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即按照對(duì)象應(yīng)用環(huán)境及場(chǎng)合具體使用功能要求，各種子系統(tǒng)控制類型,、不同管理對(duì)象的同一界面并行處理要求和多項(xiàng)對(duì)話交互的同時(shí)性要求 等,，設(shè)計(jì)分功能區(qū)分多級(jí)菜單、分層提示信息和多項(xiàng)對(duì)話欄并舉的窗口等的人機(jī)交互界面,，從而使用戶易于分辨和掌握交互界面的使用規(guī)律和 特點(diǎn),，提高其友好性和易操作性。

4．*性原則

包括色彩的*，操作區(qū)域*,，文字的*,。即一方面界面顏色、形狀,、字體與國家,、國際或行業(yè)通用標(biāo)準(zhǔn)相*。另一方面界面顏色,、 形狀,、字體自成一體，不同設(shè)備及其相同設(shè)計(jì)狀態(tài)的顏色應(yīng)保持*,。界面細(xì)節(jié)美工設(shè)計(jì)的*性使運(yùn)行人員看界面時(shí)感到舒適,，從而不分散 他的注意力。對(duì)于新運(yùn)行人員,，或緊急情況下處理問題的運(yùn)行人員來說,，*性還能減少他們的操作失誤。

5．頻率原則

即按照管理對(duì)象的對(duì)話交互頻率高低設(shè)計(jì)人機(jī)界面的層次順序和對(duì)話窗口萊單的顯示位置等,，提高監(jiān)控和訪問對(duì)話頻率,。

6．重要性原則

即按照管理對(duì)象在控制系統(tǒng)中的重要性和全局性水平，設(shè)計(jì)人機(jī)界面的主次菜單和對(duì)話窗口的位置和突顯性,，從而有助于管理人員把握好控 制系統(tǒng)的主次,，實(shí)施好控制決策的順序，實(shí)現(xiàn)zui優(yōu)調(diào)度和管理,。

7．面向?qū)ο笤瓌t

即按照操作人員的身份特征和工作性質(zhì),，設(shè)計(jì)與之相適應(yīng)和友好的人機(jī)界面。根據(jù)其工作需要,，宜以彈出式窗口顯示提示,、引導(dǎo)和幫助信息 ，從而提高用戶的交互水平和效率,。

人機(jī)交互界面,，無論是面向現(xiàn)場(chǎng)控制器還是面向上位監(jiān)控管理，兩者是有密切內(nèi)在的,，他們監(jiān)控和管理的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)各對(duì)象是相同的,，因此 許多現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備參數(shù)在他們之間是共享和相互傳遞的。人機(jī)界面的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)應(yīng)是未來的發(fā)展方向,，因?yàn)樗_實(shí)體現(xiàn)了易憧,、簡(jiǎn)單、實(shí)用的基木 原則,，充分表達(dá)了以人為本的設(shè)計(jì)理念,。各種工控組態(tài)軟件和編程工具為制作精美的人機(jī)交互界面提供了強(qiáng)大的支持手段,，系統(tǒng)越大越復(fù)雜越 能體現(xiàn)其*性。

人機(jī)界面的設(shè)計(jì)過程可分為以下幾個(gè)步驟：

3.1 創(chuàng)建系統(tǒng)功能的外部模型設(shè)計(jì)模型主要是考慮軟件的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),、總體結(jié)構(gòu)和過程性描述,，界面設(shè)計(jì)一般只作為附屬品，只有對(duì)用戶的情況（包括年齡,、性別,、心理情況、文化程度,、個(gè)性,、種族背景等）有所了解，才能設(shè)計(jì)出有效的用戶界面,；根據(jù)終端用戶對(duì)未來系統(tǒng)的假想(簡(jiǎn)稱系統(tǒng)假想）設(shè)計(jì)用戶模型,，zui終使之與系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)后得到的系統(tǒng)映象（系統(tǒng)的外部特征）相吻合，用戶才能對(duì)系統(tǒng)感到滿意并能有效的使用它,；建立用戶模型時(shí)要充分考慮系統(tǒng)假想給出的信息,，系統(tǒng)映象必須準(zhǔn)確地反映系統(tǒng)的語法和語義信息?？傊?，只有了解用戶、了解任務(wù)才能設(shè)計(jì)出好的人機(jī)界面,。

3.2 確定為完成此系統(tǒng)功能人和計(jì)算機(jī)應(yīng)分別完成的任務(wù)

任務(wù)分析有兩種途徑。一種是從實(shí)際出發(fā),，通過對(duì)原有處于手工或半手工狀態(tài)下的應(yīng)用系統(tǒng)的剖析,，將其映射為在人機(jī)界面上執(zhí)行的一組類似的任務(wù)；另一種是通過研究系統(tǒng)的需求規(guī)格說明,，導(dǎo)出一組與用戶模型和系統(tǒng)假想相協(xié)調(diào)的用戶任務(wù),。

逐步求精和面向?qū)ο蠓治龅燃夹g(shù)同樣適用于任務(wù)分析。逐步求精技術(shù)可把任務(wù)不斷劃分為子任務(wù),，直至對(duì)每個(gè)任務(wù)的要求都十分清楚,；而采用面向?qū)ο蠓治黾夹g(shù)可識(shí)別出與應(yīng)用有關(guān)的所有客觀的對(duì)象以及與對(duì)象關(guān)聯(lián)的動(dòng)作。

3.3 考慮界面設(shè)計(jì)中的典型問題

設(shè)計(jì)任何一個(gè)機(jī)界面,，一般必須考慮系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間,、用戶求助機(jī)制、錯(cuò)誤信息處理和命令方式四個(gè)方面,。系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間過長(zhǎng)是交互式系統(tǒng)中用戶抱怨zui多的問題,，除了響應(yīng)時(shí)間的長(zhǎng)短外，用戶對(duì)不同命令在響應(yīng)時(shí)間上的差別亦很在意,，若過于懸殊用戶將難以接受,；用戶求助機(jī)制宜采用集成式，避免疊加式系統(tǒng)導(dǎo)致用戶求助某項(xiàng)指南而不得不瀏覽大量無關(guān)信息；錯(cuò)誤和警告信息必須選用用戶明了,、含義準(zhǔn)確的術(shù)語描述,，同時(shí)還應(yīng)盡可能提供一些有關(guān)錯(cuò)誤恢復(fù)的建議。此外,，顯示出錯(cuò)信息時(shí),，若再輔以聽覺（鈴聲）、視覺（顏色）刺激,，則效果更佳,；命令方式是菜單與鍵盤命令并存，供用戶選用,。

3.4 借助CASE工具構(gòu)造界面原型,，并真正實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)模型軟件模型一旦確定，即可構(gòu)造一個(gè)軟件原形,，此時(shí)僅有用戶界面部分,，此原形交用戶評(píng)審，根據(jù)反饋意見修改后再交給用戶評(píng)審,，直至與用戶模型和系統(tǒng)假想*為止,。一般可借助于用戶界面工具箱作。

1. 人機(jī)界面產(chǎn)品的定義

連接可編程序控制器（PLC）,、變頻器,、直流調(diào)速器、儀表等工業(yè)控制設(shè)備,，利用顯示屏顯示,，通過輸入單元（如觸摸屏、鍵盤,、鼠標(biāo)等）寫入工作參數(shù)或輸入操作命令,，實(shí)現(xiàn)人與機(jī)器信息交互的數(shù)字設(shè)備，由硬件和軟件兩部分組成,。HMI為英文Human-Machine Interface的縮寫,。

2. 人機(jī)界面（HMI）產(chǎn)品的組成及工作原理

人機(jī)界面產(chǎn)品由硬件和軟件兩部分組成，硬件部分包括處理器,、顯示單元,、輸入單元、通訊接口,、數(shù)據(jù)存貯單元等,，其中處理器的性能決定了HMI產(chǎn)品的性能高低，是HMI的核心單元,。根據(jù)HMI的產(chǎn)品等級(jí)不同,，處理器可分別選用8位,、16位、32位的處理器,。HMI軟件一般分為兩部分,，即運(yùn)行于HMI硬件中的系統(tǒng)軟件和運(yùn)行于PC機(jī)Windows操作系統(tǒng)下的畫面組態(tài)軟件（如JB－HMI畫面組態(tài)軟件）。使用者都必須先使用HMI的畫面組態(tài)軟件制作“工程文件”,，再通過PC機(jī)和HMI 產(chǎn)品的串行通訊口,，把編制好的“工程文件”下載到HMI的處理器中運(yùn)行。

3. 人機(jī)界面產(chǎn)品的基本功能及選型指標(biāo)

基本功能：

設(shè)備工作狀態(tài)顯示,，如指示燈,、按鈕、文字,、圖形,、曲線等；

數(shù)據(jù),、文字輸入操作,，打印輸出；

生產(chǎn)配方存儲(chǔ),，設(shè)備生產(chǎn)數(shù)據(jù)記錄,；

簡(jiǎn)單的邏輯和數(shù)值運(yùn)算；

可連接多種工業(yè)控制設(shè)備組網(wǎng),。

選型指標(biāo)：

顯示屏尺寸及色彩,，分辨率；

HMI的處理器速度性能,；

輸入方式：觸摸屏或薄膜鍵盤,；

畫面存貯容量，注意廠商標(biāo)注的容量單位是字節(jié)（byte）,、還是位（bit）；

通訊口種類及數(shù)量,，是否支持打印功能,。

4. 人機(jī)界面產(chǎn)品分類

薄膜鍵輸入的HMI，顯示尺寸小于5.7?,，畫面組態(tài)軟件免費(fèi),，屬初級(jí)產(chǎn)品。如POP－HMI 小型人機(jī)界面,；

觸摸屏輸入的HMI,，顯示屏尺寸為5.7?～12.1?，畫面組態(tài)軟件免費(fèi),，屬中級(jí)產(chǎn)品,；

基于平板PC計(jì)算機(jī)的,、多種通訊口的、高性能HMI,，顯示尺寸大于10.4?,，畫面組態(tài)軟件收費(fèi)，屬高端產(chǎn)品,。

5. 人機(jī)界面的使用方法

明確監(jiān)控任務(wù)要求,，選擇適合的HMI產(chǎn)品；

在PC機(jī)上用畫面組態(tài)軟件編輯“工程文件”,；

測(cè)試并保存已編輯好的“工程文件” ,；

PC機(jī)連接HMI硬件，下載“工程文件”到HMI中,；

連接HMI和工業(yè)控制器（如PLC,、儀表等），實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互,。

MicroMaster420西門子變頻器主要特征：

200V-240V ±10%,，單相/三相，交流,，0.12kW-5.5kW,；

380V-480V±10%，三相,，交流,，0.37kW-11kW；

模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),，具有zui多的靈活性,；

標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)訪問結(jié)構(gòu)，操作方便,。

控制功能：

線性v/f控制,，平方v/f控制，可編程多點(diǎn)設(shè)定v/f控制,；

磁通電流控制（FCC）,，可以改善動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性；

的IGBT技術(shù),，數(shù)字微處理器控制,；

數(shù)字量輸入3個(gè)，模擬量輸入1個(gè),，模擬量輸出1個(gè),，繼電器輸出1個(gè)；

集成RS485通訊接口,，可選PROFIBUS-DP通訊模塊/Device-Net模板,；

具有7個(gè)固定頻率,，4個(gè)跳轉(zhuǎn)頻率，可編程,；

捕捉再起動(dòng)"功能,；

在電源消失或故障時(shí)具有"自動(dòng)再起動(dòng)"功能；

靈活的斜坡函數(shù)發(fā)生器,，帶有起始段和結(jié)束段的平滑特性,；

快速電流限制（FCL），防止運(yùn)行中不應(yīng)有的跳閘,；

有直流制動(dòng)和復(fù)合制動(dòng)方式提高制動(dòng)性能,；