自动化、HMI 和 OIT 接口的开发

HMI 和其他操作员界面设备专为在恶劣环境中工作而设计，并将传统界面的最佳元素与现代商用技术相结合。

工业机器和过程自动化系统必须监控条件、向设备发出命令并协调控制。开发人员通过结合广泛的工业自动化技术来实现这些功能，例如传感器和仪器、输入/输出 (I/O) 模块和数字控制。然而，即使是最先进的机器也不能自行运行，这意味着必须为自动化系统提供某种形式的操作员界面。

允许操作员与自动化系统通信的电子设备被称为 人机界面 (HMI)......有时可以调用内置于计算平台而非 PC 中的更专业的设备 操作员接口终端 (OIT)。

出于多种原因，将 HMI 和 OIT 终端集成到自动化系统中至关重要。它们提供的接口选项比简单的面板单元多得多，如果需要进行更改，通常可以以较低的成本对 HMI 或 OIT 进行重新配置或重新编程。

然而，操作员界面的这种扩展功能仍然存在一些缺点，并且增加了 HMI 的成本并使其维护复杂化。为克服这些缺点，最新的 HMI 设计采用经过验证的传统解决方案，采用最新的商用技术。

传统 HMI 和 OIT 终端的弱点

第一代 HMI 和 OIT 旨在让用户启动和停止设备、了解系统操作并进行更改。

多年来，不断增加报警和事件记录、历史数据存储和趋势分析等功能。 HMI和OIT终端配置可以复制和保存，在原有设备损坏或故障时可以相对快速地部署新设备。

随着网络功能的改进，尤其是以太网和 Wi-Fi，HMI 不再需要安装在靠近资源的地方。多个HMI可以安装在合适的位置，例如控制室、汽车和办公室。

这些 HMI 以及 OIT 终端与有线面板相比具有许多优点，但它们也有一些缺点。

示例包括以下内容：

• 特殊硬件和软件施加的限制，
• 初始成本高，
• 持续的维护和保养成本，
• 许可证管理的复杂性和成本，
• 技术人员和操作员的昂贵培训，
• 集成多个平台的复杂性，
• 落后的技术。

操作员界面终端，通常是临时的和封闭的系统，正在迅速被更开放的替代方案所取代。所有图片均由 Opto 22 提供

专门的 OIT 终端可能会使用特殊的硬件和软件。制造商提供这些设备以在相对独立的设计中提供对管理系统接口的充分控制。

由于这些设备是专门为工业市场设计的，因此它们无法获得通常用于消费电子产品的商业利益，因此在价格/质量比方面更加昂贵。然而，它们传统上是为工业环境设计的，提供了实用且可靠的解决方案。

由于更先进的基于 PC 的 HMI 的可用性，与以前的解决方案相比，该设备被认为物有所值，并为用户提供了灵活性和连接性。然而，缺点之一是对持续服务和维护的需求增加。

用户现在期望完美的图形、频繁的免费更新以及对操作系统和设备应用程序的改进。

先进的消费电子产品促使最终用户依赖于所有类型设备上的多媒体和直观的 HMI，这些设备具有方便的移动访问权限。 Groov Edge 插件专为以太网和 USB 连接而设计，使开发人员能够为自动化设备和物联网 (IoT) 创建连接和数据驱动的应用程序。

然而，工业市场的创新速度有所放缓，因为它与规模大​​得多的消费市场相比相对较小——更不用说比高端个人电子市场保守得多了。

新的人机界面技术

最新一代 HMI 通过采用商业技术、结合和构建前几代 HMI 和 OIT 终端的最佳功能，解决了这些缺点中的每一个。

可能的好处：

开源技术：理想情况下，现代 HMI 将传统 OIT 终端的可靠性和易用性与基于 PC 的 HMI 的性能和成本相结合。

如果硬件平台基于不需要任何购置成本或许可费用的开源实时操作系统（例如 Linux），则这种组合是可能的。

占地面积小、可热插拔的组件可以使该平台易于操作。精心设计的硬件使其即使在恶劣的工业环境中也能使用，同时提供 PC 级性能。

可用配置：定制是可能的，但不是必需的，因为现代 HMI 设备包括满足大多数需求的内置标准功能。

用于 HMI 配置的 PC 软件价格实惠，并且不需要任何许可费用限制。最终用户可以专注于在最合适的地方使用 HMI，而不必担心标记或运行时限制。

易用性：一组开发选项使新开发人员可以轻松访问高级 HMI 以构建基本应用程序，但可以完全扩展以供经验丰富的程序员开发自己的应用程序，并提供对 shell 的额外安全访问。

原始设备制造商通常需要这种灵活性来使用 C/C++、Python 和其他语言对面向机器的算法甚至自定义算法进行编程。

集成显示器和灵活的端口：一些设备上可用的集成显示器对于许多应用程序来说已经足够 HMI，尽管 HDMI 连接允许在需要时使用更大的本地屏幕。此外，多个以太网和 USB 端口以及 I/O 模块可以轻松连接到任何操作系统设备或系统。

网络和云连接：当用户使用网络和云连接时，现代 HMI 可以提供更多功能。数据可以在数据库和系统之间安全地共享，HMI 可视化可以扩展到任何授权的计算机或移动设备。可以托管 Web 浏览器.

移动设备：移动性是现代 HMI 的另一个关键要素。安装和配置基本单元后，任何移动设备都可以安全连接并成为另一个人机界面，为技术人员和操作人员提供更大的灵活性。开发人员可以更专注于维护和管理 HMI，同时消除底层平台的成本和复杂性。

最新一代 HMI 将传统产品的最佳功能与现代开源硬件、软件和网络技术相结合，以应对这些挑战。

由于这些新的 HMI 可以轻松无缝地联网并部署在任何典型的移动设备上，因此最终用户发现先进的技术能够以他们可以承受的价格满足他们的需求。

Opto 22（一家专门从事工业自动化、远程监控和数据采集的硬件和软件产品的制造公司）营销副总裁 Benson Hoagland。