HMI最新设计趋势：响应式、基于网页的多点触控

HMI软件应支持控件工程师熟悉的图形编辑器中的编程，例如微软的Visual Studio，并提供标准工具来实现CSS主题并使用API构建其它程序。本文图片来源：倍福

作者 | Daymon Thompson

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人机界面（HMI）软件应结合网页设计和控制工程的元素，为各种尺寸的工业显示器和移动设备创建有效的操作员界面。

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随着越来越多的移动设备用于管理工业运营，基于网页的人机界面（HMI）选项不断增加。基于HTML5 和JavaScript 的灵活的操作员界面，允许从坚固的工业平板电脑以及其他消费类移动设备（包括任何制造商的可穿戴设备、智能手机和平板电脑）进行访问。

最新的HMI软件的进步，提供了创建具响应式、基于网页的多点触控操作员界面，以实现直观操作的能力。尽管此软件依赖于信息技术（IT）设计标准，但从工业角度来看，它必须具有较高的可靠性。此外，这些HMI 操作和监视需要特殊连接措施的多供应商体系结构。

多年来，工程师仅将HMI 集成到工厂内部的控制面板中。当使用移动设备成为可能时，最初的界面只是对屏幕的粗略解释，并带有一些来自车间的报警和通知，工业显示器上的多点触摸功能在当时还是一个梦想。

移动优先设计策略，对于确保HMI 已为智能手机、平板电脑等设备做好准备非常重要。最重要的是，必须将HMI 视为一种响应式操作工具，而不是一系列页面。软件应充分利用移动设备的功能和易用性。

响应式HMI设计

术语“响应”在这里表示HMI 屏幕上的内容应根据屏幕的规格调整不同的布局。对于移动设备尤其如此，在较小的屏幕上显示大量文本和图形很困难。导航时，手指的精度要比计算机鼠标或键盘低得多。将HMI 设计为具有可重复使用组件和主题的动态系统，而不是每次都需要从头开始构建的静态页面，使工程师能够创建适合每个用户屏幕尺寸和设备类型的自适应界面。

这些问题应在设计阶段就开始考虑，而不是在“标准”HMI 屏幕的设计已经完成之后才去考虑。通过选择集成多点触摸功能的控制面板和平板电脑，还可以使移动触摸界面与工业显示器保持一致。在评估HMI 软件时，工程师应确保平台支持所有这些功能，不管其是工业应用还是移动屏幕。

响应式内容首先将屏幕的布局划分为多个块，这些块可以根据屏幕宽度自动重新定位。例如，四个内容块可以一次全部显示在计算机监视器或中型工业控制面板上。但是，在智能手机上，它们应彼此叠放，使用户可以在向下滚动时逐个查看。

同样，在屏幕顶部的菜单栏应自动转换为平板电脑上的下拉菜单图标，在移动界面设计中这被称为“汉堡包按钮”。这不会减少可用内容或功能的数量。相反，它使内容更容易适应所使用的硬件。这些原则是网页设计师熟悉的，但是对于控件工程师而言，它们可能并不那么明显。

熟悉的编程环境

虽然较大的公司可能拥有专门用于创建移动界面的用户体验团队，但许多工厂和机器制造商的原始设备制造商（OEM），往往都依赖控制工程师来进行这些升级。某些HMI 软件可以通过熟悉的平台（例如自动化软件）来支持编程，而不是要求工程师学习新的编程环境。

这意味着在对HMI 进行编程时，控制工程师的学习曲线更短，部分原因是通过软件可以在同一环境下管理所有机器代码和项目。图形编辑器应允许工程师使用与机器控制编程相同的工具集和编程环境来构建响应式、基于HTML5 和JavaScript 的HMI。此外，软件供应商还应提供一个带有预制接口组件的工具箱，以覆盖诸如按钮、转盘、滑块和菜单布局之类的常见元素。

拥有可重复使用的HMI 控制组件可加快设计过程。其中包括在整个系统中执行相同功能的各种按钮和报警。工程师还应该选择支持层叠样式表（CSS）主题的软件来构建新页面，而不必为每个对象创建新的样式参数。使用某些软件包，会根据主题设计生成CSS，并在后台运行以实现更快的实现。例如，报警、内容块或正文的颜色和样式会自动应用于新页面。如果特定样式需要调整或更新，则这些调整或更新将在中心位置进行并在整个平台上生效。

HMI 软件也应该是可扩展的。如果预设控件无法满足特定任务需求，则该软件应提供集成的应用程序编程接口（API）。一些HMI 软件允许用户一次性创建对象，并将其存储为HMI 软件的可重用扩展，以供将来使用。此功能使工程师能够创建他们需要的任何C ＃程序，只要有服务器连接就可以与硬件、其他API、陈旧的数据库或自定义协议进行通讯。

与物理世界的连接

移动HMI 使操作员可以通过网页浏览器和安全连接，在现场或场外完成工厂车间的任务。但是，要为多客户端、多服务器和多运行环境应用此功能，HMI 服务器必须支持强大的体系结构。某些软件支持部署在本地设备或云中的服务器。结果，客户端设备可以使用通信协议，例如OPCUA、自动化设备规范（ADS）或基于消息队列遥测传输（MQTT）上的ADS，以确保设备与服务器之间可靠、安全的数据传输。

通过数据绑定，工程师可以将HMI 中的特定控件链接到现场设备。为了避免通过多种服务器和技术进行通信所带来的问题，某些软件包通过OPC UA 将HMI上的虚拟按钮连接到可编程逻辑控制器（PLC） 中的实际功能，以此作为供应商独立性和内置安全机制的公认协议。

这些连接在树形浏览菜单中表示，该菜单允许用户浏览控制设备的内存或浏览启用OPC 设备的标签空间。尽管许多HMI 平台要求用户预先完成耗时的映射过程，但也有另外一些平台可在后台执行此功能以加快配置和编程速度。

从服务器体系结构到响应式设计，有效的移动HMI 确保工程师能够以直观的方式与实际系统进行交互。如果系统需要远程故障排除或数据访问，则此功能非常重要。移动HMI 可以使许多应用程序现代化，并可以在任何地方访问实时生产数据。由于HMI履行着至关重要的功能，因此工程师必须使用可靠的软件来设计和实现它，从而可以使控制工程师和用户获得最佳的体验。

关键概念： 

■ 移动HMI技术可以利用HTML5 和CSS 为用户创建更多的交互式界面。

■ 响应式HMI设计可以加快用户的设计过程。

■ 移动HMI允许用户在场外通过安全连接完成任务。

思考一下： 

哪些移动HMI 功能对您的工厂最有帮助？