HMI的工作原理

hmi的定义

hmi是Human Machine Interface 的缩写，"人机接口"，也叫人机界面。人机界面(又称用户界面或使用者界面)是系统和用户之间进行交互和信息交换的媒介， 它实现信息的内部形式与人类可以接受形式之间的转换。凡参与人机信息交流的领域都存在着人机界面。

人机界面(hmi)产品的组成及工作原理

人机界面产品由硬件和软件两部分组成，硬件部分包括处理器、显示单元、输入单元、通讯接口、数据存储单元等，其中处理器的性能决定了hmi 产品的性能高低，是hmi的核心单元。根据hmi的产品等级不同，处理器可分别选用8位、16位、32位的处理器。hmi软件一般分为两部分，即运行于 hmi硬件中的系统软件和运行于PC机Windows操作系统下的画面组态软件(如JB-hmi画面组态软件)。使用者都必须先使用hmi的画面组态软件制作"工程文件"，再通过PC机和hmi 产品的串行通讯口，把编制好的"工程文件"下载到hmi的处理器中运行。

hmi的作用

一、导航软件

车载导航在很早之前就已出现，但由于导航不精准、功能较少以及升级麻烦等原因，逐渐被手机所替代。目前车载导航系统共有分为两种，一种为品牌自带导航，另一种则是基于手机导航软件所定制的车载导航。总体而言，前者的体验感较差，后者较好。

二、语音识别

语音识别目前的发展较为迅速，在无网络情况下可以支持电台、空调等功能，而当有网络后，还可支持导航目的地搜索、查找餐厅以及查询股票等功能。尽管在一些细节功能上有所不同，但功能大多大差不差，基本都能满足日常的基本使用。

三、流量

手机功能尽管很丰富，但没有流量，也就是一块板砖，车机系统也同样如此。许多人在购车时只看到了互联系统强大的功能，但很少会想到它的流量情况。从目前来看，大多数车企的流量政策均是每月赠送一定数额或者前两年免费。前者的流量大多有限，对于喜欢在线听音乐的车主，一般没几天就能用完。后者自然不用说，到了时间要么不用，那么只能花钱买。此外值得一提的是，它的流量相比于三大运营商而言要更贵一些。

四、手机互联系统

手机互联同样是最近几年才有的新功能，尽管一些功能与车载hmi互联系统有所重叠，但它的优势在于手机接收到消息时，它可以通过声音阅读，省去了在行车时拿手机的步骤，提高了驾驶安全性。而在分类上，它同样分为两种，一种是汽车品牌自带系统;另一种则是第三方系统。相比较而言，后者的使用体验会更好一些。

上位机是指人可以直接发出操控命令的计算机，一般是PC，屏幕上显示各种信号变化(液压，水位，温度等)。下位机是直接控制设备获取设备状况的计算机，一般是PLC/单片机之类的。上位机发出的命令首先给下位机，下位机再根据此命令解释成相应时序信号直接控制相应设备。下位机不时读取设备状态数据(一般为模拟量)，转换成数字信号反馈给上位机。简言之如此，实际情况千差万别，但万变不离其宗：上下位机都需要编程，都有专门的开发系统。

上位机在工业控制当中又被称为HMI(人机界面又名人机借口：有RS232,RS485,RJ45网线接口)。下位机是直接控制设备获取设备状况的计算机，一般是PLC/单片机之类的。上位机发出的命令首先给下位机，下位机再根据此命令解释成相应时序信号直接控制相应设备。下位机不时读取设备状态数据(一般为模拟量)，转换成数字信号反馈给上位机。简言之如此，实际情况千差万别，但万变不离其宗：上下位机都需要编程，都有专门的开发系统。上位机发出的命令首先给下位机，下位机再根据此命令解释成相应时序信号直接控制相应设备。下位机不时读取设备状态数据(一般模拟量)，转化成数字信号反馈给上位机。简言之如此，真实情况千差万别不离其宗。上下位机都需要编程，都有专门的开发系统。

在概念控制者和提供服务者是上位机被控制者和被服务者是下位机也可以理解为主机和从机的关系但上位机和下位机是可以转换的两机如何通讯，一般取决于下位机。TCP/IP一般是支持的。但是下位机一般具有更可靠的独有通讯协议，购买下位机时，会带一大堆手册光盘，告诉你如何使用特有协议通讯，里面会举大量例子，一般对编程人员而言一看也就那么回事，使用一些新的API罢了。多语言支持功能模块，一般同时支持数种高级语言为上位机编程。

通常上位机和下位机通讯可以采用不同的通讯协议， 可以有RS232的串口通讯，或者采用RS485串行通讯，当用计算机和PLC通讯的时候不但可以采用传统的D形式的串行通讯，还可以采用更适合工业控制的双线的PROFIBUS-DP通讯，采用封装好的程序开发工具就可以实现PLC和上位机的通讯。当然可以自己编写驱动类的接口协议控制上位机和下位机的通讯。

1、人机界面产品的定义

连接可编程序控制器(PLC)、变频器、直流调速器、仪表等工业控制设备，利用显示屏显示，通过输入单元(如触摸屏、键盘、鼠标等)写入工作参数或输入操作命令，实现人与机器信息交互的数字设备,由硬件和软件两部分组成。

2、人机界面(HMI)产品的组成及工作原理

人机界面产品由硬件和软件两部分组成，硬件部分包括处理器、显示单元、输入单元、通讯接口、数据存储单元等，其中处理器的性能决定了HMI 产品的性能高低，是HMI的核心单元。根据HMI的产品等级不同，处理器可分别选用8位、16位、32位的处理器。HMI软件一般分为两部分，即运行于 HMI硬件中的系统软件和运行于PC机Windows操作系统下的画面组态软件(如JB-HMI画面组态软件)。使用者都必须先使用HMI的画面组态软件制作“工程文件”，再通过PC机和HMI 产品的串行通讯口，把编制好的“工程文件”下载到HMI的处理器中运行。

1、人机界面与人们常说的“触摸屏”有什么区别?

从严格意义上来说，两者是有本质上的区别的。因为“触摸屏”仅是人机界面产品中可能用到的硬件部分，是一种替代鼠标及键盘部分功能，安装在显示屏前端的输入设备;而人机界面产品则是一种包含硬件和软件的人机交互设备。在工业中，人们常把具有触摸输入功能的人机界面产品称为“触摸屏”，但这是不科学的。

2、人机界面和组态软件有什么区别?

人机界面产品，常被大家称为“触摸屏”，包含HMI硬件和相应的专用画面组态软件，一般情况下，不同厂家的HMI硬件使用不同的画面组态软件，连接的主要设备种类是PLC。而组态软件是运行于PC硬件平台、windows操作系统下的一个通用工具软件产品，和PC机或工控机一起也可以组成HMI产品;通用的组态软件支持的设备种类非常多，如各种PLC、PC板卡、仪表、变频器、模块等设备，而且由于PC的硬件平台性能强大(主要反应在在速度和存储容量上)，通用组态软件的功能也强很多，适用于大型的监控系统中。

3、人机界面产品中是否有操作系统?

任何人机界面产品都有系统软件部分，系统软件运行在HMI的处理器中，支持多任务处理功能，处理器中需有小型的操作系统管理系统软件的运行。基于平板计算机的高性能人机界面产品中，一般使用WinCE,Linux等通用的嵌入式操作系统。

4、人机界面只能连接PLC吗?

不是这样的。人机界面产品是为了解决PLC的人机交互问题而产生的，但随着计算机技术和数字电路技术的发展，很多工业控制设备都具备了串口通讯能力，所以只要有串口通讯能力的工业控制设备，如变频器、直流调速器、温控仪表、数采模块等都可以连接人机界面产品，来实现人机交互功能。

5、人机界面只能通过标准的串行通讯口与其它设备相连接吗?

大多数情况下是这样的。但随着计算机和数字电路技术的发展，人机界面产品的接口能力越来越强。除了传统的串行(RS232、RS422/RS485)通讯接口外，有些人机界面产品已具有网口、并口、USB口等数据接口，它们就可与具有网口、并口、USB口等接口的工业控制设备相连接，来实现设备的人机的交互。

6、是否有通讯功能的设备一定能和人机界面产品连接?

应该是这样的。因为通用的人机界面产品都提供了大量的、可供选择的常用设备通讯驱动程序;一般情况下，只要在人机界面的画面组态软件中选择与连接设备相对应的通讯驱动程序，就可以完成HMI和设备的通讯连接。如果所选HMI产品的组态软件中没有要连接设备的通讯驱动程序，用户则可以把要连接设备的通讯口类型和协议内容告知HMI产品的生产商，请HMI厂商代为编制该设备的通讯驱动程序。

7、PC机加触摸屏，能否直接与PLC通讯，完成HMI的功能?

当然可以。不过还要编制相应的HMI软件，才能使PC机成为一个真正的HMI产品。

8、未来人机界面的发展趋势是什么?

随着数字电路和计算机技术的发展，未来的人机界面产品在功能上的高、中、低划分将越来越不明显，HMI的功能将越来越丰富;5.7寸以上的 HMI产品将全部是彩色显示屏，屏的寿命也将更长。由于计算机硬件成本的降低，HMI产品将以平板PC计算机为HMI硬件的高端产品为主，因为这种高端的产品在处理器速度、存储容量、通讯接口种类和数量、组网能力、软件资源共享上都有较大的优势，是未来HMI产品的发展方向。当然，小尺寸的(显示尺寸小于 5.7寸)HMI产品，由于其在体积和价格上的优势，随着其功能的进一步增强(如增加IO功能)，将在小型机械设备的人机交互应用中得到广泛应用。