升级HMI、SCADA软件的好处

人机界面、监控和数据采集(HMI/SCADA)软件的升级是控制系统生命周期的常规部分。用户可能正在迁移到新的系统平台或升级遗留的软件/硬件。可能会推动将一个不断发展的图形系统巩固为一个标准的对象库。

人们很容易去查阅记录好的管道和仪表图(p&id)或现有屏幕，并将它们作为创建新的HMI屏幕的模板。参与其中的人可能会认为，以前的东西一定已经足够好了。然而，对于使用这些图形来做出明智决策的最终用户来说，有用和可操作的数据可能被隐藏起来或不包括在内。几年前在初始系统创建期间建立的原则和指导方针在执行升级时往往已经过时。

趋势、稳定状态监控/预期值和警报通常被放置在横幅或诊断弹出窗口中。重新创造传统的设计理念需要时间。为什么不花一些额外的钱来开发一个标准，利用当前的最佳实践，将系统置于当前，并为未来的发展留有空间?

遵循HMI, SCADA设计标准

ISA101提供了设计指南，以开始创建更有效和高效的HMI标准。生成HMI风格指南和HMI工具包文档可以指导对话。完整的画面可以随着时间的推移而发展。也许可以从定义符合现代行业标准的“空中馅饼”版本开始，并在其他各方开始参与时接受变化。

与最终用户的技术会话是很好的下一步，对于了解当前系统的使用情况至关重要。定义痛点和限制将推动对话朝着创建更强大和有效的HMI方向发展。同样的人可能已经使用同一个系统几个月、几年甚至几十年了。他们知道使系统可用的怪癖、技巧和旁路。系统升级是将生活质量变更纳入设计的理想时机。

在获得现有系统的反馈时，开始演示通过ISA101设计生成的概念。维护人员将对诊断和参数数据的显示方式提出意见。运营商将会对导航和通知的结构有自己的想法。管理人员将对趋势、监视显示和报告有概念。获得最终用户的支持将使接受和实现更容易。他们会在每天使用的产品中看到自己的声音。

在此过程中，用户有机会扮演前端/前瞻性思维的开发人员角色。在创建用户界面(UI)和用户体验(UX)时，从现代软件设计中获得灵感。在创建这些灰度屏幕时，可以考虑从流行的生产力应用程序中复制一些暗模式和高对比度样式。

人机界面越像一个应用程序或网站，人们就越容易上手。考虑添加UI元素，比如导航的“汉堡菜单”或停靠横幅中的标签结构。在屏幕导航期间限制点击次数和绘制次数。这些直观和可交互的设计元素形成了一种有凝聚力的最终用户体验。

这并不是说不会有阻力。当传统的颜色、动画和导航发生变化时，终端用户总是会抱怨。明亮的绿色和红色状态指示被转换为白色和灰色。管道颜色从屏幕上消失。这些ISA101设计的基本特征一开始可能很难，但随着时间和训练，可以接受。

改进人机界面设计和过程监控

用户将发现更有效的方法来监控流程。他们不需要观察每个阀门路径或电机速度，而是可以寻找不正确、异常或不可接受的趋势:警报、超出正常范围的过程值和关键性能指标(kpi)。

isa101分层屏幕设计原则与基于p&id的图形有很大的不同。单元和子单元显示元素经常组合成令人困惑的管道、设备、过程值和控制按钮。将这些图形重新设计成更加容器化的结构可能是一个迭代过程。一次处理一个系统。

1. 首先，将现有的通用控制元素组合到设备模块中，并在单元级(第2层)显示上仅提供组合状态/控制信息。很可能内部运作并不能提供有用或可操作的信息。这使得显示更加稀疏，并允许向用户弹出异常状态。
2. 然后，在子单元级(第3层)显示上包括所有信息，因为手动操作仍然应该是可访问的。为警报和控制按钮使用自动弹出横幅，以保持屏幕的实际空间，同时提供问题的可视指示。
3. 找到丢失的东西。填充系统级(Tier 1)显示所需的信息可能不存在于传统HMI/SCADA系统中。首先考虑是什么使整个过程起作用，如小时数，当前罐容量或吞吐量。这些是前厅可以用来制定日程安排和业务决策的参数，对日常指标很有用。仪表盘类型的表盘可以为已经收集的数据带来更多的可见性。
4. 配置，操作:更深层次的分层设计一直下降到详细的第4层显示。在这里，配置和操作占据中心位置。这些“面板”已经成为流行控件元素库中的常见位置，这是有原因的。一致的可交互环境给予用户信心并减少培训和验证时间。在库之外，询问高级用户应该在HMI上修改哪些参数。在不需要PLC技术人员的情况下，让操作人员和生产主管调整工艺流程，可以缓解复杂系统带来的许多挫折。
5. 考虑硬件。在升级HMI的同时现代化硬件配置是利用分层屏幕设计的好方法。考虑专用一个监视器，它总是显示1级系统概览屏幕。这使得控制室中的任何人都可以看到流程的行为，并在进行纠正或预防操作时继续查看这些度量。多显示器工作站为操作员提供“无妥协”导航;关键的屏幕总是可以留待监视。瘦客户端硬件可以使实现经济高效。
6. 基础设施。初始设计文档的一部分应该包括系统基础结构图。拥有文档化的服务器布局和应用程序托管方案具有巨大的价值，这里可以介绍更多。花些时间来评估当前的需求以及预期的扩展。

系统基础设施优势

现代人机界面的好坏取决于它最弱的组件。花时间进行压力测试和验证安装，即使是在未经验证的行业，如特种化学品或家庭用品。然后，建立变更管理(MOC)协议。这可以是一个简单的电子表格，也可以是一个完整的文档控制过程，这取决于行业。定义控制什么(库和屏幕列表)、如何维护(风格指南和工具包)以及谁可以访问它(应用程序安全性)。MOC过程保护已验证的安装，并确保只有经过批准的更改才能将其投入生产。

在考虑到现代系统应该满足的行业标准后，HMI升级看起来令人生畏。这种变化可以产生相当大的性能红利，并且可以在时间和资源允许的情况下递增。首先尝试升级非关键系统，以清除实施障碍。在功能发生变化时，尽可能长时间地保留现有系统。在最终用户和设计师之间保持一个开放的渠道，以完善和创建一个适合所有人的系统。

本Meise是自动化工程师，Malisko工程公司Malisko是CSIA认证会员，CSIA是CFE媒体的内容合作伙伴。由Chris Vavra编辑，web内容经理，控制工程，CFE媒体，cvavra@cfemedia.com．

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关键词:人机界面(HMI)监控与数据采集(SCADA)

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