为工业物联网做好准备

一段时间以来，工业系统架构师、集成商和机器制造商利用互联计算的进步来帮助制造设施更有效地运行。工业物联网(IIoT)的实施将工业系统连接起来，使自动化更加智能，有望进一步扩展自动化。反过来，更智能的系统带来了显著优势的潜力，如可预测的生产力，更低的运营和维护成本，以及实时数据的普遍共享，以简化流程和决策制定。

通过在功能更强大、可互操作的平台上标准化网络协议，以前碎片化和完全不同的系统变得越来越集成和互联，为工业物联网做好准备的制造设施能够对工厂控制流程和活动有更普遍的看法。通过这种扩展的可视化，用户能够与现场或基于云的企业IT系统共享各种有用的数据，使用分析使公司能够预测故障并更快地响应关键情况。避免停机时间和更好地控制制造生产可以帮助企业实现更高的利润。

一个重要的工业物联网推动者是强大的人机界面(HMI)解决方案，将工业物联网的全部潜力放在操作员的指尖。最先进的HMIs旨在提供更广泛的智能自动化流程视图，为运营商和管理层提供统一的解决方案，以增强控制，并更好地访问目前工业环境中使用的各种复杂系统。然而，正是这种复杂性加上额外的工业可靠性问题，使得选择最佳HMI变得更加关键。

工业物联网HMI解决方案的特点

工业系统设计人员努力最大限度地延长正常运行时间，在许多情况下，通常在恶劣的制造环境中实现24/7运行。为工业物联网实现的任何嵌入式平台都必须提供健壮的系统可靠性。最佳的HMI设计必须坚固耐用，几乎不需要维护，这可以在很大程度上帮助公司满足其设备投资的总拥有成本(TCO)和盈利目标。

没有移动部件的hmi不包括更容易磨损的风扇或磁盘驱动器等旋转部件，极大地降低了维护要求。运动部件容易受到冲击和振动，这可能会增加故障的风险。能源效率也很重要。使用最新处理器的hmi提供每瓦性能比，有助于最大限度地减少热量，并消除对主动风扇冷却的需求。新的人机界面设计还采用超级电容代替电池进行实时时钟备份。

此外，人机界面设计师还面临着跟上计算机技术创新速度的挑战。尽管有更快、更强大的计算机处理器、图形和通信，但在优化工业HMI设计和功能方面仍然存在一个关键的缺失环节。实现新型工业物联网生态系统的广泛自动化可视化和控制的关键是，有效的HMI系统必须无缝地提供整个生产过程的更全面的实时视图。与此同时，今天的HMIs必须满足用户对机械和应用的简单、精确控制和操作的需求——从单一访问点开始。

随着系统变得更加集成和部署需求的发展，设计灵活性也是一种要求。要使网络中的hmi具有足够的灵活性，需要使用模块化构建块方法进行设计，这种方法采用了模块上计算机的硬件体系结构。这允许工业系统设计人员消除大量硬件复杂性，并避免随着应用程序需求的变化而迁移到新的处理器或下一代存储时更改整个系统的必要性。

HMI设计的灵活性也有助于定制。现成的产品并不总是符合特定的系统需求，公司可能没有工程资源来开发量身定制的解决方案，或者只是希望他们的设计团队专注于核心竞争力，以保持在市场上的创新。在这里，基于模块化计算平台的HMI解决方案为简化定制提供了理想的解决方案。使用这种方法，可以降低开发成本，并从可升级的模块化概念中增强灵活性，这些概念还充当构建块，以促进匹配特定安装需求的定制应用程序。

满足工业物联网需求

使工业物联网成为现实的努力已经在全球范围内展开，因为企业看到了它如何真正改变工厂自动化，从而实现经济增长和竞争力增强的未来。其成功的关键在于，它定义了如何使单个设备更加智能、可管理和连接，以支持提高工作效率。

互操作性对于确保连接环境中更可预测的生产力至关重要。单个设备或系统不仅必须安全地相互连接和通信，还必须能够实时访问数据，在某些情况下，还必须能够自主运行。

兼容性依赖于开放系统来标准化连接性和必要的特性。在hmi中，这意味着所有主要的用户界面都必须遵循一个支持多触屏技术的通用概念。基于先进技术的模块化HMI触摸屏解决方案为运营商提供了他们所需的综合指挥中心，作为连接全球工厂和数据中心设施的网关。hmi提供广泛的输入/输出(I/O)功能或扩展板，以方便I/O定制，这些功能使当今的解决方案成为控制传感器和机器、连接到云或分析软件的粘合剂，从而可以更轻松、更无缝地管理工厂生产。

为了实现面向未来的互操作性，下一代hmi必须提供大量的连接选项，以满足所有自动化和工业物联网需求，包括支持无线连接、双通道、低压数据信号显示、更快的千兆以太网、USB和RS-232接口的能力。例如，支持wi - fi的hmi可以在经常拥挤的工厂车间与工厂机器和其他连接设备进行无阻碍的连接。

让工业系统为工业物联网做好准备，需要能够以统一的方法有效地处理数据，将单个设备转变为连接的智能系统。为了使整个过程更加智能，即使是在边缘的设备(提供操作技术的远程或现场设备)也必须连接到更大的网络。因此，有效的连接必须支持各种边缘设备，这些设备通常需要高处理能力和可扩展存储，以管理计算密集型数据处理应用程序和大数据分析。

整体方法的优点

触摸屏技术的集成满足了对工厂车间各个方面更统一的需求，这是目前hmi面板PC设计的主流。最普遍采用的触摸屏交互技术是电阻式触摸和投射式电容式触摸(PCAP)，这两种触摸技术可以实现多点触摸手势的灵活性(用于捏、滑动和旋转)，并具有精确的精度，即使戴上工作手套也能做到。由于PCAP技术的应用，用户可以更方便、更精确地操作机器和应用程序(无论是否戴手套)。即使部署在更恶劣的工业环境中，由于使用了金属涂层面板，PCAP也提供了更高的屏幕耐久性，这也为更清晰、更明亮的显示器提供了增强的透光性。此外，还有支持手势识别的触摸屏技术，可以实现无需触摸的直接交流。这种功能非常适合于无菌工作环境，并大大降低了错误的系统操作(参见图1)。

独立的hmi单独连接到机器或简单的开关、杠杆或按钮式设备上，不会为公司提供实现生产率巨大飞跃所需的扩展信息。当今先进的HMI解决方案适应其使用，提供了一个完整的系统，基于标准16:9宽格式的单窗格玻璃视图，横跨一个或多个生产设施显示整个生产过程。此外，它们还具有国际防护标准，如IP65，可确保防尘和防水。最新的hmi提供更大的显示屏，高达21.5英寸。同时提供跟踪和持续监控机器问题及其严重性的选项，并提供极其安全的用户访问(参见图2)。

例如，提供更全面的生产过程视图的HMIs可用于从监控和数据采集以及制造执行系统监视和控制应用程序中引入重要信息。这些先进的hmi通过将最新智能自动化应用的全部功能和生产力置于用户指尖，为工业物联网时代做好了准备。

hmi是智能自动化的推动者

智能自动化生产力的未来是可能的，有了iiot就绪的hmi，能够监控和管理高效的制造，生产流程可以在短时间内改变，停机时间最小化。可用的hmi提供了一个整体的解决方案，满足了用户对增强的设备、流程和数据的全面可视化的期望。打开制造运营和整个工业物联网生态系统的全系统和全系统观察的大门，有助于公司加速增长。

基于模块化、高可靠性技术，如灵活的模块计算机技术，最新的hmi确保减少维护，并使公司在不牺牲创新潜力的情况下最大限度地提高TCO。采用经过验证的、强大的hmi将通过克服互操作性问题来确保更智能的制造。hmi在整个制造过程中提供了全方位的连接选项，开创了效率最大化的新时代，使更有利可图的工业自动化成为可能。在一个新的机遇时代实施工业物联网编组，公司可以引入新的商业模式。它还为系统集成商和机器制造商提供了一个创新的平台，使他们的产品和服务与众不同，为自动化过程增加更大的价值，并帮助推动和确保这个重要市场的未来增长潜力。

玛丽亚·汉森工业业务部的产品经理在哪儿Kontron．她拥有瑞典隆德大学(Lund University)工程硕士学位。

本文发表于应用自动化补充的控制工程
而且设备工程．

-请参阅下面补充的其他文章。

您是否具有本内容中提到的主题的经验和专业知识?你应该考虑为我们的CFE媒体编辑团队做出贡献，并获得你和你的公司应得的认可。点击在这里开始这个过程。