從PLC到遠離的三個網(wǎng)絡(luò)。信息可以從一個以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)、ControllerLink網(wǎng)絡(luò)（Omron的專有網(wǎng)絡(luò)），同時上行到兩個串行端口。HMI特有4通道視頻輸入模塊去顯示來自視覺檢測傳感器的照相機圖象。連通性給予用戶廣泛的網(wǎng)絡(luò)訪問數(shù)據(jù)，梯形監(jiān)控工具可以監(jiān)控PLC梯形圖程序從一個系統(tǒng)菜單，而不需要膝上型電腦或PC。NS保護等級為NEMA 4。
擴展的觸模式面板
AutomationDirect 公司的EXTouch觸摸面板的擴展系列包括8, 10, and 15-in.狹長器件。狹長型面板使用FDA兼容的塑形材料和觸摸覆蓋物組成，包括1/4-in。FDA兼容O形墊圈。典型的模塊帶有內(nèi)置的數(shù)據(jù)通路附加接受能力和以太網(wǎng)選擇卡。10和15-in.面板帶有Modbus Plus，DeviceNet, Profibus或Ethernet I/P接受能力。市場起始定價為419美元，可選擇彩色或黑白兩種。
可編程人機界面
Xycom Automation公司推出的GP2x01系列觸摸式可編程操作界面GP2x01系列觸摸式可編程操作界面可以運行在決大多數(shù)環(huán)境中。該器件特有鋁制殼體結(jié)構(gòu)，保護等級為NEMA 4x，Class 1, Div2危險區(qū)域認證，緊湊的閃卡實現(xiàn)數(shù)據(jù)記錄并直接提高了配置軟件。該器件支持一個寬范圍的流行的串行通訊驅(qū)動器，可選擇的通訊擴展模塊提供網(wǎng)絡(luò)接口，可連接DeviceNet,Profibus，Modbus Plus， AB 數(shù)據(jù)通路 plus， AB 遠程 I/O， 另外附加標準的RS-232/RS-485網(wǎng)絡(luò)。
基于文本的HMI
Square D/Schneider電氣公司推出的Telemecanique Magelis XBT-N操作界面 Square D/Schneider電氣公司的Telemecanique Magelis XBT-N操作界面被設(shè)計為簡單并可重復(fù)的機器。保護等級為NEMA 4X適合室外使用，UL Class 1, Div. 2危險場所保護，該線性化、小型化基于文本的HMI易于安裝和編程。四種規(guī)格呈現(xiàn)出高的功能性，并且特有快速響應(yīng)時間。來自于鍵盤的操作者行為或來自PLC的要求完成時間少于30ms。操作面板使用軟件設(shè)置鍵進行客戶化定制，開放的標準確保了它同Schneider電氣公司和其它第三方組件的兼容性。