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海南西门子S7-1500代理商欢迎您（总代理）什么是plc人机界面？什么是人机界面触摸屏?人机界面触摸屏概述

触摸屏是图式操作终端（Graph Operation Terminal，GOT）在工业控制中的通俗叫法，是目前的一种交互式图视化人机界面设备。它可以设计及存储数十至数百幅与控制操作相关的黑白或彩色的画面，可以直接在显示这些画面的屏幕上用手指单击换页或输入操作命令，还可以连接打印机打印报表，是一种理想的操作面板设备。它的简单易用,强大的功能及优异的稳定性使它非常适合用于工业环境。在工艺参数较多又需要人机交互时使用触摸屏，可使整个生产的自动化控制功能得到大大的加强。

随着机械设备的飞速发展，以往的操作界面需由熟练的操作员才能操作，而且操作困难，无法提高工作效率。但是使用人机界面能够明确指示并告知操作员机器设备目前的状况，使操作变的简单生动，并且可以减少操作上的失误，即使新手也可以很轻松的操作整个机器设备。使用人机界面还可以使机器的配线标准化、简单化，同时也能减少plc控制器所需的I/O点数，降低生产的成本同时由于面板控制的小型化及高性能，相对提高了整套设备的附加价值。

HMI产品的组成及工作原理人机界面硬件构成

人机界面产品由硬件和软件两部分组成，硬件部分包括处理器、显示单元、输入单元、通讯接口、数据存贮单元等，其中处理器的性能决定了hmi产品的性能高低，是HMI的核心单元。
HMI软件一般分为两部分，即运行于HMI硬件中的系统软件和运行于PC机Windows操作系统下的画面组态软件(如BAMS软件)。使用者都必须先使用HMI的画面组态软件制作“工程文件”，再通过PC机和HMI 产品的串行通讯口、USB接口、以太网接口，把编制好的“工程文件”下载到HMI的处理器中运行。
工业用HMI的基本功能及选型指标

基本功能：
● 设备工作状态显示：如指示灯、按钮、文字、图形、曲线等;
● 数据、文字输入操作，打印输出;
● 生产配方存储，设备生产数据记录;
● 简单的逻辑和数值运算;
● 可连接多种工业控制设备组网;
选型指标：
● 显示屏尺寸及色彩，分辨率 ;
● HMI的处理器速度性能 ;
● 输入方式：触摸屏或薄膜键盘 ;
● 画面存贮容量;
● 通讯口种类及数量，是否支持打印功能等;
● 是否自带所要联机设备(如plc)的驱动程序等。

HMI和触摸屏的区别

hmi——Human Machine Interface。在工业领域，我们常将具有触摸输入功能的人机界面产品称为“触摸屏”。HMI用来连接可编程序控制器(plc)、变频器、直流调速器、仪表等工业控制设备，利用显示屏显示，通过输入单元(如触摸屏、键盘、鼠标等)写入工作参数或输入操作命令，实现人与机器信息交互的数字设备。
　那么，HMI就是触摸屏吗?

其实不然，从严格意义上来说，两者是有本质上的区别的。因为“触摸屏”仅是人机界面产品中可能用到的硬件部分，是一种替代鼠标及键盘部分功能，安装在显示屏前端的输入设备，而人机界面产品则是一种包含硬件和软件的人机交互设备，由硬件和软件两部分组成。

人机界面和plc控制系统的关系

触摸屏除了能与plc进行通信、共享信息之外，它还可以与多种其他外围设备相连接。它可能自带输出电接点；可以输出音频信号；可以连接到条形码扫描器，直接读入条形码；还可以生成报表，并且打印输出。因为它是一台计算机，实现多媒体功能也是分内之事。当然，可能并非必须，为此可能需要增加成本。例如，扩充内存。

现在的控制系统，可以借助于网络的功能，组成所需要的任何大小的不受空间限制的大系统。

我们在此不可能去研究各种信息。让我们回到人机界面的主题中来。人机界面就是一种能促成人与机器之间交换信息的工具，就是人和机器之间的“翻译”。人机界面中的信息体现了所有人和控制系统之间的关系。

    一、分工与合作的关系

人机界面是系统中不可缺少的一环，它们只能是分工合作的关系，各司其职。

    二、领导与被领导的关系

人机界面实际上代表了人的要求。因此确立了它的主导地位，所有的工作，都是在它所传达的信息组织、管理、监控下完成的，而完成这种领导或组织的具体方法，就是通过人机界面进行某种选择，改变某些数据或标志。

    三、控制指令的执行时序和冲突

既然系统的正常工作，包括在触摸屏上显示的内容，都是按照事先编制的程序自动完成的。但是有两种情况例外：①当系统中出现了意外的紧急状态时，必须优先处理。此时人机界面必须同时传达信息，并等待下一步的指示。②因为各种原因，操作人员要求立即干预当前的进程。人机界面必须随时提供这种可能，并且能立即反馈干预的效果。

然而不要忘了PLC和GOT本身实际上是两台各自独立运行的计算机，而完成或体现操作者意图的手段，仅仅是进行某种选择，或改变某些数据或标志。其效果应体现在两者共享的数据信息上，而非进行直接的干预。因此设计中必须保证GOT命令的优先权，也就是保持领导与被领导的关系，决不能发生内部冲突。分别进行编制的PLC和GOT软件，应该首先仔细地考虑两者的相互协调。

    四、人机界面的使用和设置    1．历史的演变

说到人机界面的设置，我们可能仍然记得各种控制面板，控制柜和控制屏的设置。它们可能按照每个装置在系统中的功能、位置、所属的关系等因数，分别设置成不同的控制屏。按照各自的分工、重要性、工艺流程和操作频度而分布在控制室的不同位置。即使只用一块面板，也遵照基本类似的原则布置。这显然是必要的和合理的。但是建立在硬件关系上的控制屏与建立在信息交换基础上的触摸屏则不同。首先，前者是硬件组成的、专用的和不可替代和改变的（运行中），而后者是由通用硬件构成的，内容随时可以切换的。

    2．多个（种）控制屏的分时显示

控制屏的多少是由人机对话的内容决定的。但是一个人不可能（必要）同时与多个控制屏对话。就像一般我们不会同时操作多个控制屏一样。鉴于触摸屏的通用性和内容随时可以切换的特点，便有了分时工作的可能。形成一种实质上多个人机界面装置与一个控制系统的结构。正常工作时，面对我们的是一幅主要显示工艺状态和参数的界面，以及某些常用的功能键。但是它随时可以根据需要切换到其他操作界面，或是能够提供更多运行细节的界面。一旦出现异常情况，它又能自动地跳转到应该立即给予关注，或者征询决策意见的界面。可见这种分时功能是既灵活又实用的办法，在性价比方面占有明显的优势。

除此之外，另外一个优点是我们非常需要的，就是大量降低了误操作的可能性。从前为了防止误操作，有时不得不增加很多连锁机制。使用触摸屏之后，不让操作的动作或命令，根本就不会出现在当前屏幕上。不应该选择的项目．根本就选不到。超出合理范围的设定根本就输不进去。形成了一道天然的屏障。

    3．异地界面的分工和同权

有时装置比较大，人们需要在不同的位置进行操作。这好比楼梯上的电灯，在楼上和楼下都可以开和关。实现异地操作功能对于触摸屏而言是十分容易的。无非是增加一根通信电缆和触摸屏，其中使用的硬件和软件是相同的。

由于仅仅是一个信息共享的问题，异地操作完全可以实现“同权”，当然也可以限制部分权力。为了安全起见，还可以选用“排他性”的互锁功能，也就是一旦选用其中一个界面，其他界面自动封锁。只保留显示功能，而不接受命令。

    4．运行进程的回顾

任何由硬件组成的控制屏都只能显示当前状态，但是触摸屏可以方便地回顾历史的进程。这不过是将共享的信息予以保存罢了。

    5．其他辅助功能界面

装置除了处于运行状态之外，还可处于非工作状态。但是仍然需要进行人机对话。例如，部件的维修和调试、方案的制订和选择、参数的标定、统计和报表、故障分析、易损件的使用寿命等辅助性的工作。

现在所介绍的液晶触摸屏作为人机界面，它原本就是一台专用计算机。所以一般计算机所能使用的接口，它都能够使用。因此它完全可以不经过PLC，而独立地拥有自己的I/O口和存储卡。利用通信接口（可有多通道），直接与变频控制器、打印机、条形码阅读器、温度控制器、各种伺服放大器等设备连接，进行操作和控制。

常见的人机界面和通用的人机界面

我们认定手和眼是人类对外信息交流的Z通用、Z方便、Z直接的工具。这也就决定了与我们交流信息的另一方——各种机器和设备，以图像的方式提供信息，并且能以感受人类手的动作的方式接收指令。我们正是以这些要求为目标来设计和制造各种机器、设备和装置。其中，Z简单、Z原始，也是用得Z广泛的人机界面就是指示灯和按钮。人通过手指向机器发出指令信息，机器通过按钮接收到信息之后完成事先预定的工作，并且通过指示灯向人发回它的状态信息。人用自己的眼睛接收到反馈的信息。可见，人机界面并非是新概念和新事物。在此，我们想要强调的是它的专用于信息交流的本质。

我们在强调人机对话主要是用手和眼的同时，并没有排除任何其他的方式。例如各种声控设备的出现，甚至有能理解我们眼球运动的，有能解读我们身上微弱的生物电流的，有能感知我们的脑电波的，等等。但是这些人机对话的方式，只能在特定条件下应用；只能是辅助性的非主流的方式。至少目前如此。

科学技术的发展，使得要求交流的信息内容变得十分复杂，要求交流的速度越来越高，所以人机界面也有了很大的进步和发展。但是人并没有变，仍然主要是用眼睛和手。所以人机界面的进步，只能体现在能使人看到的内容更直观、更丰富、更生动和更准确上。在理解人手的动作方面更准确、更快捷而已。

电子技术在可视技术方面的发展，令人眼花缭乱。它的出现和日新月异的发展，为我们眼睛接收信息能力的扩展提供了几乎无限的可能。因此，它被立即应用到人机界面中，几乎也成了不可或缺的主角。

我们已经对各种仪表、按钮、指示灯、开关、仪表盘、控制箱，甚至遥控器之类十分熟悉了，只是没有把它当成是人机界面而已。但究其功能定位而言，谁又能说不是呢？

不过以上这些都是一些专用的、具体硬件。

(1)个人计算机中的人机界面。个人计算机的出现，给我们展现出一种典型的、通用的、似乎无所不能的，而且越来越聪明的工具。它已经渗透到我们生活的每一个角落，这里暂且不去研究它的核心功能——计算和存储。仅看它所使用的一整套人机界面，也就是我们十分熟悉的“三件套”：显示屏、键盘和鼠标。多年的实践表明，是十分成功的。可以说已经成为了当前人机界面的基本模式。尽管三件套的本身，在技术上不断进步，可谓日新月异。由使用模拟信号到数字信号；由CRT变成了液晶屏；由单色的变成了彩色的；有线连接变成无线连接，红外线，蓝牙技术等都用上了。这些都只是为了提高产品的质量，提高其经济性和实用性方面的进步。但是我们应该注意到，所有这一切并没有对这种人机界面的基本功能发生任何改变。因为它用来直接与人的眼和手交流信息的功能没有变。

众所周知，计算机的操作系统由DOS演变成了Windows（当然还有其他的类似系统）。后来计算机中又增加了所谓多媒体功能，使用一个并非十分贴切的比喻，这就好像我们从阅读剧本变成观看电影，而且可能是具有“互动”功能的电影。从这种人机对话的形式中归纳出至少有以下两个特点：①见到的全部是图像（而且是变化的），就像我们说的“全都是假的”，一件实物都没有；②所传达的任何信息内容，都是以一种统一的载体和规则表达（记录）的。这两种特点给我们带来了无限的发展空间。

当然这并非是一种新的信息交换（对话）形式，将会地取代另一种。就像我们经常看电影，看电视，并非完全不看话剧、京剧和歌舞剧。有时仍然需要某些更加身临其境的“对话”方式，例如各种模拟驾驶、模拟操作、模拟射击等。实在是真假难分，各得其所。

(2)本文中着重介绍的“触摸屏”，不过是为了适应现场的工作环境，对这种三件套稍加改进而已。于是有了更加适应环境和工程需要的触摸屏。

现在回到工程技术领域来讨论人机界面。一般而言，工程技术设备的使用环境，通常和我们日常生活的环境有所不同。相对而言，要残酷很多。因此它对人机界面的要求也有一定的特殊性。例如，在可靠性、节能、耐用度和结构紧凑性方面要求较高，但是对界面质量方面的要求和动态响应的能力则相对低一些。普通的液晶显示屏在提供界面的能力方面，灵巧度及功耗等方面，至少目前是可以接受的。但是作为界面上定位的鼠标，可靠性一般，而且似乎有些累赘。于是我们对能在界面上直接用手指定位的“触摸屏技术”情有独钟。因为它太符合我们人的本能和习惯了。至于如何实现这种定位的功能，使用的是变电阻型还是变电容型，是压敏型还是红外型等，作为这项新功能的用户，可以“漠不关心”，坐享其成便是了。

一种工程技术设备，一般专（业）用性较强，也就是只涉及一定的领域，有限的空间。于是可以通过人机界面，在这一小片天地里，仅用手指“指点江山”了。当我们得意之余，忽然发现如果没有键盘的帮助，便不能“激扬文字”。尽管设备操作中，需要发挥这种灵感的机会不多，但仍然不可缺少。于是聪明而老练的计算机工作者，便举起了以软带硬的“大旗”，在屏幕上立即画出一个我们正好需要的小键盘。如果想要输入数字，屏幕上会弹出一个数字键盘；如果想要输入字符，屏幕上也会弹出一个字符键盘，仍然用手指“故伎重演”就是了。

我们由讨论一般性的人机界面问题，转而讲到人所共知的“三件套”。落实到本书要介绍的ZD之一——液晶触摸屏，这就是我们简称的GOT。后面将要介绍它在控制系统中的具体应用。

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