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一、概述：
本文回顧了HMI系統(tǒng)發(fā)展地歷程。介紹人機界面HMI在發(fā)展過程中不斷增強其軟件及數(shù)據(jù)儲存功能，得到了創(chuàng)新開發(fā)應用－RS485總線型觸摸式無紙記錄儀監(jiān)控系統(tǒng)。壓縮組建小系統(tǒng)的總體成本，靈活應用適應現(xiàn)場的需求。
1 引言
簡單的指示燈和開關應用在工業(yè)控制中，這也許就是最初的人機界面監(jiān)控設備。人機界面監(jiān)控系統(tǒng)（下文簡稱HMI）的目的是便于操作員準確地了解現(xiàn)場情況，方便地操作控制設備，并能在設備出現(xiàn)故障的時候，迅速進行處理，從而減少停機時間。隨著計算機、網(wǎng)絡及可編程控制器、智能儀表技術(shù)的進步，也促使了當今人機界面系統(tǒng)的新的應用開拓。
2 初期HMI監(jiān)控系統(tǒng)
最初地HMI應用項目中包含有大量地按鈕開關、指示燈、選擇開關和其它簡單地控制設備，功能僅限于啟動、停止某個設備，并顯示該設備地狀況。從某種意義上來說，這也是一種控制系統(tǒng)。這樣地控制系統(tǒng)非常簡單，通常由許多繼電器組合在一起來實現(xiàn)。在當時，設計者的重要設計思想就是讓控制電路越簡單越好，人機界面地雛形也受到這種思想地影響。
按鈕、開關以及指示燈在控制系統(tǒng)中地應用是一個不小的進步，早期的HMI系統(tǒng)常常不能有效地進行故障診斷，因為他們畢竟太簡陋了。
3 PLC的引入
可編程控制器的問世給HMI監(jiān)控系統(tǒng)帶來了第一次飛躍。這是，可以通過將所需的設備連接到PLC上來增加HMI系統(tǒng)的功能。當設備出現(xiàn)故障時，HMI系統(tǒng)不僅能夠與停機的設備通信，還能夠知道設備為何停機。
與此同時，HMI系統(tǒng)的監(jiān)控范圍開始擴大，它能夠與設備進行通訊并獲取其狀態(tài)信息，同時還能計算某個車間的產(chǎn)量，并通過大量的指示燈來顯示這些信息，這成為當時車間中最為普遍的景象。HMI系統(tǒng)獲取了大量的信息。
4 圖形化編輯
HMI在其應用軟件上開發(fā)出圖文并茂、界面友好圖形，以滿足監(jiān)控系統(tǒng)的種種要求。從此它代替了傳統(tǒng)的按鈕和指示燈。在CRT顯示器上繪制出可編程的按鈕、指示燈虛擬對象，工程師再對這些虛擬的按鈕和指示燈進行編程，讓它們按要求顯示出來。
可視化的顯示畫面能夠更為生動地反應被控設備的情況。操作員不僅可以通過文本信息得知哪個設備造成了停機，而且還能夠在畫面上觀察到機器的情況，并指示出故障設備的位置。豐富的圖形畫面，制作出工業(yè)現(xiàn)場的形象的工藝流程圖。
5 智能顯示控制儀表設備的引入
從簡單的指示燈到智能顯示控制儀表，通過這些顯示控制儀表設備，使得HMI監(jiān)控系統(tǒng)能夠更加準確地向操作員反映工業(yè)現(xiàn)場的溫度、壓力、流量數(shù)據(jù)、I/O模塊的輸入輸出控制。診斷故障內(nèi)容，系統(tǒng)能在屏幕上顯示一個故障地I/O編號或者某些數(shù)字，用戶能夠更加準確地獲取設備地狀態(tài)信息。及時地判斷設備狀態(tài)從而得到到底發(fā)生了什么故障。
智能顯示控制儀表設備的到來使得HMI系統(tǒng)能夠顯示數(shù)據(jù)信息。用戶還可以用不同的顏色顯示數(shù)據(jù)，具備實時數(shù)據(jù)、實時曲線、報警信息、歷史記錄、報表等多種功能，組建成現(xiàn)場工業(yè)控制系統(tǒng)。
6 CF閃存卡硬件設備的加入－實現(xiàn)了無紙記錄儀的功能
HMI發(fā)展歷程中最為重要的突破在于，該產(chǎn)品基于高性能RISC CPU、32M大容量內(nèi)存和可任意擴展1～4G的CF閃存卡存儲功能，由于具有了海量記錄數(shù)據(jù)的功能，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)、報警記錄功能，將一個完整的工業(yè)現(xiàn)場的數(shù)據(jù)記錄在CF閃存卡內(nèi)，隨時讀取保存。

二、人機界面HMI觸摸式無紙記錄儀
1 、簡介
是基于傳統(tǒng)的5.7寸G/C HMI觸摸屏，開發(fā)的智能化無紙記錄儀是采用智能化、模塊化和網(wǎng)絡化的設計理念二次開發(fā)的無紙記錄儀，可以和AI系列產(chǎn)品和PLC進行靈活的組態(tài)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲的功能；操作人性化；
2、高性能的人機：HMI觸摸屏采用RISC CPU、32M大容量內(nèi)存，選配儲存卡槽，采用外插拔標配1G的電子硬盤，可擴展CF卡1～4G存儲記錄空間解決了普通硬盤不耐震運的功能可運用的火車、船泊等高震動場合；數(shù)據(jù)保存按先進先出的原則；數(shù)據(jù)可通過讀卡器在PC上直接打開，也可通過10/100網(wǎng)口或者串口備份至上位控制計算機，用Excel電子表格打開CSV格式的數(shù)據(jù)文件；
3、應用靈活：采用主機＋下位機的結(jié)構(gòu)，RS485數(shù)字通訊的方式傳輸測量輸入輸出信號，與傳統(tǒng)的無紙記錄儀相比，只需2根線，無模擬信號轉(zhuǎn)換及傳輸誤差；
下位機為AI系列儀表，輸入及輸出規(guī)格極為豐富，支持多種信號輸入/輸出，凡AI系列儀表的信號，包括直流電壓、直流電流、電阻、熱電偶、熱電阻、輻射（紅外）溫度計、頻率、交流電壓、交流電流、交流功率均可直接測量；具備干濕球測溫、開方、加法、減法、乘法、非線性輸入自定義、流量累積、流量補償運算功能；各種PID精確調(diào)節(jié)及報警功能等等；
可任選單路或多路顯示報警儀、智能調(diào)節(jié)器、手操器、流量積算儀或開關量輸入輸出模塊；系統(tǒng)若發(fā)生變化，亦可隨時變更、增加或減少記錄通道；每臺記錄儀可選擇2、4、6、8、12、16、32通道類型軟件，自由編輯選擇通道硬件型號類型，寫入計量單位、設備位號；設定下位硬件主機型號、設置顯示控制儀表與開關量模塊的地址號，連接RS485通訊線就完成系統(tǒng)組建；
全面取代傳統(tǒng)的無紙記錄儀；每臺記錄儀最多可記錄32個通道數(shù)據(jù)，4個流量通道數(shù)據(jù)，控制32個開關量輸出通道，20個開關量輸入通道。同時定購上位觸摸屏及下位測量控制儀表模塊即可使用。自由自在控制掌握在您的手中。
整個控制系統(tǒng)采用優(yōu)質(zhì)的軟硬件產(chǎn)品性能穩(wěn)定安全，組建成本低，適合小型系統(tǒng)既可實現(xiàn)控制的需要同時又需要記錄數(shù)據(jù)。替代了工控機的功能，降低了系統(tǒng)的成本，應用方便。

4、圖形豐富：HMI觸摸屏已內(nèi)嵌二次開發(fā)的無紙記錄儀軟件，具有豐富的圖形畫面如：1～32通道【數(shù)據(jù)畫面】一目了然；單臺儀表【實時畫面】模擬點信息、曲線、數(shù)據(jù)、手/自動、程序控制、對于流量儀表按流量，溫度和壓力的畫面進行分組顯示；儀表參數(shù)修改操控盡在掌控中；形象的【棒圖畫面】高低楚落；分析工藝參數(shù)實時－歷史可選1～4條曲線組合畫面變化無窮；歷史數(shù)據(jù)報表海量記錄；報警應答報表隨心所悅；工藝流程盡收眼底；


5、程序控制：在觸摸屏上顯示雙曲線運行圖、顯示【程序運行時間進程】；可即時上傳下傳設置參數(shù)，讀取、升溫、恒溫、降溫程序配方、程序配方的設置保存、程序圖形重顯、控制操作程序儀表【啟動】【停止】【暫停】、在運行狀態(tài)下切換【手動/自動】狀態(tài)，手動控制輸出量；即時修改【段號】指定運行段；及修改儀表控制參數(shù)等多種功能；適用電爐程序控溫；


6、形象的工藝流程圖：并可制作工藝流程圖，根據(jù)電機啟停的常規(guī)要求在軟件上已預設開關量輸出DO接點，即時操作按鈕控制電機啟停；預制DI模塊采集電機運行狀態(tài)動畫顯示功能；


7、數(shù)據(jù)報表、報警報表打印
人機HMI外插CF卡用來保存數(shù)據(jù)；標配1～4G的閃存電子硬盤?？蓴U展CF卡1～4G存儲記錄空間；數(shù)據(jù)可通過讀卡器在PC上直接打開，也可通過10/100網(wǎng)口或者串口備份至上位控制計算機，用Excel電子表格打開CSV格式的數(shù)據(jù)文件；按天/小時來保存實時數(shù)據(jù)及報警信息；記錄周期默認為每6秒鐘；數(shù)據(jù)保存按先進先出的原則。 4通道：約1400天； 6通道：約1100天； 8通道：約900天；12通道：約650天；16通道：約500天；32通道：約250天
數(shù)據(jù)報表存儲設置功能可以根據(jù)實際需要，設置數(shù)據(jù)的采樣時間，存儲間隔以及是否保存記錄，是否立即保存數(shù)據(jù)到CF卡等功能，來滿足不同的需求。具體設置如下：
(1)采樣時間默認為6秒，用戶可以設定的范圍是：6秒~3600秒；
(2)內(nèi)存轉(zhuǎn)CF卡存儲間隔默認為60分鐘，用戶可以設定的范圍是：60分~300分；
(3)可以設置是否保存的選項，NO----保存數(shù)據(jù) YES----不保存數(shù)據(jù)，這是根據(jù)客戶的需求來決定是否保存，默認為保存；
(4)如果用戶需要馬上取走在記錄儀內(nèi)存中存儲的數(shù)據(jù)，可以點擊“立即保存”的按鈕，這樣已采集數(shù)據(jù)就馬上存儲到CF中了。


7、數(shù)據(jù)追憶功能
歷史保存在CF卡內(nèi)，可隨時調(diào)用查看，組合趨勢曲線，用多曲線的形式來直觀的顯示CF卡記錄中的數(shù)據(jù)，顯示該時間段內(nèi)相關通道間被測量的變化關系。按通道順序排列1、2、3、4固定組合在一起的通道組合，對于需要比較關鍵參數(shù)通道可將儀表地址編排在同一組顯示趨勢曲線，這樣就更好的進行比較分析工藝參數(shù)的對象變化。查詢歷史數(shù)據(jù)設置起始時間及時間跨度；設置數(shù)據(jù)范圍使曲線顯示在圖表中央，不同的數(shù)據(jù)范圍啟用單條查詢


8、系統(tǒng)組建：對于應用人機界面HMI來組建無紙記錄儀監(jiān)控系統(tǒng)，采用RS485總線連接、布線簡單、有線無線都適應；常規(guī)的顯示控制儀表與傳統(tǒng)的HMI觸摸屏完美的結(jié)合，為人機界面開拓了新用途，適用于化工、制藥、冶金、現(xiàn)場應用；食品機械、化工機械、電爐控制設備配套、科研試驗的多用途應用。
三 、應用發(fā)展前途
1、人機界面HMI新用途
傳統(tǒng)的HMI應用是連接可編程序控制器（PLC）、變頻器、直流調(diào)速器、儀表等工業(yè)控制設備，利用顯示屏顯示，通過輸入單元（如觸摸屏、鍵盤、鼠標等）寫入工作參數(shù)或輸入操作命令，實現(xiàn)人與機器信息交互的數(shù)字設備,產(chǎn)品由硬件和軟件兩部分組成。正是由于硬件儲存功能的增加，應用軟件的升級，從而實現(xiàn)了快速組建具有無紙記錄的功能的監(jiān)控系統(tǒng)，節(jié)約了控制記錄監(jiān)控系統(tǒng)組建成本。
2、人機界面（HMI）產(chǎn)品的組成及應用
人機界面產(chǎn)品由硬件和軟件兩部<