通過驅(qū)動器和網(wǎng)絡(luò),嵌入式或基于PC的智能人機界面(HMI)可以與服務(wù)器、控制器、智能部件和輸入/輸出(I/O)設(shè)備連接。菜單驅(qū)動命令、預(yù)置的驅(qū)動器和內(nèi)置的協(xié)議都支持這種連接。
HMI可以遠(yuǎn)程連接到智能設(shè)備上,包括PC機、智能手機和平板,為不在現(xiàn)場的運行人員提供設(shè)備、工藝過程的整體信息,以便進(jìn)行故障診斷和優(yōu)化。數(shù)據(jù)和生產(chǎn)信息可以送到工程部門,管理人員可以看到匯總和分析信息。智能HMI可以充當(dāng)Hub,收集數(shù)據(jù)和信息,并將其轉(zhuǎn)化為可用的信息。
智能HMI的選擇
智能HMI,一般有嵌入式或基于PC的兩種類型。正如名稱所示,嵌入式HMI運行在嵌入式操作系統(tǒng)上。由于嵌入式HMI本身自帶人機接口應(yīng)用,因此,它所需要的計算資源要少于基于PC的HMI。
與嵌入式HMI相比,基于PC的HMI更強大,更具有擴(kuò)張性和靈活性。基于PC的HMI在采購、安裝和技術(shù)支持方面,價格要更高一些。與嵌入式相比,基于PC的HMI耗費的資源更多。兩者都有其用武之地。用作通訊Hub,不同的設(shè)備或技術(shù)都可以連接在一起;使用基于PC的HMI/SCADA節(jié)點,經(jīng)常是優(yōu)先選擇。
智能HMI的連接屬性和特點
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將基于PC的HMI和嵌入式HMI分開的兩個主要功能是:連接性和數(shù)據(jù)處理。嵌入式HMI能夠處理相當(dāng)多的應(yīng)用數(shù)據(jù);在更大型的應(yīng)用中,基于PC的HMI可以用作Hub,實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫存儲和信息處置。
基于PC的HMI可以充當(dāng)遠(yuǎn)程多點觸控顯示屏或瘦客戶端的主機,這些設(shè)備在公共場合用作信息中心。它可以支持多個監(jiān)視器用于顯示,包括實時視頻輸入、并列運行的其它操作和服務(wù)器功能,而這些功能所需要的強大計算能力,超出了嵌入式HMI的功能。
現(xiàn)代嵌入式HMI與其它部件的連接,變得越來越靈活,越來越簡單。內(nèi)置網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器功能以及支持HTML5的瀏覽器,提供了一種便利,可以從先前的客戶定制編程需求中逃離??蛻艟幊桃话闶褂脝渭兊?span style="font-family:Arial">Java語言、ActiveX、.NET插件程序以及其它需要專用插件來運行或顯示圖形化內(nèi)容的技術(shù)庫。但是,在嵌入式HMI平臺中支持HTML5標(biāo)準(zhǔn),使其創(chuàng)建的圖形能夠通過網(wǎng)絡(luò)瀏覽器瀏覽,這些瀏覽器可以虛擬的安裝在任何遠(yuǎn)程設(shè)備中,從而在近乎整個物聯(lián)網(wǎng)(IoT)內(nèi)實現(xiàn)連接。
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基于PC?的HMI?可為工廠內(nèi)外提供廣泛的連接性。圖片來源:施耐德電氣
在連接和圖形功能方面,嵌入式HMI正在與基于PC的HMI逐漸融合。在IoT環(huán)境下,嵌入式HMI正在變得更安全。
內(nèi)置連接性
很多嵌入式HMI和基于PC的HMI,能夠提供簡化連接的工具。某些HMI軟件有超過200種內(nèi)置通訊驅(qū)動,這樣就可以更方便的與眾多的控制器、智能部件和I/O設(shè)備連接。
驅(qū)動器為不同的設(shè)備提供連接,這樣通過智能HMI與外部設(shè)備連接,就可以使用幾乎任何連接類型或協(xié)議。很多連接基于TCP/IP,因為大多數(shù)現(xiàn)代自動化部件都有以太網(wǎng)端口。
一個HMI程序,包括驅(qū)動器,能夠支持大量的連接類型,如TCP/IP和其它類型的以太網(wǎng)協(xié)議、串口以及專有通訊方法。支持的協(xié)議包括Modbus?TCP、Profinet、?DNP、IEC?60870-5-104傳輸協(xié)議、BAC網(wǎng)絡(luò)、?CAN?(ISO11898)等其它協(xié)議。
某些智能HMI包括“原始驅(qū)動器”,這樣就可以為某些不兼容的HMI驅(qū)動進(jìn)行客戶定制開發(fā)。
與其它平臺的集成
智能HMI還可以與很多其它分布在工廠各處的平臺和計算系統(tǒng)連接,實施遠(yuǎn)程監(jiān)控。這些連接一般基于以太網(wǎng),可以支持廣泛的協(xié)議,比如EtherNet/IP、Modbus?TCP/IP、Profinet以及其它協(xié)議等。
應(yīng)當(dāng)了解支持連接所需的屬性和特點(參見表格),包括安裝HMI的運行時間,以及智能HMI對多種系統(tǒng)和平臺的支持等,例如,它可以運行在Linux、谷歌的安卓系統(tǒng)、風(fēng)河的VXWorks,、蘋果的iOS/OSX以及其它操作系統(tǒng)和平臺。占用空間小的HMI軟件,所需的系統(tǒng)資源也較少。
智能HMI連接性,使其可以利用歷史和數(shù)據(jù)庫軟件來存儲數(shù)據(jù)、事件、報警,為用戶提供打印和報表功能。它還可以實現(xiàn)與具有特定功能的第三方軟件供應(yīng)商的集成,比如圖形庫管理工具或統(tǒng)計過程控制功能。
瘦客戶端可被用于擴(kuò)展智能HMI的連接性,一般是通過任何TCP/IP連接,比如局域網(wǎng)(LAN)、廣域網(wǎng)(WAN)、調(diào)制解調(diào)器或衛(wèi)星來實現(xiàn)。它們可以通過網(wǎng)絡(luò)瀏覽器,從智能HMI服務(wù)器上讀取或?qū)懭胄畔ⅰS脩襞c瘦客戶端屏幕交互,就像他們正在使用主HMI服務(wù)器一樣。在任何地方增加顯示器,這種類型的連接都工作得很好。
智能HMI可以充當(dāng)安全和數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān),保護(hù)設(shè)備和平臺免受攻擊。它還允許應(yīng)用自由的共享信息,而不會引起任何老系統(tǒng)的變化。
讓通訊更便利
下一步就是如何分析所接收的HMI數(shù)據(jù)。在工業(yè)通訊領(lǐng)域,OPC技術(shù)經(jīng)常被用作通用語言,這樣來自于不同供應(yīng)商的部件就可以通過HMI協(xié)同工作。
配置OPC?XML的智能HMI,允許用戶使用標(biāo)準(zhǔn)的XML格式與設(shè)備通訊。OPC?XML適用于無縫通訊的服務(wù)器/客戶端架構(gòu)。
OPC?統(tǒng)一架構(gòu)(OPC?UA)是發(fā)布于2008年的一種通訊協(xié)議,已經(jīng)被推薦為通用、安全和可擴(kuò)展的通訊技術(shù)。OPC?UA已被內(nèi)置于通訊芯片,用于IoT設(shè)備,從單個設(shè)備開始,逐步實現(xiàn)整個企業(yè)的集成。HMI軟件應(yīng)該支持OPC,并具有與舊OPC協(xié)議以及OPC?UA相兼容的驅(qū)動器。
智能HMI可以安全的與服務(wù)器、控制器和輸入/輸出設(shè)備連接,充當(dāng)工業(yè)自動化系統(tǒng)的通訊Hub。?(作者:Marcia?Gadbois)