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高效工程组态成就高效自动化

人机界面的设计过程可分为以下几个步骤：

3.1 创建系统功能的外部模型设计模型主要是考虑软件的数据结构、总体结构和过程性描述，界面设计一般只作为附属品，只有对用户的情况（包括年龄、性别、心理情况、文化程度、个性、种族背景等）有所了解，才能设计出有效的用户界面；根据终端用户对未来系统的假想(简称系统假想）设计用户模型，最终使之与系统实现后得到的系统映象（系统的外部特征）相吻合，用户才能对系统感到满意并能有效的使用它；建立用户模型时要充分考虑系统假想给出的信息，系统映象必须准确地反映系统的语法和语义信息。总之，只有了解用户、了解任务才能设计出好的人机界面。

3.2 确定为完成此系统功能人和计算机应分别完成的任务

任务分析有两种途径。一种是从实际出发，通过对原有处于手工或半手工状态下的应用系统的剖析，将其映射为在人机界面上执行的一组类似的任务；另一种是通过研究系统的需求规格说明，导出一组与用户模型和系统假想相协调的用户任务。

逐步求精和面向对象分析等技术同样适用于任务分析。逐步求精技术可把任务不断划分为子任务，直至对每个任务的要求都十分清楚；而采用面向对象分析技术可识别出与应用有关的所有客观的对象以及与对象关联的动作。

3.3 考虑界面设计中的典型问题

设计任何一个机界面，一般必须考虑系统响应时间、用户求助机制、错误信息处理和命令方式四个方面。系统响应时间过长是交互式系统中用户抱怨最多的问题，除了响应时间的绝对长短外，用户对不同命令在响应时间上的差别亦很在意，若过于悬殊用户将难以接受；用户求助机制宜采用集成式，避免叠加式系统导致用户求助某项指南而不得不浏览大量无关信息；错误和警告信息必须选用用户明了、含义准确的术语描述，同时还应尽可能提供一些有关错误恢复的建议。此外，显示出错信息时，若再辅以听觉（铃声）、视觉（专用颜色）刺激，则效果更佳；命令方式最好是菜单与键盘命令并存，供用户选用。

3.4 借助CASE工具构造界面原型，并真正实现设计模型软件模型一旦确定，即可构造一个软件原形，此时仅有用户界面部分，此原形交用户评审，根据反馈意见修改后再交给用户评审，直至与用户模型和系统假想一致为止。一般可借助于用户界面工具箱作。

1. 人机界面产品的定义

连接可编程序控制器（PLC）、变频器、直流调速器、仪表等工业控制设备，利用显示屏显示，通过输入单元（如触摸屏、键盘、鼠标等）写入工作参数或输入操作命令，实现人与机器信息交互的数字设备，由硬件和软件两部分组成。HMI为英文Human-Machine Interface的缩写。

2. 人机界面（HMI）产品的组成及工作原理

人机界面产品由硬件和软件两部分组成，硬件部分包括处理器、显示单元、输入单元、通讯接口、数据存贮单元等，其中处理器的性能决定了HMI产品的性能高低，是HMI的核心单元。根据HMI的产品等级不同，处理器可分别选用8位、16位、32位的处理器。HMI软件一般分为两部分，即运行于HMI硬件中的系统软件和运行于PC机Windows操作系统下的画面组态软件（如JB－HMI画面组态软件）。使用者都必须先使用HMI的画面组态软件制作“工程文件”，再通过PC机和HMI 产品的串行通讯口，把编制好的“工程文件”下载到HMI的处理器中运行。

3. 人机界面产品的基本功能及选型指标

基本功能：

设备工作状态显示，如指示灯、按钮、文字、图形、曲线等；

数据、文字输入操作，打印输出；

生产配方存储，设备生产数据记录；

简单的逻辑和数值运算；

可连接多种工业控制设备组网。

选型指标：

显示屏尺寸及色彩，分辨率；

HMI的处理器速度性能；

输入方式：触摸屏或薄膜键盘；

画面存贮容量，注意厂商标注的容量单位是字节（byte）、还是位（bit）；

通讯口种类及数量，是否支持打印功能。

4. 人机界面产品分类

薄膜键输入的HMI，显示尺寸小于5.7?，画面组态软件免费，属初级产品。如POP－HMI 小型人机界面；

触摸屏输入的HMI，显示屏尺寸为5.7?～12.1?，画面组态软件免费，属中级产品；

基于平板PC计算机的、多种通讯口的、高性能HMI，显示尺寸大于10.4?，画面组态软件收费，属高端产品。

5. 人机界面的使用方法

明确监控任务要求，选择适合的HMI产品；

在PC机上用画面组态软件编辑“工程文件”；

测试并保存已编辑好的“工程文件” ；

PC机连接HMI硬件，下载“工程文件”到HMI中；

连接HMI和工业控制器（如PLC、仪表等），实现人机交互。

今天人类的生活片刻也离不开机器。与机器的和平共处比任何时候都更显重要。而要做到这一点，人与机器的交流必须通畅无阻。设计最精巧的人机界面装置能够让人根本感觉不到是它赋予了人巨大的力量－此时人与机器的界线彻底消融，人与技术合为一体。以下是10种产品被专家们认为是s世纪最伟大的人机界面装置。

扩音器 折叠

扩音器的问世使得人们不仅在乘坐地铁或去郊外远足时能够欣赏自己喜爱的音乐和广播节目，而且还能聆听以电子手段保存下来的早已与世长辞的人的声音以及大自然中根本不存在的种种奇妙声音。在电影院里，扩音器所营造的声的世界将观众们带入一个想象的世界。扩音器亦是本世纪所有具有个性魅力的公众人物与大众沟通的重要工具。

扩音器是1915年发明的，从那以后一代又一代的技术人员为它的完善做出了不懈的努力。今天，随着录音设备和存储技术的飞速发展，用美国著名扩音设备生产企业Bose公司研究员威廉·R·舒特的话说，扩音器“反而成为家庭音响系统中最薄弱的一环”。他说：每当我在家中欣赏音乐的时候，根本没有办法做到想象自己是坐在音乐厅里。扩音技术还做不到这一点，原因何在，尚不得而知。

按键式电话 折叠

按键式电话业务是美国电话电报公司在1963年11月正式开通的。几乎所有初次接触按键式电话的人都认为它远胜于转盘式电话。贝尔实验室的研究人员为使这种新产品为人们所接纳，真可谓绞尽脑汁。他们实验了16种按键排列方式，交叉式的，圆盘式的，不一而足。他们还在电话机的大小、形状、按键的间距、弹性甚至与手指尖接触的部位的外形上作了大量的文章。

节省拨号时间只是按键式电话的设计初衷之一，实际上从一开始技术专家就抱着一个把新式电话机设计成一种遥控数据输入设备的目的。正是从这一设计思想出发，研究人员在1968年又在键盘上增加了“*”键和“#”键。虽然研究人员的部分设计思想－如通过电话机来控制家用电器的开关－迄今尚未实现，但是按键式电话毕竟开创了语音数据通信的新时代。

方向盘 折叠

最初的汽车是用舵来控制驾驶的。舵不能说不好，但是它会把汽车行驶中产生的剧烈振动传导给驾驶者，增加其控制方向的难度。当发动机被改为安装在车头部位之后，由于重量的增加，驾驶员根本没有办法再用车舵来驾驶汽车了。方向盘这种新设计便应运而生，它在驾驶员与车轮之间引入的齿轮系统操作灵活，很好地隔绝了来自道路的剧烈振动。不仅如此，好的方向盘系统还能为驾驶者带来一种与道路亲密无间的感受。

但是最初设计方向盘的人没有能够预见到在汽车车速越来越快的今天，一旦发生车祸，方向盘却成了造成驾驶员丧命的罪魁祸首。五十年代，不带方向盘的概念型汽车相继问世，可是消费者对这种汽车一点也不感兴趣。毕竟，没有方向盘的汽车根本就不成其为汽车。

磁卡 折叠

今天在许多场合我们都会用到磁卡，如在食堂就餐，在商场购物，乘公共汽车，打电话，进入管制区域等等，不一而足。在西方，人们遗失了钱包之后，往往担心的不是钱包里的***，而是各种用途的磁卡。

70年代早期，带有磁条的信用卡在美国问世，极大的提高了信用卡购物时的验证效率，一下子便受到零售商的青睐。美国的信用卡行业因此进入一个高速增长期。有人问，目前陆陆续续问世的各种“智能卡”会不会取代磁卡呢？专家认为暂时是不会的。他们指出，芯片型的智能卡只适用于某些特定的领域，与磁卡并不发生冲突，更何况取代磁卡的终端设备投放代价高昂，谁也不会愿意这么做的。

交通指挥灯 折叠

交通指挥灯是非裔美国人加莱特·摩根在1923年发明的。此前，铁路交通已经使用自动转换的灯光信号有一段时间了。但是由于火车是按固定的时刻表以单列方式运行的，而且火车要停下来不是很容易，因此铁路上使用的信号只有一种命令：通行。公路交通的红绿灯则不一样，它的职责在很大程度上是要告诉汽车司机把车辆停下来。

开车的人谁也不愿意看到停车信号。美国夏威夷大学心理学家詹姆斯指出，人有一种将刹车和油门与自尊相互联系的倾向。他说：驾车者看到黄灯亮时，心里便暗暗作好加速的准备。如果此时红灯亮了，马上就会产生一种失望的感觉。他把交叉路口称作“心理动力区”。如果他的理论成立的话，这个区域在佛罗伊德心理学理论中应该是属于超我（supere go）而非本能（id）的范畴。

新式的红绿灯能将闯红灯的人拍照下来。犯事的司机不久就会收到罚款单。有的红绿灯还具备监测车辆行驶速度的功能。

遥控器 折叠

据说，遥控器的开发源于人们对于电视商业广告的反感。美国顶峰公司（Zenith）的总裁尤其痛恨电视节目频频被广告打断的现象。在他的领导下，顶峰公司在1950年开发出了世界上第一个遥控器。这个遥控器是有线的。顶峰公司再接再厉，在1955年又研制了世界上第一个使用光学传感器的无线遥控器，后来又发明了超声波遥控器。红外线遥控器则是到了八十年代初才问世。这时遥控器的价格变得非常低廉，谁都能买得起。今天遥控器已经成为家电产品的标准配置，市场上销售的99%的电视机和100%的录像机都配置有它。对了伴着遥控器长大的一代人来说，手持遥控器从一个频道换到另一个频道正是电视给他们带来的欢乐之一。

阴极射线管 折叠

阴极射线管（CRT）是德国物理学家布劳恩（Kari Ferdinand Braun）发明的，1897年被用于一台示波器中首次与世人见面。但CRT得到广泛应用则是在电视机出现以后。电视出现于本世纪20年代，到了50年代在西方得到全面普及，如今电视更是无所不在。据统计，美国人平均每天要观看7个小时的电视。

当然，看电视是一种被动接受。但是当CRT显示器上显示出的是一幅计算机的操作界面，情况就大不相同了。我们可以与之互动、交流，此时显示器便成为我们可以加以利用的一种手段。随着互联网的蓬勃兴起，许多人患上了“上网成瘾症”，这种社会现象从一个侧面充分反映出今天越来越多的人宁愿坐在CRT的面前，而不愿意做其他任何事情。

液晶显示器 折叠

电视机和计算机屏幕可向人们展示容量庞大的可视信息。然而它们拥有一个共同的缺点：体积太大。因为它们都需要一个阴极射线管作显示器。液晶显示器的发明使得人们可以将显示器携带在身边。

虽然液晶早在1888年就已经被奥地利植物学家Frederich Reinitzer所发现，但是人们直到1977年才将其用作显示用途。当时Hoffmann-La Roche发明了“螺旋向列液晶显示器”并申请了专利。这种显示器现在被普遍用于计算器和电子手表。80年代，每个像素都由一个晶体管控制的有源矩阵液晶显示器研制成功，有力地推动了笔记本电脑、微型电视机和便携式DVD播放机的发展。

虽然液晶显示器还存在显示速度慢和视角受限等技术缺陷，但是技术专家指出，以薄、平著称的液晶显示器5年内必将淘汰目前普遍使用的又笨又重又占位置的CRT显示器。

鼠标/图形用户界面 折叠

道格拉斯·恩格尔巴特在60年代发明了鼠标和图形用户界面。他曾这样说过：“我当初发明鼠标的时候，几乎谁也不相信人们会愿意坐在计算机显示器跟前进行在线操作。”

但是，鼠标和图形用户界面在70年代在施乐公司的帕罗奥尔托研究中心（PARC）的努力下得到了进一步的完善，80年代在苹果公司的努力下，它终于完成了走向大众的进程。至此，显示在计算机屏幕上的内容在可视性方面大大改善，人们再也不用象从前一样需要记忆计算机文件的名称和路径。由于图形用户界面减轻电脑操作者的记忆负担以及提供了一个良好的视觉空间环境，计算机终于发展成为一种工作场所。美国学者史迪文·约翰逊在《界面设计》一书中盛赞恩格尔巴特的发明“为普及数字化革命所作出的巨大贡献是其他任何在软件上所取得的进步所不能比拟的。”

条形码扫描器 折叠

1992年2月，美国前总统乔治·布什获赠一个用于超级市场的条形码扫描器。据说，布什当时说了句：“ 这东西真是奇特！”但是请注意，令布什感到惊叹不已的并不是这种早在1974年就已经问世的扫描技术。他感叹的是当时他手中拿的那种新式扫描器居然能够扫描被撕成7张碎片的条形码。

条码扫描器第一次实际应用是在美国俄亥俄州特洛伊市的马什超级市场，扫描的是10小包一袋的口香糖。此前，条码扫描器经过了一个漫长的开发过程。扫描器对商家最初的吸引力是它的扫描结果非常准确。但是激光能够读取大量信息，包括所售商品的类型、时间和组合。如今，零售商存储的数据量以兆兆位计，对每笔交易都要进行记录，这些信息都将返回给分销商。条形码大大提高了供应链的通信效率，以至于有些商店要在商品销售以后才付款。

简介 折叠

人机交互、人机互动（Human-Computer Interface，简写HCI，又称用户界面或使用者界面）：是一门研究系统与用户之间的互动关系的学问。系统可以是各种各样的机器，也可以是计算机化的系统和软件。人机交互界面通常是指用户可见的部分。用户通过人机交互界面与系统交流，并进行操作。小如收音机的播放按键，大至飞机上的仪表板、或是发电厂的控制室。

人机交互（Human-Computer Interaction，简写HCI）：是研究关于设计、评价和实现供人们使用的交互计算系统以及有关这些现象进行研究的科学。

人机交互与人机界面是两个有着紧密联系而又不尽相同的概念。

人机交互与人机界面的关系 折叠

人机交互是指人与机器的交互，本质上是人与计算机的交互。或者从更广泛的角度理解：人机交互是指人与含有计算机的机器的交互。具体来说，人机交互用户与含有计算机机器之间的双向通信，以一定的符号和

液晶屏被用作人机界面显示器

动作来实现，如击键，移动鼠标，显示屏幕上的符号/图形等。这个过程包括几个子过程：识别交互对象-理解交互对象-把握对象情态-信息适应与反馈等；而人机界面是指用户与含有计算机的机器系统之间的通信媒体或手段，是人机双向信息交互的支持软件和硬件。这里界面定义为通信的媒体或手段，它的物化体现是有关的支持

软件和硬件，如带有鼠标的图形显示终端等。

交互是人与机-环境作用关系/状况的一种描述。界面是人与机-环境发生交互关系的具体表达形式。交互是实现信息传达的情境刻画，而界面是实现交互的手段。在交互设计子系统中，交互是内容/灵魂，界面是形式/肉体；然而在大的产品设计系统中，交互和界面，都只是解决人机关系的一种手段，不是最终目的，其最终目的是解决和满足人的需求。

交互设计是从属于产品系统的，是对成功的产品设计的一种强有力的支持与完善。

如果利用系统论的观点，交互设计是从属于产品设计系统的子系统。

1、 EVIEW

EVIEW人机产品是中国最早最专业的工业级人机界面品牌之一，自2002年进入中国大陆市场以来，以其专业的品质、卓越的性能、合理的价格得到了市场的最大认可，产品销量及市场占有率居同行业之首，EVIEW品牌曾被业界权威媒体工控网评为“工控TOP10”第一名、美国Control Engineering杂志评选的“中国最有影响的人机界面品牌”第一名、年度“最佳人机界面产品”奖。

2、MCGS 昆仑通态

公司自成立以来一直以“做神州工控先锋，创民族软件精华”为奋斗目标，积极开拓，勇于进取，不断的推出优秀的工控组态软件及硬件产品。公司先后推出了MCGS通用版、MCGS网络版、MCGS嵌入版等各种功能的组态软件。到目前为止，产品遍布环保、石油、航天、制药、煤矿、水处理、电力、化工、冶金、矿山、运输、机械、食品等几十个行业。2002年8月，公司推出了mcgsTpc系列嵌入式HMI（人机界面）产品，形成了从7寸、10.2寸、10.4寸、12.1寸到15寸完整的HMI（人机界面）产品系列，为用户提供了全方位的解决方案。

3、HMITECH 纵横科技

纵横科技始终以HMI人机界面产品应用和研究开发为重点，以提供软硬一体化系统级解决方案为核心。基于高可靠嵌入式PC-based 工业自动化先进核心技术，融合PC-based eAutomation和传统PLC产品应用优势，不断的为专属行业客户群提供最佳系统级解决方案和技术服务，打造全球HMI人机界面领导品牌，并以业界领先的软硬一体化系统级解决方案赢得客户的信赖。产品均通过ISO国际质量管理体系认证，被中国自动化经营管理论坛评选为2010（第九届）自动化年度专家样板工程。

4、 Noasin科技

北京诺亚信科技有限公司是一家整合工业计算机技术、嵌入式系统和自动化应用的高新技术企业，立志成为中国领先的工业计算机和HMI硬件平台制造商。北京诺亚信科技有限公司坚持以产品创新、卓越品质和优质服务为宗旨，开发多样化的产品和模块化的工业计算机应用平台。

5、福州维控

维控作为国内第一家提出“可定制化的人机界面”口号，一直在不断努力，为客户打造最切合自身需求的人机界面产品，维控除了提供通用的人机界面产品与服务，也为有特殊需求的客户定制各种特种用途的人机界面

6、深圳显控

全球首家开发成功安卓HMI，运用到工业现场。公司以其强劲的创新能力与技术优势立足于工控行业，主要产品有SA和SK系列人机界面，IPC系列工业平板电脑，目前已拥有八项软件著作权和六项实用新型专利，拥有100%自主知识产权，并为第一家推出全球最小的3.5吋人机界面的公司。为了满足日益复杂而苛刻的工业环境需求，我们的精英研发团队致力于产品创新，以创造最好的用户体验，帮助用户提高生产率、效率和灵活性。

目前中国人机界面市场的发展现状　　

有专家指出，中国是全球人机界面需求量最大的市场，但却不是全球人机界面产品销售额最高的市场，这说明，低端人机界面用户在中国占有很大的份额。近些年来民族品牌的迅速发展，采取低价格等策略，正在大举进攻低端市场，在国内已经占据了低端市场的优势地位，赢得了广大用户的认可。国际品牌也在逐渐研发其经济型产品，以抢占低端市场的份额。因此，由于在低端市场的稳扎稳打，国内的人机界面厂商整体业绩呈现出快速增长的状态。

人机界面不再是单纯的显示和控制　　

目前国内的自动化产业，一些原本不用人机界面的行业，现在也开始使用人机界面了，这说明人机界面已经成为客户体验的不可缺少的一部分，人机界面的用户界面能更好地反映出设备和流程的状态，并通过视觉和触摸的效果，带给客户更直观的感受。

昆仑通态的人机界面产品也叫做工控机，因为它已经具备了工控机的功能，甚至比工控机更强，它综合了从软件到硬件，从显示到CPU核心部件，以及工控机的操作系统，包括工业以太网的接口。因此，我们所说的人机界面是工控机的另一种体现形式，而不仅限于显示和控制，也能更好地为客户提供综合的解决方案。

国产人机界面厂商仍需努力