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人机界面未来会发展成什么

供稿:中国工控网 2016/3/2 13:47:20

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  • 关键词: 工业人机界面 HMI
  • 摘要:​几年前,工业人机界面(HMI)在大家脑子里的概念,还仅仅是一个通过串口连接PLC的图形化的显示与操作终端。如果把PLC当做电脑主机,HMI就是它的显示器和键盘。可是现在,我们在讨论的人机界面项目,已经越来越和这个概念有区别了。


几年前,工业人机界面(HMI)在大家脑子里的概念,还仅仅是一个通过串口连接PLC的图形化的显示与操作终端。如果把PLC当做电脑主机,HMI就是它的显示器和键盘。可是现在,我们在讨论的人机界面项目,已经越来越和这个概念有区别了。比如切纸机的控制面板,除了显示和输入,还有数据库的管理,CIP4总线通讯,进一步还可以把I/O以及运动控制的功能也集成在里面。这些功能,在国外是用IPC来完成的,因此叫切纸机电脑,而我们是用和HMI相同的嵌入式系统完成的,但严格地说,这已经不是人机界面了。我们还有一个HMI项目,用在粗纱机上面。国外也是用IPC做的,用Dephi编的软件,实现图形化的显示操作界面。这些用我们的HMI来做是不困难的,难在高级的数据库管理,他要求我们彻底改变软件的架构去满足客户要求。还有一个新能源项目,由于客户要求数据采集,分析处理,以及数据库管理,我们准备直接在Linux上编写程序来完成。


所以我们感觉到,现在许多时间不是花在人机界面技术上面,而是其它的扩展功能。我们当然是跟着市场在跑,但市场会跑向何方?市场将来需要的是单一的人机界面吗?还是要求更多的扩展?


前几天和朋友聊天,大家都说,近来开始用智能手机了,iphone,Google手机,开始越来越多的人用了。其结果是,用电脑的时间明显减少了。我自从买了iphone以后,用电脑的时间估计少了一半,看网站,写微博,查股票,听音乐,看看有没有紧急邮件。。。。。。这些事全部在iphone上面搞定,只有需要打字的时候用电脑,电脑几乎成了打字机,iphone替代了电脑的许多功能。我从来不用iphone打电话,因为我已经有一部诺基亚而且不愿意换号码。所以,我很不情愿把我的iphone称作智能手机,因为它对于我就不是一部手机,它更像是一部带手机功能的电脑,而不是带电脑功能的手机。现在我觉得有一个比较贴切的名字,把它叫做智能终端。


智能终端这个名字,放在我们现在的很多人机界面项目上,也是很贴切的。我认为以后单纯的人机界面会越来越多地被智能终端所取代,就好像单纯打电话的手机会有很大一部分被智能手机取代一样。嵌入式CPU的能力越来越强大,高效率的嵌入式OS和GUI也越来越开放,这样的趋势,必然让仅仅做显示和操作用途的HMI肩负起更多的功能,比如数据采集、分析计算、数据库管理、有线或无线网络传输,本地控制输出,甚至是高要求的运动控制,等等。这些功能目前是被分散到不同的CPU,不同的盒子,不同的产品名称里面去完成的,但是,既然显示终端已经占住了一个不能节省的体积,何不让它多做点事情,把其它那些“小盒子”以及连接盒子的线缆省掉呢。


我们为客户开发的系统,第一代产品往往还是按传统的HMI加PLC加伺服这样的方式,把这些“盒子”用电缆连接起来。一看到控制箱里面的电缆,我就觉得不爽。电缆不仅增加成本,而且增加了不可靠性。因此我们的第二代系统,就是致力于把电缆拿掉,让电控箱变成一个小小的带显示屏的智能终端。我们希望在环保的气体和水质分析,在行走机械,电动大巴,医疗设备,建筑机械安全监控等行业,都能够去提供这种智能终端。


有人说工控机不早就可以实现显示和控制一体化了吗?我们在做的终端,不就是一个嵌入式的工控机吗?不过,我还是希望小心地把工控机和智能终端的概念区分开来,至少在战略理解上这么去区分。在我看来,这两个概念最大的不同在于客制化的设计和用户体验。工控机更像是以传统的技术框架去让客户被适应,而智能终端完全按照客户的需要来设计,因此更加重视客户体验。我在5年前就用过HP的PDA,用了没多久就送人了,为什么呢?那时候的PDA,企图用Windows那一套PC的架构来满足移动终端的要求,因此用户体验极差,我无法适应它。一支小小的触控笔拿在手上,面对着小蚂蚁一样的图标,稍不注意就点偏了,有时候点下去又半天出不来,这样我宁可用PC。Iphone是全新的设计,全新的架构,全新的OS和GUI,甚至是全新的软件获取与升级模式。所有的设计都是为了创造最好的客户体验。未来的智能终端,必将是以用户体验为目标的全新架构设计。在工业领域,这样的体验不仅仅包含触控的感受,还包括控制的实时性,可靠性,防震和抗干扰的标准,外观的专业性,显示的清晰度,操控伸缩收展的便利性等等。你不能指望不同行业的用户一定能接受一样的智能终端,你必须深入行业,去体会什么是这个行业的用户体验,并且用你的设计去满足他们的需要。


举个例子,我们跟一家做医疗仪器的世界500强企业谈人机界面合作。医疗仪器用的人机界面是悬吊式安装的,吊管以及人机界面外壳是硅胶包裹的,吊管的硅胶皮下面还安装了操控开关,这些开关可以通过can总线做整个机器的运动控制,这样的方式是必须的,医生们一直是受训用这种方式操作医疗仪器的。我们还有一种供给核磁共振仪的人机界面,LCD是防磁场设计的,通讯是用光纤的,这都是用户的特殊要求,必须要客制化设计。


我相信未来智能终端会逐步取代单一的人机界面,人机界面会更多地成为一种技术,而不是一个产品。智能终端是离不开人机界面技术的,我们不会说iphone是一台人机界面,但我们不得不说,iphone里面的人机界面技术是很棒的。我相信电容式多点触控的功能早晚会在工业人机界面当中采用,尤其是用于控制室和演播厅的大尺寸人机界面,用激光笔去点幕布的方式显得不那么人性化。开放式的GUI是人机界面技术的核心之一,它的挑战来自于对显示效果和效率的极致追求。为什么Kinco和eView的HMI可以很小的内存实现非常快速的触控响应,自主开发的高效的GUI是核心。组态软件的竞争曾经是HMI的主战场,但现在这场战争已经接近尾声,因为各家的组态软件,要做的都已经做得差不多,剩下的是对行业的理解,开放式的技术平台,智能终端多种功能的融合,以及对客户的快速响应。


《阿凡达》这部电影,把物联网的概念描述得淋漓尽致。所有的动物,植物,都可以通过网络实现心灵的沟通,所有的心灵通过圣灵之树,可以全部链接在一起实现互动。在未来的数十年里面,或许我们能看到的最大变化,就是越来越多的地方被安上传感器和执行单元,一组一组的传感器和执行单元被连接到本地的智能终端,这些智能终端再通过局域网和广域网连接在一起,构成整个的物联网。因此,这些智能终端将成为物联网的一个个的节点,类似于人体神经系统的神经节。他们中间有的需要显示并做本地的操控,有的不需要显示,只是一个“盲终端”。这些终端应该是智能的,传感器的数据应该是首先在这些智能终端里面得到分析处理,其结果再通过更高一层的数据网络传输。本地的一些控制也必然由这些智能终端立即执行,而不需要上面的指令。这时候,智能终端已经不再仅仅是一个终端,而是构成物联网的智能节点。


我相信,从人机界面,到智能终端,到网络智能节点,自动化技术将追随人类对美好生活的向往,推动人类不断进步。在此过程中,自动化技术也将不断发展自身,推陈出新,变换出各种炫目的色彩。

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