人机界面:工业物联网宇宙中心

关于人机界面(HMI)是什么以及它能做什么的描述正在发生变化。工业人机界面过去一直被附加在一个专有的控制系统上，作为监控控制和数据采集(SCADA)系统的一部分，提供机器或多个系统状态的乏味的视觉表示，现在正在转变为一种更容易识别的东西。

从终极界面(Internet浏览器)中学习，开发人员正在利用HTML5、JavaScript和CSS等基于web的开发技术来构建可定制的界面，这些界面可以从智能设备中提取信息，甚至添加上下文，提供更多的商业价值。

在工业物联网(IIoT)时代，“人机界面成为任何想要消费它的人的信息中心，提供新的见解，使我们能够从它驱动新的想法、流程或服务，”Benson houghland说光电子的22．人机界面不再仅仅是进入系统的窗口，“它正在成为一种有意义的数据交流方式。”

这与过去的HMI/SCADA工具截然不同，后者的设计目的是向单个操作员提供范围狭窄的固定信息(如与仪器相关的警报)，作为一种管理工厂车间特定流程的方式。人机界面的未来是作为一个响应性和可移动的数据聚合器，允许基于位置的信息以各种格式被许多用户使用。

人机界面不再是界面，而是体验。“智能手机、平板电脑或个人电脑都具有提供沉浸式人机交互体验的基本元素，”霍兰德说。

事实上，人机界面的开发人员正专注于我们随身携带的智能手机形式的直观界面。当然，还有云技术，未来大多数人机界面数据可能会被更多的人获取。

Opto 22的用于工业物联网或自动化应用程序的groov EPIC具有高分辨率触摸屏和用于设备独立的HMI的groov View。

采用iPhone-easy HMI

像Scott Nelson这样的人，他在霍尼韦尔开始了他的职业生涯，在炼油厂花了很多时间为操作人员进行人机界面可用性设计，将人机界面转变为适应性强的网页设计是软件发展的下一个合乎逻辑的步骤。

“用户希望它像iPhone一样简单，”尼尔森说，他现在是谷歌的首席产品官数码网络国际，提供物联网连接产品和服务。“可用性正在成为一个必须拥有的东西。”

格雷格·菲尔布鲁克，人机界面产品经理AutomationDirect对此表示赞同。“移动设备一直是用户期望背后的驱动因素，”他说。“这一代人是在智能手机和平板电脑的陪伴下成长起来的，现在他们正在进入工程领域，他们希望只需轻轻一按就能获得数据。这就是为什么我们看到用户从互联网上收集数据并将其共享给其他数据库的期望呈指数级增长的原因，所有这些数据都来自人机界面本身。”

因此，AutomationDirect是一个直接经销商，但也提供自己的可编程逻辑控制器(plc)和操作界面，有一个苹果和安卓设备的远程HMI应用程序，允许远程连接到HMI。客户也要求与其他业务系统以及云共享信息，这意味着用户对网络连接、速度和安全的期望也在提高。

纳尔逊说，可用性和安全性——这两个曾经截然相反的概念——在人机交互的新时代必须统一起来。“我们正在寻找两方面兼顾的方法。”

Digi构建的设备可以与传感器交谈，它还提供设备管理功能，方便数据进入物联网堆栈和边缘。尼尔森说:“我们告诉设备将数据发送到哪里，配置和配对到不同的网络。”“设备管理就是我们所说的栈中的四分卫。”

虽然Digi产品的重点是连接，但关键是互操作性和在系统之间传递信息的能力，包括专有的人机界面。Digi通过api实现这一点，这是至关重要的，因为制造商想要监控的东西正在发生变化。例如，Digi正在开发一款用于动物饲料分发的自动化应用程序。

尼尔森说:“我们从工厂一直到动物，以便客户了解整个系统，包括动物的健康状况。”“我们知道如何在多个阶段移动数据……我们有能力向他们提供他们需要的数据。”

工业平台和物联网战略与创新总监Michal Postula表示，实现新类型数据的移动性和可访问性也意味着工作流程将内置更多的智能Aveva，该公司为资产和运营生命周期提供工程和工业软件。他说:“病情管理和人工智能将发挥作用。”然后，当收到警报时，它将不是一个SCADA图形，而是一个更浓缩的自然文本和简单的文本，以帮助分类。这将是一种更自然、更舒适的体验，帮助用户做出正确的决定。”

下一代人机界面的作用是处理不同类型的输入、设备和协议，并使其具有意义。“我们才刚刚起步，”波斯特拉说。“可能还需要10年时间才能弄清楚。”

倍福的TwinCAT人机界面是一款基于HTML5和JavaScript的基于网络的工具，可以对使用的每个操作系统、浏览器和设备做出响应。

十年后的事和现在的事

一些公司正在探索人机交互技术的下一步发展方向。

今年4月,Beckhoff自动化宣布在全球推出TwinCAT人机界面产品。TwinCAT软件已经有20多年的历史了，它可以将兼容的PC变成多plc系统的实时控制器。但这是该公司首次进入人机界面市场。

“我们认为很多公司的人机界面都很棒，”贝克霍夫北美产品经理达蒙•汤普森(Daymon Thompson)在解释该公司过去拒绝进入人机界面业务的原因时说。“但对于基于网络的东西，我们认为，这就是未来。我们觉得我们可以在这里做一些独特的事情。”

Beckhoff开创了下一代人机界面的先锋性方法，将其直接集成到Microsoft Visual Studio中，这样就无需编程，使用TwinCAT人机界面图形编辑器就可以轻松处理配置。基于HTML5和JavaScript, HMI能够适应各种操作系统、浏览器或设备。该体系结构使开发多客户端、多服务器和多运行时概念的本地面板显示应用程序成为可能，混合了标准控件和自定义设计。

汤普森说:“我们推出了基于HTML5和JavaScript的TwinCAT人机界面，我们知道未来它不会只存在于个人电脑或机器上。”事实上，贝克霍夫曾为客户做过一个演示，在云端的一个虚拟机上使用HMI从多个地点提取数据。HMI运行在微软Azure上，充当着聚合世界各地数据的枢纽。不同的控制器可以使用MQTT在web上传输数据，HMI会消耗这些数据。因此，HMI基本上使用适当的安全凭据订阅所需的数据类型。

汤普森很快指出，尽管未来的人机界面将使用现代工具和技术，但它仍然需要本地的外观和感觉作为操作界面。本地并不一定意味着它将连接到机器上——它可以在网络上，聚合和分发数据到它需要去的地方。他说:“未来的人机界面将是一个软件，为不同的人设计不同的屏幕。”

罗克韦尔自动化使用瘦客户机方法解决这个问题。它的ThinManager产品提供了一种分配视觉显示的方式。虽然内容是集中管理的，但精简的工作流可以分发到终端，如瘦客户机、移动平板电脑或PC。

Rockwell公司的ThinManager营销主管Tom Jordan说:“ThinManager使人机界面的分发和使用更加可行，更容易处理。”他说，内容可以根据用户的角色和他们在设施中的位置来传递，也可以根据设备和用户、内容和位置标准来传递。它也是一种基于位置的移动设备。例如，扫描QR码，只能在ThinManager平台设置的有效位置访问内容。换句话说，仅仅访问网络是不足以接收内容的;您必须是授权环境中的授权用户。

归纳自动化点火8包括透视模块，这是一个可视化系统，可以构建SCADA、人机界面和为移动设备优化的报警系统。

更多的数据，更少的干扰

归纳自动化是基于人机界面应该是——而且将会是——一个高度分布式、灵活且安全的应用程序的理论。今年9月，这家集SCADA、HMI、制造执行系统(MES)和工业物联网应用于一体的平台提供商发布了其新版本的软件Ignition 8。

点火装置8计划在2月份发布，用于处理更大的系统——容纳无限标签许可模式——并加强了安全性。此外，鉴于制造商生活在一个移动世界，Ignition 8使人机界面能够访问手机上的一切。

感应自动化公司销售工程联合总监特拉维斯•考克斯表示:“对我们来说，Ignition 8的一个主要部分是一个名为Perspective的模块，这是一个新的可视化系统，可以让某人(使用)Ignition开发应用程序，并将其交付给浏览器。”利用HTML5、CSS和JavaScript，“它有点像一个新的虚拟机，运行他们正在构建的应用程序。”

在消费者的世界里，有一条新的Facebook消息会在你的手机上弹出，提醒你，工厂的警报也可以利用手机的功能，包括推送通知、GPS、条形码扫描和摄像头。考克斯说:“我们正在带来网络的全部力量。”“这对我们来说是一次重要的释放，因为我们正在打破更多的障碍，让人们获得数据，当然，是在安全的前提下。”

归纳自动化为用户和合作伙伴提供了一个开发工具包。Opto 22拥有其groov Edge可编程工业控制器(EPIC)，使用该工具包直接将点火边缘嵌入控制器。明年，Opto 22将增加在groov EPIC LCD触摸屏上直接查看透视屏幕的能力。它还本机支持MQTT和Sparkplug，这意味着它可以自动发布其连接的设备和标记，以便Ignition可以在SCADA级别使用来自这些设备的数据。

groov EPIC产品系列包括可视化软件，称为groov View，通过从内置的gadget库中拖放，可以轻松构建独特的操作界面。视图可以通过智能手机、平板电脑、笔记本电脑和电脑访问，使用户可以在任何地方监控设备。

这是关于用更少的钱做更多的事情。“这改变了游戏规则，”霍兰德说。“当然，在一个知道如何运行系统并保持其运行的行业中，知道如何运行系统并保持其运行的人员正在减少，用更少的钱做更多的事情意味着拥有远程能力。”

结论:人机界面的角色正在改变。曾经是机器控制专用连接的机器正在成为一款全面的工业物联网电源应用。Aveva的Postula说，很快“人机界面的作用将是大脑，它知道如何理解即将涌入的大量数据。”