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如何设计有效的控制台操作HMI?

供稿:中国工控网 2017/9/30 10:32:49

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  • 关键词: HMI
  • 摘要:在设计有效的控制台操作HMI(人机界面)时,对ASM准则最常见的误解和错误应用,就是过度强调颜色:简单地将某种新的颜色,用于控制台某个位置处的所有现存显示画面。一般称之为HMI类似替换迁移工程(like-for-like HMI migration project)。

   

  在设计有效的控制台操作HMI(人机界面)时,对ASM准则最常见的误解和错误应用,就是过度强调颜色:简单地将某种新的颜色,用于控制台某个位置处的所有现存显示画面。一般称之为HMI类似替换迁移工程(like-for-like HMI migration project)。有些人可能希望在这种仅仅是颜色类似替换的工程中,能够将图1所示的画面转换成图2所示的画面。典型情况下,如果分布式控制系统(DCS)的HMI,不是经过精心设计的、基于控制台操作员操作深度的层级画面显示,那么它就是扁平化的DCS显示系统。在该系统中,大部分显示画面,会被精确地设计为P&ID(管道和仪表图)细节显示。面对这样的DCS显示系统。控制台操作人员一般会以图3所示的方式来使用DCS屏幕,每个操作人员会根据自己的喜好,来选择第3级设备显示画面以及报警汇总画面。最好的情况是,如果开发人员在颜色选择上正确的应用了ASM准则,并且遵循了良好的画面显示布局原则,那么迁移的DCS显示系统也许具有满足ASM要求的单个第3级显示画面,但是DCS的HMI并不满足ASM要求。

  图1 在进行HMI类似颜色替换工程之前的现有显示画面

  ASM的要求是什么?

  在HMI设计中使用ASM导则,并不仅仅是将彩色转换成灰度的设计,也不是仅在报警中使用颜色。实际上,ASM准则提倡有效的利用颜色,包括恰当的规定某些显示背景,这些背景颜色在色调上,要比HMI库中那些供应商提供的、声称满足ASM准则的背景颜色要亮一些。但是,要设计出满足ASM要求的HMI,还应遵循其它方面的要求,尤其是在显示类型、显示内容、浏览和交互等方面。这就要求注意其它的实施细节:

  图2 迁移后的显示画面,使用了某些基本的布置原则

  ■ 基于主要的操作步骤,设计显示层次,以符合操作员的思维模式;

  ■ 设计与显示层次一致的第2级控制和监视画面,利用这些第2级画面,可以完成日常操作 ;

  ■ 与主题专家一起,依据需求分析,识别第1、2、3、4级显示内容,使得HMI能够支持操作员工况认知、日常监视和控制操作、故障诊断活动以及异常工况管理。

  ■ 将先前的浏览策略改变成为基于重新设计的、基于层级的新方法,该方法利用简单的屏幕浏览目标,满足操作人员思维模型以及快速、无差错的使用;

  ■ 取消应用于整个显示内容的弹出式显示画面,取而代之以窗口管理技术,该技术可以将不同的显示类型赋给特定区域,并可预设大小;

  ■ 提供第1级总览显示画面的即时浏览,比如:KPI和趋势概览,第2级监视和控制显示,面板,实时趋势和报警汇总细节(图4)等,而不是将整个HMI设计为单个屏幕、单个显示系统(图3);

  图3 典型控制台屏幕,利用了HMI类似替换迁移工程

  图4 遵循ASM的控制台操作员HMI概念示意图

  本例中,通过链接导航模式,在提供操作画面、面板、设备详情、实时趋势操作的同时,支持大图工况认知。

  ASM准则并不仅仅是简单的使用灰色背景和限制使用颜色。在最初的版本中,颜色要求仅仅是16个准则类目中的一个。ASM HMI导则的目的是设计一个操作人员HMI框架,可以支持操作人员认知以及有效的交互。第二版本(Bullemer & Reising, 2013)则将重点转移到显示层级,在操作员认知中的角色,以及作为操作员交互和浏览基础方面的角色上面来。重点的转移导致“显示(display)”一词从第二版的标题中被删除掉,以强调控制台操作员HMI设计的整体性和有效性。尽管ASM准则涉及到了单个显示画面的设计,但由于ASM准则要求使用多个显示屏幕和交互设备,在同一个控制台操作站上以不同的层次细节显示多个画面,因此HMI的整体设计框架得到了提升。


审核编辑(王静)
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