如何摆脱传统HMI的制约？

IT世界的工程师真的是一个很辛苦的职业，网上流传着他们的逼疯的故事—频繁变更的需求、架构的调整，甚至推倒重来，难道自动化行业就没有这样的事情吗？

大家都认为IT的程序结构复杂，自动化行业主要是顺序逻辑控制，结构肯定没有那么复杂－－-如果你这么想，大概是说的20年前的可编程“逻辑”控制器的年代，现在的机器哪里只有逻辑那么简单，运动控制、总线、HMI、安全、液压、行业工艺算法……。

今天就说一个“简单点”的事情—HMI的画面编辑。

看上去你把很牛的算法都写完了，也把运动控制功能调通了，温度的PID也自整定了—可是，对于HMI的开发而言，你还有很多需要面对的痛苦：

（1）经常变更的HMI设计—这是让程序员疯掉的事情。

（2）设计的显示控件总是被抱怨太丑，高大上的HMI就像别人家的孩子？

（3）程序变更就得改HMI的显示，但是，程序的确经常在改。

工程师有时候会抱怨，出差半天就为了去现场给客户改一下程序，花费半天把程序里的变量与HMI的显示关联起来。

据估算，为了实现User-Friendly的HMI设计，程序员需要在HMI画面上花费大约30%的时间，这本身也是一种巨大的浪费。

解决问题的思路—关注点分离（SoC）

软件工程中有非常重要的方法称为“关注点分离”，即SoC(Separation of Concerns)，通过SoC可以实现高内聚、低耦合的软件架构设计。对于面向服务的架构SoA而言，关注点分离是实现这一架构的重要途径。

由于PLC中运行的程序和产生的数据在HMI上访问是一种变量的绑定关系，因此，如果在HMI上的画面进行了修改，那么与之对应的程序也要进行调整，而另一方面，由于程序的变化导致了数据显示的问题，也必须在HMI上进行调整，包括显示的位置、单位、上下限的变化。

实现通道：OPC UA的应用

OPC UA就可以帮助我们实现应用程序与HMI显示的“关注点分离”，图2的架构让我们看到他们之间的关系：

由于OPC UA采用了统一标准的数据对象，包括对象所对应的结构与语义，比如：温度的数据和单位（摄氏度），而这些都可以被存储在OPC UA Server的地址空间里，这就像一个共享内存或者物理上的双口RAM，应用程序的数据可以被写入至这个共享区间，而OPC UA Client则通过Http方式来访问这个地址空间的数据。

这样就可以实现：

（1）程序中的数据变化进入共享区间，而HMI同时会更新数据而无需干预，因为HMI访问的是地址对应的参数。

（2）不同的HMI，如不同级别的用户（操作员、工程师、电气经理、总经理）通过IE、Andriod的浏览器可以访问同一个应用而无需开发不同的画面。

图2-通过OPC UA实现关注点分离的简图

如图2-原有的HMI与程序的绑定造成了无法分离，HMI与PLC程序修改必然会导致对方的修改，而采用图2右侧的架构则可以看出，无论程序和HMI怎么修改，都相互不影响，HMI仅访问标准格式下的数据对象，而对于程序而言，也仅需往OPC UA服务器的地址空间按标准写数据即可。

这样即实现了HMI数据访问与应用程序的脱离，双方仅需访问中间的共享区域即可。OPC UA即扮演这样的角色。

Mapp View

贝加莱的mapp View即按照“SoC”的思想所设计，mapp View的架构如下图:

图3-mapp View的实现原理

如图3所示，mapp View是在PLC上集成OPC UA Server，然后由支持HTML5、Javascript、CSS的终端来访问，例如iPhone、iPAD、Andriod平台的智能手机，支持各种浏览器例如：IE、Google的Chrome、Apple的Safari等，包括Automation Panel、Power Panel T系列等贝加莱自主的HMI产品，均可访问控制器（PLC/PC均可）。

mapp View还提供众多的控件给用户使用

图4-mapp View也支持多点触摸的控件

图6-图5-mapp View为不同的用户不同终端提供访问能力

HMI支持更多的媒体形式啦！

OPC UA支持Web Service使得通过OPC UA来访问的底层控制器上的数据类型也可以多种多样：

（1）PDF文件：对于满足FDA Gamp认证的制药行业而言，不可篡改的PDF电子文档能够确保数据报表满足审计要求。当然，在线提供一个PDF文档作为帮助文件，对于今天基于Windows平台的Panel PC或PC已经不新鲜。

（2）动画：采用动画可以直观的反应设备的运行状态，可以提供更为简单易用的画面设计，让操作人员更为简单的理解机器的运营。

（3）视频：如果需要传播机器现场的视频，这也是可以的，当然，希望你用一个比较小的格式，免得网络带宽耗费太大。

图6-mapp View的画面设计

机器也可以有高大上的画面啦！

图7-报表功能就像IT世界的一样精美直观

易用性

提供直接登录互联网的技术方式；

无需网络开发的专业知识，mapp View是自动化工程师有力直观的HMI开发工具；

100%借力网络标准化，可以在任何输出设备上完美显示内容；

所有GUI功能封装在功能块中，动动鼠标就能完成配置；

内容和设计完全分开，最大成都满足客户的定制需求；

机器控制器和HMI应用完全分开，可重复使用和修改HMI软件或单独GUI部件；

降低维护费用，提高整体质量。

mapp View举例：韩国Woojin的HMI画面设计

图8-基于mapp View开发的注塑机HMI画面

基于mapp View开发的韩国Woojin的注塑机HMI画面，采用了精致的基于Web风格的画面，并采用了OPC UA来访问控制器的模式，可以实现非常便利的画面适应力。

关于贝加莱

贝加莱是一个总部位于奥地利并拥有遍布全球分支机构的创新驱动型自动化企业，2017年7月，贝加莱成为ABB集团的一个业务单元。作为全球工业自动化领域的领导者，贝加莱融合了前沿技术与先进的工程能力，为各个产业客户提供机器与工厂自动化、运动控制、HMI以及集成安全技术的完整解决方案。通过工业物联网通信标准如OPC UA、POWERLINK和openSAFETY以及贝加莱强大的Automation Studio软件开发环境，贝加莱不断重新定义自动化工程的未来。贝加莱保持持续的创新精神，为客户提供更为简化以及超出预期的工业自动化领域前沿技术与方案。更多信息请访问:http://www.br-automation.com