Sérhver stjórnað rafmagns- eða vélræn vél hefur manna-vélarviðmót (HMI) í formi hnappa, stangir eða snertiskjám. Á háu stigi hefur HMI þrjá grunnþætti: aðföng, framleiðsla og eitthvað til að takast á við umbreytingarnar á milli þeirra tveggja.
Þegar við förum inn í greinina 4. 0 er þetta líkan að verða aðeins flóknara. Hönnuðir eru að bæta við myndrænu notendaviðmótum (GUI), fara frá líkamlegum til sýndarhnappana á GUI, fjölga verkefnum sem HMI getur framkvæmt og jafnvel sýna frammistöðu endurgjöf í lokuðum lykkjukerfum.
Almennar kröfur HMI örgjörva HMI geta verið með ýmsar kröfur um innbyggða örgjörva, allt eftir fyrirhugaðri notkunarnotkun þeirra. Það eru fjögur stig af afköstum HMI: inngangsstig, grunn-, miðstig og hágæða.
HMIS inngangsstig eru með mjög grunn notendaviðmót. Úttakskjárinn er venjulega fjórðungur myndbandsritunar (QVGA), allt að 320 x 240, og hefur lágmarks 2D grafík. Þessir HMI eru ætlaðir til kostnaðarviðkvæmra forrita sem þurfa aðeins grunnatriði stjórnunarviðmóts. Hönnuðir geta notað viðnáms snertiskjái hér vegna þess að þær eru hagkvæmari en rafrýmd snertiskjáir.
Ekki aðeins eru viðnám snertiskjáa ódýrari en rafrýmd snertiskjáir, heldur getur BOM kostnaðurinn einnig verið lægri vegna þess að sumir örgjörvar geta innfæddir viðnáms snertiskjáir, en rafrýmd snertingar þurfa stundum utanaðkomandi íhluti. Þessi tegund af HMI hentar best fyrir lítinn árangurs örgjörva (<300 MHz) or microcontrollers that support resistive touchscreens.
Grunn HMI Bæta við bættri skjáupplausn og betra notendaviðmóti en inngangsstig HMI. Grunn HMI mun hafa snertiskjá-og sem er viðnám og skjáupplausn upp í framlengda grafík fylki (XGA) (1.024 X 768) til að bæta notendaupplifun. Slíkir örgjörvar, sem eru nauðsynlegir, fer eftir nauðsynlegum afköstum á frammistöðu sviðsins (300 MHz til 800 MHz) og geta notið góðs af 2D grafík gaspedalum.
HMI á miðjum sviði spegla nánar dæmigerða GUI sem notendur geta haft samskipti við daglega. HMI á miðjum sviði eru með 2D grafík, sýna upplausnir allt að XGA (1.024 X 768), innihalda fleiri stjórntæki en grunnflokkurinn og í sumum tilvikum jafnvel kynna áþreifanlegar eða hljóðrænar endurgjöf. Þessir eiginleikar bæta notendaupplifunina mjög. Fyrir HMI á miðjum sviði verður örgjörvinn að innihalda grafík hröðun, frammistöðu á miðjum sviði (600 MHz til 1 GHz) og grafíkasafn til að hjálpa til við að byggja upp GUI.
High-end HMIs are naturally multimedia-rich. They require high-end SoCs with high-definition video support, 2D and 3D graphics gas pedals, and high-performance processors (multi-core and >1 GHz), sem getur haft mjög hag af DSP-flísum til að hjálpa til við að flýta fyrir hljóð- og myndbandsvinnslu. Að auki þurfa hágæða HMI oft örgjörva sem geta séð um margar háupplausnar skjáútgang og HTML5. Eitt dæmi er Sitara örgjörva fjölskyldan byggð á handleggsbark-A Core, sem veitir sveigjanleika sem þarf til að þróa einn vettvang fyrir inngangsstig í hágæða HMI og styður iðnaðaráreiðanleika.
Þú getur fundið HMI í heimilistækjum, sjálfsalum, byggingar sjálfvirkni eins og eldvarnarplötum eða lyftum og rafknúnum hleðslustöðvum; Hins vegar er ein algengasta notkun iðnaðar HMI í sjálfvirkni verksmiðjunnar.
HMIS í sjálfvirkni kerfum verksmiðjunnar í sjálfvirkni verksmiðju, HMIS Connect Machine rekstraraðilum við stjórnunaraðgerðir, venjulega forritanlegir rökstýringar (PLCS), sem stjórna skynjara, stýrivélum og vélum á verksmiðjugólfinu. Þessar umsóknir setja ýmsar kröfur til örgjörva í HMI, þar með talið þörf fyrir iðnaðarsamskiptahæfileika, áreiðanleika iðnaðarstigs og öryggiseiginleika.
Staðalinn í iðnaðarsamskiptum hefur ekki ákvarðandi eiginleika sem krafist er fyrir sjálfvirkni iðnaðar. Þetta er þar sem samskiptareglur sem hannaðar eru fyrir iðnaðarsamskipti koma við sögu. Iðnaðar Ethernet samskiptareglur gera kleift að rauntíma, ákvarðandi samskipti sem þarf á milli mismunandi gerða endtækja í stjórnkerfi.
Meira en tylft mismunandi samskiptareglur hafa verið búnar til fyrir iðnaðar Ethernet. Að vinna úr þessum samskiptareglum í HMI krefst örgjörva, FPGA eða ASIC. Í mörgum tilvikum mun HMI hafa gestgjafa örgjörva og sérstakan ASIC eða FPGA sem keyrir eina samskiptareglu.
Sem valkostur við FPGA eða ASIC eru samþættar lausnir sem geta þjónað sem iðnaðar Ethernet umsóknarvinnsluaðili og samskiptavél; Þessar lausnir geta jafnvel verið útvíkkaðar til að styðja við margar samskiptareglur.
Multi-protocol stuðningur í HMIS bætir miklum þörf fyrir sveigjanleika í iðnaði 4. 0, þar sem stjórnkerfi í snjöllum verksmiðjum eru oft bútasaumur af mismunandi lausnum sem keyra mismunandi samskiptareglur. Með multi-protocol stuðningi getur HMI virkað sem hlið milli mismunandi samskiptareglna.
Í flestum tilvikum starfa plöntur í iðnaði allan sólarhringinn árið um kring. Og aðstæður geta verið breytilegar frá frostmarki til sjóðandi hitastigs, allt eftir því hvað plöntan framleiðir. HMI í plöntunni verður að geta staðist þessar aðstæður, og svo verða örgjörvarnir í henni. Það eykur þörfina fyrir iðnaðarstig örgjörva í sjálfvirkni verksmiðju HMI.
Örgjörvar í iðnaðargráðu verða að geta staðist breitt svið hitastigs, venjulega -40 gráðu í 105 gráðu. Að auki þarf langan tíma vinnutíma verksmiðjubúnaðar umfangsmikla líftíma tækisins. Ein mælikvarði sem notaður er til að mæla líftíma tækisins er krafturinn (POH), sem er fjöldi klukkustunda sem það er hægt að knýja og keyra rétt. Örgjörvar með breitt hitastigssvið og POH meira en 88, 000 geta í raun keyrt í meira en 10 ár. Flestir iðnaðar HMI þurfa að mæta að lágmarki 100, 000 POH.
Öryggi Þrátt fyrir að HMI og restin af stjórnkerfinu séu venjulega stillt á innra Ethernet net einangrað frá aðal internetinu, þá er samt möguleiki á því að illgjarn aðila sem er aðgreina eða breyta samskiptum milli HMI og restarinnar af kerfinu. Til að hjálpa til við að stöðva óæskileg truflun, samþætta innbyggðir örgjörvar oft dulmálsgaspedalana til að dulkóða gögn. Secure Boot er annar vinsæll öryggisvalkostur sem getur hjálpað til við að vernda hugverk HMI framleiðanda.
Aðrir HMI þættir vegna þess að HMI er fyrst og fremst notendaviðmót, það þarfnast notkunar á háu stigi stýrikerfis (OS) vinsælum stýrikerfum fyrir HMI, með Windows CE, Android og Linux Windows CE hefur verið vinsælt fyrir HMI af mörgum árum, sérstaklega í sjálfvirkni verksmiðjunnar, en Android og Linux fá athygli af mörgum árum. Windows CE hefur verið vinsæll í HMI í mörg ár, sérstaklega í sjálfvirkni verksmiðjunnar, en Android og Linux hafa vakið athygli af ýmsum ástæðum.
Í fyrsta lagi eru Android og Linux opinn stýrikerfi, sem þýðir að þeim er frjálst að hrinda í framkvæmd. Að auki, vegna þess að þeir eru opinn uppspretta, er stórt samfélag sem styður hugbúnaðinn og veitir sýnishornskóða fyrir hvert stýrikerfi.
Android er vinsæll í kerfum þar sem mikill fjöldi notenda mun hafa samskipti við HMI, svo sem í sjálfsalar eða tækjum. Android er nú þegar vinsæll á lófatölvumarkaði, þannig að námsferillinn er lágmarkaður fyrir nýliða til HMI sem kunna þegar að þekkja stýrikerfið.
Í sjálfvirkni verksmiðjunnar hefur Linux orðið líklegt val vegna þess að það er víða viðurkennt sem stöðugt, áreiðanlegt og öruggt. Margir iðnaðar HMI þurfa ekki alla þá eiginleika sem fylgja Android. Aftur á móti styður Linux einnig ramma eins og QT og Open Graphics Library (OpenGL), sem hjálpar til við að byggja upp árangursríka GUI.
Annar eiginleiki sem nýtur vinsælda í HMI er virtualization. Eins og áður hefur komið fram eru HMI almennt samþættir öðrum endatækjum eins og PLC, iðnaðar vélmenni og CNC vélum. Ein aðferð við samþættingu er að hafa aðskilda örgjörva fyrir HMI og önnur forrit, en það getur verið dýrt og þarfnast viðbótar borðrýmis.
Önnur nálgun er að nota einn fjölkjarna örgjörva, með einum kjarna tileinkað HMI og öðrum kjarna sem er tileinkaður umsókninni. Það fer eftir því hvort krafist er rauntíma, kjarna geta keyrt mismunandi stýrikerfi eins og RTO og Linux.
Til að draga saman HMIS nær yfir margs konar endanotkun á öllum afköstum, en hafa nokkra sameiginlega eiginleika, þar á meðal GUI, tengingu við stjórnkerfi og snertitengd stjórnun. Örgjörvinn verður að geta stutt að minnsta kosti þessar kröfur um inngangsstig. Grunn-, miðstig og hágæða HMI geta nýtt þessa eiginleika frekar, þar á meðal háskerpu grafík, vafra, vídeó og stuðning við fjölskjá.