自动化应用中的嵌入式HMIS Excel

我们与手机，车辆和自动化系统互动的方式一直被作为人机界面（HMIS）。例如，使用汽车从机械（手动传输棒移位）到电气（大灯开关），以数字（触摸屏导航控制）的多年来，HMI已经进行了进展。数字系统似乎是HMI的最高演变，并且有几种方法可以实现这些类型的接口。

对于当今的工业自动化系统，用户通常有两种安装在工厂地板上的数字HMIS选项。它们可以选择专用的HMI，也称为嵌入式HMI，为目的而构建。或者，它们可以选择运行更多通用操作系统（OSS）和基于IPC的HMI应用程序的标准或工业PC（IPCS）。

由于PCS非常常见，因此许多人可能认为IPC解决方案是最佳选择，因为嵌入式HMIS比基于IPC的HMIS更少。然而，嵌入式HMIS可以执行IPC HMI的几乎所有相同的功能，具有较低的净操作成本，较小的外形和更容易的可维护性。以下是在嵌入或基于IPC的HMI之间进行决定时需要考虑的一些要点。

HMI Evolution.

第一台自动化HMIS是简单且物理的导频设备，如按钮，开关，灯和针仪。这些允许的运算符启动自动化系统的输入并获取状态的输出指示。一些设备，例如选择器开关，提供输入和输出能力。许多用户欣赏用作人机接口的这些面板安装设备的立即响应和触觉反馈。

数字HMI是一个很大的进步。用户可以将一个更大的控制和指示灯密度更大，进入一个接口显示，仅占适度的占地面积。可以通过软件更新配置，而且它比重新加工和重新加速物理控制面板更容易（图1）。

早期数字HMIS是特定的特定任务嵌入式系统，只能能够进行特定和有限的操作技术（OT）任务，他们设计用于执行，从计算的角度来看，使它们高度高效和轻量级。

随着个人电脑(以及后来的ipc和移动设备)和通用信息技术(IT)操作系统(OSs)一起出现，供应商创造了在这些系统上运行的HMI软件。基于ipc的人机界面在性能、功能和外观上迅速超越了嵌入式人机界面。然而，这些功能是有代价的。

使用基于IPC的HMI的原因

由于大规模的商业应用，pc和它们坚固的IPC对手获得了功能和降低了成本。个人电脑用作个人健康信息系统的主要好处包括:

• 快速更新的高性能处理器
• 慷慨的记忆
• 大存储
• 许多有线和无线连接选项
• 可修复的基于组件的设计
• 能够托管更高级别的功能软件，如数据库和分析
• OT人员可以选择许多HMI软件包
• 改进了与IT系统的集成。

那么，有什么理由不喜欢基于ipc的人机界面的全面灵活性呢?在大多数情况下，特别是对于中型设备或较小的机器，使用IPC HMI的整个生命周期成本超过嵌入式HMI的成本。在许多情况下，对于工业HMI来说，ipc功能过于丰富，导致成本和复杂性上升。

复杂性表现在硬件、操作系统和软件管理方面。

基于pc的硬件是模块化和经济的，但不太适合严格的工业使用。ipc是为目标环境构建的，但这种专门化意味着硬件比办公室级pc更贵。

问题的另一部分是操作系统，用户必须仔细管理和更新。虽然嵌入式人机界面无法避免性能和安全更新的需求，但基于pc的平台更容易受到攻击，因此必须不断更新以维护网络安全。

IPC HMIS的好处是用户可以选择几十个HMI应用程序，套房和相关软件产品，如历史学家，报告包等。用户可以创建自己的自定义编码应用程序。但是，软件选项的多样性在最终用户介绍了互操作性的负担，并跟上许可成本和要求并更新软件。IPC可以为有吸引力的HMI构成基础。它可能在安装时运行多年，但它更有可能需要持续的支持和更新。

用户还必须考虑其显示需求。许多IPC是需要单独的面板安装显示器的独立框。虽然这意味着用户可以混合和匹配所需的确切部件，但它会在安装方面创造更多的努力。保持显示的一致面板切口大小对于任何HMI的未来可维护性是一个很大的关注。

对于这些和其他原因，考虑IPC HMI的人应该看看嵌入式HMI选项。

嵌入式人机界面作为功能的“恰到好处”选择

在确定最佳类型的HMI时，所需的标签数和显示数量的应用程序的大小可以是主要因素。对于中等尺寸和下方的许多类型的设备和流程，嵌入式HMI提供了正确的功能级别。

虽然嵌入式人机界面可能会使用一些基于商业的计算元素，但它们的硬件设计是为角色量身定制的，能够适应与工业应用相关的温度和其他环境因素。嵌入式操作系统不需要使用耗用大量资源的通用操作系统，而只需要承载HMI功能，这需要更少的处理能力和内存。

嵌入式HMIS通常可以在框中开始工作。它们的一体化触摸屏外形尺寸易于使用，呈现比IPC的HMI组件更少的故障点，并为维护架子上的备用。它们可以快速部署，无论是新项目还是替换现有系统的单位（图2）。

从以下几个角度来看，嵌入式人机界面也具有良好的经济意义:

• 专用，有时免费，基于PC的软件开发环境更容易设置
• 包括运行时软件
• 完整的产品定价通常小于IPC Plus软件许可
• 紧凑且鲁棒的设计更适合安装和维护
• 独立配置不太可能需要系统更新
• 替换整个单元比基于ipc的解决方案更快。

HMI平台用于基于详细的功能集竞争。今天的HMIS是非常成熟的，并且在基于基本功能时，IPC基于和嵌入式HMIS存在很多交叉。这两种类型都可以：

• 与许多类型的目标设备进行通信
• 支持各种工业协议
• 配置有标签
• 提供丰富的图形物体
• 提供动画选项。

在某些情况下，成熟度导致了简化。例如，与较旧的HMI设计相关的广泛动画已经失控，在很大程度上通过简化的高性能HMI设计原则替换，大多数HMI可以实现。

嵌入式HMI被视为本地在工厂展示中最佳技术选择，而基于IPC的基于IPC的最佳技术选择可以被认为是更好的适合较大的应用，例如监控系统。两种类型的HMI都可以与一个或多个控制器通信，尽管最常嵌入的HMI用于只与一个本地控制器连接。

与HMI进行远程连接

远程连接是选择HMI平台时的另一个技术考虑因素。很可能总是需要一些本地和控制室的人机界面。然而，随着移动设备硬件、无线网络、轻量级通信协议、云连接以及虚拟专用网络(VPN)提供的安全性的发展，许多终端用户都倾向于使用移动人机界面。

基于IPC和嵌入式HMIS可以支持移动设备，并且在此时既不需要本地显示。这可以称为跑步“无头”。如果未插入监视器，许多IPC已经无头，并且现在有一些嵌入式HMIS以无头配置提供。或者，可以使用无头嵌入式HMI来驱动单独的触摸屏或大格式显示器，就像IPC一样（图3）。

当HMIS稍微少少

毫无疑问，基于ipc的HMI平台是非常强大的。对于复杂的控制场景、大型系统和高级自动化任务，如历史化、数据库管理、广泛的配方处理等，IPC HMI可能是首选的解决方案。用户可以混合和匹配各种各样的硬件和软件产品，并根据需要配置它们。

然而，今天的嵌入式HMI平台提供了全面的功能，通常接近IPC HMI。它们具有所有最常见的HMI可视化功能，还提供其他服务，如数据、事件和警报日志记录。嵌入式人机界面可在恶劣的现场条件下安装，并提供一个易于配置、快速部署和易于维护的平台。

更先进的功能，如内置，云连接的远程连接使嵌入式HMIS对许多应用程序更具吸引力。

即使在这个强大的PC平台时代，设计师也应该仔细考虑下一个工业人机界面应用程序所需的功能，并审查初始和维持成本，以确定嵌入式人机界面是否最适合下一个项目。

比尔•德恩，技术营销经理，自动化程度。Chris Vavra编辑，助理编辑器， 控制工程，CFE媒体， cvavra@cfemedia.com.。

更多的答案

关键词:人机界面，HMI，嵌入式PC

考虑一下这一点

有什么好处可以嵌入HMIS带给您的厂房？