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在大多数人的脑海中，原始设备制造商（OEM）的品牌可能很难让人印象深刻。人机界面（HMI）是确保与机器制造商品牌建立积极关系的最关键组件之一。硬件和软件的这种关键组合，是客户对机器功能和易用性的第一印象。然而在应用中，它却通常是最后考虑的一个因素，许多公司使用的都是塑料面板，像模拟电视一样老的掉牙。
无论你是为机器制造商、系统集成商工作，还是终端设备用户，让我们来探究一下为什么会这样，以及能做些什么。为了帮助评估任何HMI改进，考虑三个有效的HMI设计原则是非常有帮助的。
01 原则1：面向用户体验
在很大程度上，平板电脑和智能手机的流行提高了用户对用户体验（UX）的期望CONTROL ENGINEERING China版权所有，在工业领域亦是如此。过去，机器操作员必须接受广泛的维护培训，并依靠PLC编程知识来更改（或只是理解）神秘的界面，并提供有限的故障排除帮助。现在，由于劳动力持续短缺、工厂自动化专业知识的减少，这已经不是一个可行的选择。基于这些残酷的现实，为了减少不必要的停机，上述方法从来不是一种良好的机器运营方法。
▲作为机器和终端设备用户之间的主要交互点，HMI本质上是机器制造商的品牌。提供出色的用户体验、坚固的硬件和简单的上游通信至关重要。
任何现代HMI都应提供简单、直观的软件导航：更少的页面导航，多点触控功能，使用户可以更快地找到所需的内容。设计、屏幕文本和标签，应以当地语言创建，便于用户理解，并提供易于理解的术语、控制和故障排除措施。标题中不应有晦涩难懂的词汇，HMI应提供可变参数，以允许非程序员直观地进行更改，而无需在PLC上编辑机器代码。
基于Web的HMI的发展，为机器操作人员带来了更多的可能性。这将自带设备 （BYOD） 方法带到工厂车间。利用基于HTML5和JavaScript等现代Web开发标准构建的HMI软件，OEM厂商可以实施响应式HMI软件。对于任何规格的屏幕——无论是横向或纵向的工业HMI，还是前述的智能手机和平板电脑，该软件都可以自动缩放和重整格式。能够将设备HMI带到任何地方，为设备授权运行人员传达清晰的信息，从而带来更大的灵活性。
除了可用性之外，优秀的HMI还可以帮助用户更一致地管理参数变更，确保不会造成任何损坏，而且安全协议仍然有效。更好的用户体验还可以增强诊断功能，为错误代码提供更多情境信息，并帮助用户快速排除问题。甚至可以嵌入说明视频或PDF文档，例如，如何解决垂直填充密封（VFFS）机器上的材料进给问题。机器上易用的可操作信息越多www.cechina.cn，节省的时间也就越多，设备综合效率（OEE）也就越高。
02 原则2：硬件选项
机器上的主要操作员接口硬件必须是坚固耐用的。屏幕必须能够适应长期使用和可能发生的碰撞、刮擦和钝力事故等恶劣环境。现代HMI设计采用全金属外壳，这些外壳要么用实心铝块铣削而成，要么用不锈钢包裹。与塑料面板相比，这样的显示器更耐用，而塑料面板更薄，更容易开裂和断裂。
即使具有金属外壳的面板也应加固，以应对持续振动和极端温度。对于潮湿、多尘和脏乱的应用，如食品、饮料和制药生产，需要带有不锈钢外壳和框架的IP65级面板，因为在典型的卫生清洁过程中面板可能会被弄湿并被擦拭。
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▲为了获得最佳用户体验，TwinCAT HMI 支持在控制工程师熟悉的图形编辑器中进行编程，并提供标准工具来实现级联样式表（CSS）主题，使用API 来构建其它程序。图片来源：Beckhoff Automation
一些机器制造商和集成商，可能认为他们只能选择某种HMI屏幕，但供应商其实可以提供各种屏幕尺寸和方向。在提供外观更好、更耐用和更可靠的面板的同时，也有供应商提供耐用的HMI硬件，尺寸从5.7英寸到24英寸不等。宽屏格式已经非常流行，但对多个屏幕尺寸的纵向面板进行标准化也是可能的。
然而，一些供应商意识到，某些机器制造商更喜欢4:3等旧格式，会继续提供这类选择。此外，还可以在几乎所有屏幕尺寸和方向上提供电容式多点触摸功能，以便跟上HMI软件中所有令人兴奋的发展。
尽管确保HMI硬件的设计能够适用当前的坚固操作很重要，但为了确保硬件能够在现场安装机器的整个生命周期内持续使用控制工程网版权所有，应选择具有长期可靠性和可用性的供应商。这样就减少了重新设计的要求，有助于在几十年内使用相同的硬件进行HMI维护、维修或更换。
03 原则3：上位通信
功能的考虑不应止步于工厂车间，甚至不能止步于远程机器控制层。现代HMI应为制造商提供创建真正业务智能或计算OEE所需的上位连接，从而帮助最终用户实现价值提升。
这包括从机器上位发送信息，以便在监控和数据采集（SCADA）系统、制造执行软件（MES）或企业层面进行评估的能力。它还可以包括使用人工智能或机器学习来优化性能、产量或能源效率。
整个自动化平台的功能与HMI软件一样重要。用户需要询问有关其功能的问题控制工程网版权所有，包括：
■ 系统能否通过EtherCAT、EtherNet/IP、Profinet或其它现场网络，以及消息队列遥测传输（MQTT）、OPC UA等，从机器或工厂中提取数据？
■ 您能否通过机器学习实现新优化的控制算法，并在生产线上快速实现？
■ 您能否安全地登录到安装在世界各地的机器上，以进行远程服务？
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▲可扩展性是考量 HMI 软件和硬件的关键因素之一，可用于各种规格的工业加固触摸屏和移动设备。
随着制造业数字化转型的加速发展，HMI不再是一个静态菜单。它需要成为从工厂车间到云端的网关，并促进机器与更高层级系统的协作。让操作人员和维护人员在HMI和PLC之间来回跋涉，以找出错误代码的蛛丝马迹已不再可行。
04 明智地选择HMI技术
那么对于控制工程师来说，这一切意味着什么呢？他们应该寻找允许在HTML5和其它通用Web设计标准中编程的HMI软件。软件还应提供卓越的可移植性，以便在下一代硬件上运行相同的程序，而不是每次变更都需要编写新程序。如果所有这些都能集成到通用自动化平台和工程环境中，包括HMI、PLC、机器人运动学和物联网，则可获得额外加分。由此产生的差异（外观和内在的差异），可能为最终用户带来深远的影响。（作者 | Rick Forsgren）
关键概念：
■ 在构建现代 HMI 时，应始终牢记用户体验设计。
■ HMI 屏幕和机身的设计应坚固耐用，能够承受危险和恶劣环境中的磨损
思考一下：
您的工厂对现代 HMI 有哪些期望？
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