المعرفة العامة لواجهة الإنسان والآلة للمبتدئين هي أول من يفهم المعرفة، يتكون المنتج من جزأين، الأجهزة والبرامج، الجزء المادي للمعالج، وحدات العرض، وحدات الإدخال، واجهات الاتصال، وحدات تخزين البيانات، إلخ. ينقسم برنامج واجهة الإنسان والآلة بشكل عام إلى جزأين، أي التشغيل في أجهزة واجهة الإنسان والآلة في برنامج النظام والتشغيل على الكمبيوتر الشخصي ضمن برنامج تكوين الشاشة لنظام التشغيل Windows. توفر هذه المقالة مقدمة مفصلة لـ 10 معارف عامة عن واجهة الإنسان والآلة.
واجهة الإنسان والآلة (التفاعل بين الإنسان والآلة، HMI باختصار)
المصطلحات المستخدمة بشكل شائع: شاشة تعمل باللمس، HMI، واجهة الآلة البشرية
الوظائف الأساسية لمنتجات واجهة الإنسان والآلة ومؤشرات الاختيار
(1) الوظائف الأساسية:
عرض حالة عمل المعدات، مثل المؤشر، الزر، النص، الرسومات، المنحنيات، وما إلى ذلك؛ البيانات، عملية إدخال النص، الطباعة؛
تخزين صيغة الإنتاج، وسجلات بيانات إنتاج المعدات؛
العمليات المنطقية والعددية البسيطة؛
يمكن توصيله بمجموعة متنوعة من شبكات معدات التحكم الصناعية.
(2) مؤشرات الاختيار:
حجم الشاشة واللون والدقة؛
أداء سرعة المعالج لـ HMI؛
طريقة الإدخال - شاشة تعمل باللمس أو لوحة مفاتيح غشائية؛
سعة تخزين الشاشة - وحدة السعة هي البايت أو البت؛
نوع وعدد منافذ الاتصال، وما إذا كان سيتم دعم وظيفة الطباعة، وما إلى ذلك.
(3) تصنيف المنتج:
المنتجات الأساسية: نوع إدخال مفتاح الغشاء، حجم العرض عادة أقل من ست بوصات
المنتجات الوسيطة: نوع الإدخال شاشة تعمل باللمس، وحجم العرض عادة أكبر من ست بوصات.
المنتجات المتقدمة: نوع إدخال الكمبيوتر، وحجم العرض عادة ما يكون أكبر من عشرة بوصات.
الاستخدام الروتيني لخطوات واجهة الإنسان والآلة
(1) تحديد متطلبات مهام المراقبة واختيار منتجات HMI المناسبة؛
(2) قم بتحرير "ملف المشروع" باستخدام برنامج تكوين الشاشة على جهاز الكمبيوتر؛
(3) اختبار وحفظ "ملف المشروع" المحرر؛
(4) جهاز الكمبيوتر المتصل بأجهزة HMI، قم بتنزيل "ملف المشروع" إلى HMI؛
(5) ربط واجهة الإنسان والآلة مع وحدات التحكم الصناعية (مثل PLC والأجهزة وما إلى ذلك) لتحقيق التفاعل بين الإنسان والحاسوب.
ما هو الفرق بين واجهة الإنسان والآلة (HMI) وما يشار إليه عادة باسم "شاشة اللمس"؟
بالمعنى الدقيق للكلمة، يختلف الاثنان اختلافًا جوهريًا. نظرًا لأن "شاشة اللمس" هي مجرد واجهة بين الإنسان والآلة، يمكن استخدام المنتجات في الجزء المادي، وهي بديل لجزء الماوس ولوحة المفاتيح من حيث الوظيفة، مثبتة في الجزء الأمامي من شاشة جهاز الإدخال.
منتج واجهة الإنسان والآلة هو نوع من معدات التفاعل بين الإنسان والآلة التي تحتوي على أجهزة وبرامج. في الصناعة، غالبًا ما يستخدم الأشخاص وظيفة الإدخال باللمس في منتجات واجهة الإنسان والآلة والتي تسمى "شاشة اللمس"، لكن هذا ليس علميًا.
ما هو الفرق بين HMI وبرامج التكوين؟
منتجات واجهة الإنسان والآلة، والتي تسمى غالبًا "شاشة تعمل باللمس"، بما في ذلك أجهزة HMI وبرامج تكوين الشاشة الخاصة المقابلة، بشكل عام، تستخدم الشركات المصنعة المختلفة لأجهزة HMI برامج تكوين شاشة مختلفة، والمتصلة بالأنواع الرئيسية من المعدات هي PLC.
يتم تشغيل برنامج التكوين على منصة أجهزة الكمبيوتر الشخصي، ونظام التشغيل Windows تحت منتجات برامج الأدوات الشائعة، ويمكن أيضًا تكوين أجهزة التحكم في الكمبيوتر الشخصي أو الصناعية من منتجات HMI؛ يدعم برنامج التكوين العام مجموعة واسعة جدًا من الأجهزة، مثل مجموعة متنوعة من أجهزة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة، ولوحات الكمبيوتر الشخصي، والعدادات، والمحولات، والوحدات النمطية وغيرها من الأجهزة، وبسبب منصة أجهزة الكمبيوتر الشخصي ذات الأداء القوي (الاستجابة بشكل أساسي للسرعة وسعة التخزين)، فإن وظيفة برنامج التكوين العام أقوى أيضًا، وهو مناسب لنظام المراقبة واسع النطاق.
هل يوجد نظام تشغيل في منتج HMI؟
يحتوي أي منتج HMI على جزء برنامج النظام، حيث يعمل برنامج النظام في معالج HMI، والذي يدعم وظيفة تعدد المهام، ويجب أن يكون هناك نظام تشغيل صغير في المعالج لإدارة تشغيل برنامج النظام. تستخدم منتجات HMI عالية الأداء المستندة إلى أجهزة الكمبيوتر اللوحية بشكل عام أنظمة التشغيل المضمنة الشائعة WinCE وLinux وغيرها.
هل يمكن توصيل HMI فقط بـ PLC؟
ليس الأمر كذلك. تم تصميم منتجات HMI لحل مشكلة تفاعل الإنسان والحاسوب PLC، ولكن مع تطور تكنولوجيا الكمبيوتر وتكنولوجيا الدوائر الرقمية، تم تجهيز العديد من أجهزة التحكم الصناعية بقدرات الاتصال التسلسلي، لذلك طالما أن هناك قدرات اتصال تسلسلية لمعدات التحكم الصناعية، مثل محولات التردد، ووحدات التحكم في سرعة التيار المستمر، وأجهزة التحكم في درجة الحرارة، يمكن توصيل وحدة الاستحواذ الرقمية بمنتجات HMI لتحقيق وظيفة التفاعل بين الإنسان والحاسوب.
هل يمكن توصيل أجهزة HMI بأجهزة أخرى فقط عبر منافذ الاتصال التسلسلي القياسية؟
ليس الأمر كذلك. ومع ذلك، مع تطور تكنولوجيا الكمبيوتر والدوائر الرقمية، أصبحت قدرة واجهة منتجات HMI أقوى وأقوى. بالإضافة إلى واجهة الاتصال التسلسلية التقليدية (RS232، RS422 / RS485)، تحتوي العديد من منتجات واجهة الإنسان والآلة على منفذ شبكة ومنفذ موازٍ ومنفذ USB وواجهات بيانات أخرى، ويمكن توصيلها بمنفذ شبكة ومنفذ موازٍ ومنفذ USB وواجهات أخرى لمعدات التحكم الصناعية لتحقيق تفاعل المعدات بين الإنسان والآلة.
هل صحيح أن الأجهزة ذات القدرة على الاتصال يمكن توصيلها دائمًا بمنتجات HMI؟
يجب أن يكون الأمر كذلك. نظرًا لأن منتجات HMI الشائعة توفر عددًا كبيرًا من برامج تشغيل اتصالات الأجهزة الشائعة الاستخدام للاختيار من بينها؛ بشكل عام، طالما أن برنامج تكوين شاشة HMI لتحديد وتوصيل الجهاز المقابل لبرنامج تشغيل الاتصالات، يمكنك إكمال اتصال HMI والجهاز. إذا لم يكن برنامج تكوين منتج HMI المحدد يحتوي على برنامج تشغيل الاتصالات للجهاز المتصل، فيمكن للمستخدم إبلاغ الشركة المصنعة لمنتج HMI بنوع منفذ الاتصال ومحتوى البروتوكول للجهاز المتصل، وطلب من الشركة المصنعة لـ HMI تجميع برنامج تشغيل الاتصالات للجهاز.
هل يمكن لجهاز كمبيوتر مزود بشاشة الاتصال مباشرة مع PLC للقيام بوظيفة HMI؟
بالطبع. ومع ذلك، يجب أيضًا برمجة الكمبيوتر الشخصي باستخدام برنامج التكوين المناسب حتى يصبح الكمبيوتر الشخصي منتجًا حقيقيًا من نوع HMI.
ما هو اتجاه التطوير المستقبلي لـ HMI؟
مع تطور الدوائر الرقمية وتكنولوجيا الكمبيوتر، فإن مستقبل منتجات HMI في وظيفة التقسيم العالي والمتوسط والمنخفض سيكون أقل وضوحًا، وستكون وظائف HMI أكثر ثراءً؛ ستكون منتجات HMI مقاس 5.7 بوصة فوق شاشة ملونة بالكامل، وستكون عمر الشاشة أطول.
بسبب انخفاض تكلفة أجهزة الكمبيوتر، فإن منتجات HMI ستكون أجهزة كمبيوتر ذات شاشة مسطحة لأجهزة HMI للمنتجات الراقية، لأن هذه المنتجات الراقية في سرعة المعالج، وسعة التخزين، ونوع وعدد واجهات الاتصال، وقدرات الشبكات، ومشاركة موارد البرامج لها ميزة أكبر في الاتجاه المستقبلي لتطوير منتجات HMI. بالطبع، منتجات HMI ذات الحجم الصغير (حجم الشاشة أقل من 5.7 بوصة)، بسبب مزاياها في الحجم والسعر، مع مزيد من تعزيز وظائفها (مثل زيادة وظيفة الإدخال والإخراج)، سيتم استخدامها على نطاق واسع في الآلات والمعدات الصغيرة لتطبيقات التفاعل بين الإنسان والحاسوب.
بعض الصناعات الميكانيكية، مثل أدوات الآلات، وآلات النسيج، والمعدات الإلكترونية وغيرها من الصناعات، تم تطويرها في البلاد لعقود من الزمن، وتنتمي نسبيًا إلى صناعة أكثر نضجًا، وعلى المدى الطويل، توجد هذه الصناعات أيضًا في الطلب على ترقية المعدات. في عملية الترقية هذه، صحيح أنه سيكون هناك بعض الشركات الصغيرة، وقد تم القضاء على استخدام المنتجات المنخفضة الجودة نسبيًا، ولكن هناك أيضًا العديد من الشركات في عملية تجديد المعدات، وسيتم إعادة تحديد الطلب للبحث عن أولئك القادرين على تلبية خطط التطوير الخاصة بهم، لمساعدتهم على تحسين إنتاجيتهم الخاصة من موردي المعدات.
في ضوء هذا الطلب، سيتغير مستقبل واجهة الإنسان والآلة من حيث الشكل والمفاهيم والتطبيقات والجوانب الأخرى للتغيير، مما سيؤدي إلى تغيير في التكنولوجيا الأساسية لآلات التحكم الصناعية. بشكل عام، فإن اتجاه التطوير المستقبلي لواجهة الإنسان والآلة هو ستة تحديثات: تضمين المنصة، وتأميم العلامة التجارية، وذكاء المعدات، وأسلوب الواجهة، وشبكة الاتصالات وتوفير الطاقة وحماية البيئة.