開放式 HMI 展示強勁增幅

    全球開放式 HMI 市場正迅猛增長。根據(jù) IMS Research 的報告，2003 年 HMI 市場的價值約為 4880萬 美元，預計到 2008 年將上升到 1.513 億美元，復合年增長率 (CAGR) 可達 25.4%。其中，美洲和 EMEA 地區(qū) HMI 市場的增長率預測分別為 26.7% 和 20.7%。
開放式 HMI 是使用開放式操作系統(tǒng)（一般為 Windows CE）的人機界面。近來提供此類產(chǎn)品的公司不斷增多，市面上的產(chǎn)品也隨之豐富起來，再加上行銷層次的提高，用戶對開放式 HMI 的認識將繼續(xù)得到培養(yǎng)和深化。增長率的預測受到這些因素的很大影響。開放式 HMI 填補了傳統(tǒng)的專用 HMI 產(chǎn)品和完全開放的工業(yè)平板電腦之間的市場缺口。開放式HMI 的功能性和靈活性優(yōu)于傳統(tǒng)的 HMI，而成本低于工業(yè)電腦。


    開放式 HMI 使用戶能夠針對特定應用對產(chǎn)品進行配置，方法是訪問操作系統(tǒng)并按需要進行調(diào)整。這些產(chǎn)品還采用改良的數(shù)據(jù)處理方式和標準的接口/通訊，可以提供某些比傳統(tǒng)HMI 更先進的功能。

    多數(shù)制造商認為開放式 HMI 將開辟新的應用，盡管它們也將“吞噬”一些當前 HMI 的銷售。某些專業(yè)生產(chǎn) HMI的制造商甚至確信，到 2008 年，開放式 HMI 將占據(jù)其出貨量的一半，幾乎完全取代較大屏幕產(chǎn)品的銷售。

    前景雖然喜人，但用戶必須在產(chǎn)品的配置上投入時間和精力。許多用戶仍偏愛傳統(tǒng)的HMI，其嵌入式操作系統(tǒng)可以提供更具即插即用性的解決方案。正是這一點制約了開放式 HMI 的發(fā)展?jié)摿Α?br />
    如今，要作出合理的決定，及時掌握準確的信息比以往任何時候都要關(guān)鍵。這些要求提升了 HMI 所扮演角色的重要性。流程已經(jīng)變得越來越多層化，對設(shè)備和工廠功能性的需求也持續(xù)上升。操作員是其中的核心力量。他們必須及時掌握信息和知識，盡可能作出最好的決定。高效的 HMI 能夠使他們做到這一點。對 HMI 的每次創(chuàng)新我們的目標都是化繁為簡。我們打造 HMI 技術(shù)的未來并將它轉(zhuǎn)化為前沿的解決方案。

    如今的 HMI 已遠不僅是生產(chǎn)現(xiàn)場的圖形化表示，已經(jīng)成長為跨越自動化系統(tǒng)和 IT 系統(tǒng)的橋梁。展望未來，我們有理由相信，HMI 將繼續(xù)吸納新技術(shù)，在 e-Manufacturing 中發(fā)揮更大的作用。

    HMI 的現(xiàn)狀

    要緊跟不斷演變的市場需求，HMI 系統(tǒng)必須轉(zhuǎn)變模式，由僅僅通過機器整合操作員轉(zhuǎn)變?yōu)檎蠈嶋H的生產(chǎn)流程本身。要成為一個整合平臺，HMI 必須與生產(chǎn)現(xiàn)場多家供貨商的控制系統(tǒng)相整合，其中包括來自各個供貨商的 PC 控制系統(tǒng)。整合現(xiàn)場控制系統(tǒng)是 HMI 的一個主要應用領(lǐng)域。提供 PLC 控制系統(tǒng)的 HMI 經(jīng)銷商可以將單獨的系統(tǒng)組件緊密地整合在一起（HMI、梯形邏輯等），以此提升配置效率，同時減少開發(fā)錯誤。

    通過 OPC（用于過程控制的 OLE ）等標準整合到多元化的現(xiàn)場控制性系統(tǒng)后，混合 HMI 和第三方控制器所帶來的連接不確定性得到了最大程度的降低。對于數(shù)據(jù)的移動和表達，HMI 采用了 Microsoft 標準。如今的 HMI 都構(gòu)建在開放式數(shù)據(jù)庫上，很多 HMI 通過 ODBC（開放式數(shù)據(jù)庫連接）訪問數(shù)據(jù)。HMI 可以方便地與 MS Excel、MS Word、MS Access 等辦公室軟件共享數(shù)據(jù)，分別用于報表、嵌入式幫助文檔以及配方系統(tǒng)等。

    隨著 HMI 不斷得到新的應用并且重要性越趨顯著，這些系統(tǒng)有望實現(xiàn) 24/7 不間斷運行，等待時間可以降至最低甚至為零。這就要求采用客戶機-服務(wù)器架構(gòu)，其中 HMI 必須作為服務(wù)器而且其后端數(shù)據(jù)庫必須支持冗余。HMI 必須能夠自動切換客戶機和工廠控制系統(tǒng)的冗余通訊，在某些應用中還必須支持冗余控制器的自動切換。

    當前 HMI 系統(tǒng)的任務(wù)是獲取生產(chǎn)現(xiàn)場的信息然后遞交到?jīng)Q策者手中，因此信息的交換成為重中之重。IT 業(yè)內(nèi)標準網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和拓撲的使用，結(jié)合自動化中的開放式 HMI 系統(tǒng)，可以稱得上是天作之合。

    如今的 HMI 提供 web 技術(shù)，這些技術(shù)不但加入了本地操作員安全系統(tǒng)，也具備了遠程 Internet 防火墻安全性。

    通過使用 web 技術(shù)，實時的流程描繪使制造商的流程專家能夠遠程排除生產(chǎn)過程的故障。這可以保證系統(tǒng)故障得以更快速地準確解決。

    HMI 的將來

    HMI 系統(tǒng)演變過程的下一個階段將向 e-Manufacturing 邁進，重點在制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)。對 HMI 的要求不是執(zhí)行 MES 或企業(yè)資源規(guī)劃 (ERP) 應用程序，而是要求它整合到這些應用程序中。近期對 HMI 的要求是將其應用程序的某些部分轉(zhuǎn)化為較小的嵌入式設(shè)備，將 HMI 擴展到完全可分布的企業(yè)解決方案，并通過無線通訊更好地支持公司的移動職員。

    HMI 系統(tǒng)一直以來都與其操作系統(tǒng) Windows 并肩發(fā)展。因此，將 HMI 構(gòu)建在下一代的 Microsoft .NETFramework 上是完全可以設(shè)想的。其實 .NET Framework 上已經(jīng)構(gòu)建了一個子集，專門解決 HMI 領(lǐng)域的問題。

    .NET Compact Framework

    .NET Compact Framework 是一個獨立于硬件的程序運行環(huán)境，適用于受資源限制的電腦設(shè)備。這些設(shè)備包括移動電話、個人數(shù)據(jù)助理 (PDA)、機頂盒以及用戶定制的嵌入式裝置。.NET Compact Framework 支持 .NET Framework類庫的一個子集，并將壯大為包含專門為 .NET Compact Framework 設(shè)計的類。從本質(zhì)上講，HMI 面板在這里是一個不帶鍵盤并且連接到工業(yè)設(shè)備或 PLC 的 Handheld PC Pro 設(shè)備。工程師們可以利用 .NET Compact
Framework 的功能通過使用 Visual Studio .NET 的擴展在臺式計算機中開發(fā)應用程序，并將開發(fā)結(jié)果下載到嵌入式設(shè)備中。這些工程師可以使用 C#、VB .NET 等高級語言，而不一定要用梯形邏輯編程。此外 .NET CompactFramework 還使設(shè)備能夠訪問后端服務(wù)器和 web 服務(wù)器，使工廠的管理更加靈活。

    工廠自動化基礎(chǔ)設(shè)施的安裝和維護目前還是一件很令人頭痛的事情。支持通用即插即用的 Windows CE .NET 將使自動安裝成為現(xiàn)實。它可以自動檢測新設(shè)備并進行注冊，也可以自動檢測出有故障的設(shè)備。

    總結(jié)

    有一點是不容置疑的，隨著能夠滿足制造商需要的新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，人機界面系統(tǒng)將繼續(xù)向前發(fā)展，未來的工業(yè)應用將因此獲得更多的價值。