人機(jī)界面（OI）——正日益向著更詳細(xì)，更有效、功能更強(qiáng)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(duì)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(gè)PLC終端到一個(gè)強(qiáng)大的處理平臺(tái)。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(dòng)的圖形。如今，由于技術(shù)的推進(jìn)，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(jī)構(gòu)對(duì)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(zhǎng)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(duì)于操作界面終端的需求在未來12個(gè)月內(nèi)將增長(zhǎng)(46%)或持平（49%）。僅有5%預(yù)計(jì)將減少。對(duì)于OI他們需求增長(zhǎng)率的認(rèn)識(shí)，接近四分之三的預(yù)計(jì)這些需求的增長(zhǎng)量在1%至30%之間。

    在連通性上的技術(shù)開發(fā)和推進(jìn)是應(yīng)用增長(zhǎng)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(qiáng)的診斷能力這些都驅(qū)動(dòng)了市場(chǎng)的快速增長(zhǎng)，Eaton Electrical 公司的人機(jī)界面商務(wù)產(chǎn)品經(jīng)理，Clyde Thomas認(rèn)為，“實(shí)際上，人機(jī)界面的使用正被更多的智能器件所推動(dòng)，這些包括機(jī)械視覺系統(tǒng)、傳感器、驅(qū)動(dòng)器和能同PLC進(jìn)行通訊的動(dòng)力控制裝置。”

    Advantech.的產(chǎn)品經(jīng)理George Liao認(rèn)為以太網(wǎng)的廣泛使用給予OI應(yīng)用更多的機(jī)會(huì)。在已成熟的以太網(wǎng)另一端，OI系統(tǒng)包括客戶化的平臺(tái)，遠(yuǎn)程控制/監(jiān)測(cè)和更低的成本，他指出，“對(duì)于這些基于PC的主要OI產(chǎn)品市場(chǎng)預(yù)測(cè)在2005年將有兩位數(shù)的增長(zhǎng)。”

     穩(wěn)定的平臺(tái)

    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(diǎn)是相比去年下降了3%，在過去一年的時(shí)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(jì)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(gòu)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(gòu)買數(shù)量相同，或者更多的個(gè)人電腦。同時(shí)，很多人購(gòu)買更多或同樣數(shù)量的觸摸屏（90%），增強(qiáng)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(jì)劃購(gòu)買更多或起碼與以往同等數(shù)量的個(gè)人電腦。97%的人說他們針對(duì)運(yùn)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(jí)別或更多的圖形繪制能力，并且96%的將購(gòu)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(xiàng)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(gòu)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(rèn)為他們?cè)谶@些領(lǐng)域的產(chǎn)品購(gòu)買量在過去5年中保持不變或略有增長(zhǎng)了。
   
    以往就有？還是現(xiàn)在購(gòu)買？
   
    OI是公認(rèn)的多樣化系統(tǒng)，并且現(xiàn)今增長(zhǎng)比任何時(shí)候都要快。回復(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(xiàng)的系統(tǒng)，但他們?nèi)韵Ｍ懈嗟墓δ?。幾個(gè)焦點(diǎn)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(gè)OI也是平板式顯示器。同時(shí)意愿清單也顯示出在一定對(duì)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(duì)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(shí)現(xiàn)的。GE Fanuc自動(dòng)化公司的OI產(chǎn)品經(jīng)理，Paul Daugherty認(rèn)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(gòu)買中獲得，接近1/5的用戶使用Windows CE，20%希望在下一個(gè)OI中使用Windows CE。接近20%的已經(jīng)將網(wǎng)頁(yè)瀏覽器作為基礎(chǔ)軟件。NEMA等級(jí)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(jì)劃增加這個(gè)。低于20%的系統(tǒng)沒有等級(jí)標(biāo)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(jià)、低功能性的按鈕，指示燈構(gòu)成，現(xiàn)在卻日益被一些高價(jià)、高功能性的基于計(jì)算機(jī)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(jià)格，系統(tǒng)的復(fù)雜性比計(jì)算機(jī)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(rèn)證的問題
   
    各種認(rèn)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(xiǎn)場(chǎng)合的應(yīng)用保證是人們所關(guān)注的問題。對(duì)于Class I, Div. 1認(rèn)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(shí)，對(duì)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(rèn)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(shí)74%的希望他們未來購(gòu)買時(shí)能夠具備。對(duì)于CE Mark和CSA認(rèn)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(shí)，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(gè)OI中具備這種認(rèn)證。

    在網(wǎng)絡(luò)大戰(zhàn)中，它以壓倒性的優(yōu)勢(shì)，成了調(diào)查者最青睞的選項(xiàng)。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(gè)月內(nèi)。同時(shí)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(jì)劃使用DeviceNet，46% 使用或計(jì)劃使用 ControlNet，23% 正選擇Fieldbus；36% HART, 29% Profibus-DP; 和接近40% 使用或計(jì)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(jì)劃持續(xù)使用他們?cè)谖磥?2個(gè)月內(nèi)。

    網(wǎng)橋的未來狀況
   
    對(duì)于OI市場(chǎng)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(biāo)準(zhǔn)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(duì)于用戶而言，也將具有一些潛在的受益機(jī)會(huì)，但是了解這些新的OI平臺(tái)一些缺陷和問題需要更多的培訓(xùn)和專業(yè)知識(shí)。”

    Ann Arbor 技術(shù)公司的副總Rick Barnich，認(rèn)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(gè)更小、嵌入式平板計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)中提供更新的系統(tǒng)，同時(shí)具有標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)計(jì)算機(jī)設(shè)置。

    Barnich說，“我們正尋找進(jìn)入更中心的服務(wù)器應(yīng)用方案，這樣可在許可權(quán)、維護(hù)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(gè)嵌入式Linux或嵌入式XP客戶機(jī)。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(duì)于自動(dòng)控制的重要性是無可爭(zhēng)議的。各種系統(tǒng)正要求能做更多、更大的自動(dòng)控制能力。它是否能進(jìn)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(zhǎng)線設(shè)計(jì)

    Advantech自動(dòng)化公司的 TPC-1260觸摸式平板計(jì)算機(jī)提供一個(gè)功能強(qiáng)大的、冷運(yùn)行處理器在一個(gè)無風(fēng)扇、狹長(zhǎng)線設(shè)計(jì)中。該器件具有12.1-in. SVGA TFT LCD，耐久觸摸屏，自由軸儲(chǔ)存和一個(gè)Transmeta Crusoe 5400 處理器。它提供在板的128MB DRAM和一個(gè)緊湊的flash驅(qū)動(dòng)器。該部件支持Windows XP/CE，具有一個(gè)保護(hù)等級(jí)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(zhǎng)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(jì)算機(jī)集成一個(gè)大的UXGA 21-in.顯示器。模擬耐久性觸摸屏具有NEMA4保護(hù)等級(jí)的鋁制前斜面為標(biāo)準(zhǔn)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(qiáng)的RAM，DVD驅(qū)動(dòng)器，附加USB端口和NEMA 4X 不銹鋼斜面是其中的選項(xiàng)。
   
    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(jī)器編輯軟件的QuickPanel系列觸摸屏和Microsoft  Windows CE操作系統(tǒng)。在單獨(dú)平臺(tái)上的包容能力提供增強(qiáng)的生產(chǎn)能力和成本效能。觸摸屏在一個(gè)合并有自動(dòng)化軟件的硬件平臺(tái)上呈現(xiàn)靈活的、可擴(kuò)展性能。Cimplicity機(jī)器編輯器——一個(gè)開放的、集成軟件包，適合機(jī)器級(jí)編程、監(jiān)控和數(shù)據(jù)捕獲和故障監(jiān)測(cè)——以推動(dòng)應(yīng)用軟件的開發(fā)。

    透明訪問

    Omron電子公司S高級(jí)操作界面從單個(gè)屏幕上訪問信息從PLC到遠(yuǎn)離的三個(gè)網(wǎng)絡(luò)。信息可以從一個(gè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)、ControllerLink網(wǎng)絡(luò)（Omron的專有網(wǎng)絡(luò)），同時(shí)上行到兩個(gè)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(cè)傳感器的照相機(jī)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(gè)系統(tǒng)菜單，而不需要膝上型電腦或PC。NS保護(hù)等級(jí)為NEMA 4。

     擴(kuò)展的觸模式面板

    AutomationDirect 公司的EXTouch觸摸面板的擴(kuò)展系列包括8, 10, and 15-in.狹長(zhǎng)器件。狹長(zhǎng)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(chǎng)起始定價(jià)為419美元，可選擇彩色或黑白兩種。
 
    可編程人機(jī)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(yùn)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(hù)等級(jí)為NEMA 4x，Class 1, Div2危險(xiǎn)區(qū)域認(rèn)證，緊湊的閃卡實(shí)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(gè)寬范圍的流行的串行通訊驅(qū)動(dòng)器，可選擇的通訊擴(kuò)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(yuǎn)程 I/O， 另外附加標(biāo)準(zhǔn)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(jì)為簡(jiǎn)單并可重復(fù)的機(jī)器。保護(hù)等級(jí)為NEMA 4X適合室外使用，UL Class 1, Div.  2危險(xiǎn)場(chǎng)所保護(hù)，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(shí)間。來自于鍵盤的操作者行為或來自PLC的要求完成時(shí)間少于30ms。操作面板使用軟件設(shè)置鍵進(jìn)行客戶化定制，開放的標(biāo)準(zhǔn)確保了它同Schneider電氣公司和其它第三方組件的兼容性。