人機界面范文10篇

摘要：本文介紹了基于LEODO人機界面的液壓馬達試驗臺監控系統，使用ET組態軟件進行監控畫面的編制，實現液壓馬達試驗臺的實時監控、數據采集與處理,系統結構簡單，應用性強。

關鍵字：人機界面（HIM），液壓試驗臺，ET組態軟件，數據采集

一、行業背景：

液壓馬達作為整個液壓系統的執行元件，其性能的好壞直接影響著液壓系統的可靠性，進而影響生產設備的正常運行。根據液壓馬達型式試驗標準其系統簡圖如圖1所示。

圖1液壓馬達試驗臺系統簡圖

在工業測控軟件中,組態軟件能充分利用Windows的圖形編輯功能,方便地構成監控畫面,以動畫方式顯示控制設備的狀態,具有報警窗口,實時趨勢曲線等功能。并可運用PC機豐富的軟硬件資源進行二次開發,方便地生成各種報表,為應用程序的開發提供了十分方便的平臺，因此它在工業控制中運用越來越廣泛。

摘要：介紹LCD的控制驅動及基與MCU接口的特點；詳細闡述嵌入式系統人機界面中各種常見LCD的控制驅動與MCU接口設計，以及一些基礎LCD外圍電路設計。關鍵詞：LCDMCU接口控制驅動電路設計液晶顯示，穩定可靠、成本低、功耗小、控制驅動方便、接口簡單易用、模塊化結構緊湊，在嵌入式系統中作為人機界面獲得了廣泛的應用。近年來，國內許多廠商，如紫晶、冀雅、晶華、信利、蓬遠等已經能夠滿足各種定制液晶顯示的需求；很多著名半導體廠商，如Hitachi、SeikoEpson、Toshiba、Holtek、Solomon、Samsung等相繼推出了許多控制驅動器件。本文以現有的控制驅動器件和液晶顯示器如何構成各種結構緊湊、成本低廉、簡單易用、性能優良的嵌入式人機界面的設計進行綜合闡述。1液晶顯示及其控制驅動與接口概述液晶顯示LCD（LiquidCrystalDisplay），是利用液晶材料在電場作用下發生位置變化而遮蔽/通透光線的性能制作成為一種重要平板顯示器件。通常使用的LCD器件有TN型（TwistNematic，扭曲向列型液晶）、STN型（SuperTN，超扭曲向列型液晶）和TFT型（ThinFilmTransistor，薄膜晶體管型液晶）。TN、STN、TFT型液晶，性能依次增強，制作成本也隨之增加。TN和STN型常用作單色LCD。STN型可以設計成單色多級灰度LCD和偽彩色LCD，TFT型常用作真彩色LCD。TN和STN型LCD，不能做成大面積LCD，其顏色數在218種以下。218種顏色以下的稱為偽色彩，218種及其以上顏色的稱為真彩色。TFT型可以實現大面積LCD真彩顯示，其像素點可以做成0.3mm左右。TFT-LCD技術日趨成熟，長期困擾的難題已獲解決：視角達170°，亮度達500cd/m2(500尼特)，顯示器尺寸達101.6cm(40in)，變化速度達60幀/s。

進行LCD設計主要是LCD的控制/驅動和外界的接口設計。控制主要是通過接口與外界通信、管理內/外顯示RAM，控制驅動器，分配顯示數據；驅動主要是根據控制器要求，驅動LCD進行顯示。控制器還常含有內部ASCII字符庫，或可外擴的大容量漢字庫。小規模LCD設計，常選用一體化控制/驅動器；中大規模的LCD設計，常選用若干個控制器、驅動器，并外擴適當的顯示RAM、自制字符RAM或ROM字庫。控制與驅動器大多采用低壓微功耗器件。與外界的接口主要用于LCD控制，通常是可連接單片機MCU的8/16位PPI并口或若干控制線的SPI串口。顯示RAM除部分Samsung器件需用自刷新動態SDRAM外，大多公司器件都用靜態SRAM。嵌入式人機界面中常用的LCD類型及其典型控制/驅動器件與接口如下：

段式LCD，如HT1621（控/驅）、128點顯示、4線SPI接口；字符型LCD，如HD44780U（控/驅）、2行×8字符顯示、4/8位PPI接口；單色點陣LCD，如SED1520（控/驅）、61段×16行點陣顯示、8位PPI接口，又如T6863（控）+T6A39（列驅+T6A40（行驅）、640×64點雙屏顯示、8位PPI接口；

灰度點陣LCD，如HD66421（控/驅）、160×100點單色4級灰度顯示、8位PPI接口；偽彩點陣LCD，如SSD1780（控/驅）、104RGB×80點顯示、8位PPI或3/4線SPI接口；真彩色點陣LCD，如HD66772（控/源驅）+HD66774（柵驅）、176RGB×240點顯示、8/9/16/18位PPI接口、6/16/18動畫接口、同步串行接口；視頻變換LCD，如HD66840（CRT-RGB→CD-RGB）、720×512點顯示、單色/8級灰度/8級顏色/4位PPI接口。控制驅動器件的供電電路、驅動的偏壓電路、背光電路、振蕩電路等構成LCD控制驅動的基本電路。它是LCD顯示的基礎。

LCD與其控制驅動、接口、基本電路一起構成LCM（LiquidCrystalModule,LCD模塊）。常規嵌入式系統設計，多使用現成的LCM做人機界面；現代嵌入式系統設計，常把LCD及其控制驅動器件、基本電路直接做入系統。本體考慮、既結構緊湊，又降低成本，并且有昨于減少功耗、實現產品小型化。控制LCD顯示，常采用單片機MCU，通過LCD部分的PPI或SPI接口，按照LCD控制器的若干條的協議指令執行。MCU的LCD程序一般包括初始化程序、管理程序和數據傳輸程序。大多數LCD控制驅動器廠商都隨器件提供有匯編或C語言的例程資料，十分方便程序編制。

2常見LCD的控制驅動與接口設計2.1段式LCD的控制驅動與接口設計段式LCD用于顯示段形數字或固定形狀的符號，廣泛用作計數、計時、狀態指示等。普遍使用的控制驅動器件是Holtek的HT1621，它內含與LCD顯示點一一對應的顯存、振蕩電路，低壓低功耗，4線串行MCU連接，8條控制/傳輸指令，可進行32段×4行=128點控制顯示，顯示對比度可外部調整，可編程選擇偏壓、占空比等驅動性能。HT1621控制驅動LCD及其MCU接口如圖1所示。2．2字符型LCD的控制驅動與接口設計字符型LCD用于顯示5×8等點陣字符，廣泛用作工業測量儀表儀器。常用的控制驅動器件有：Hitachi的HD44780U、Novatek的NT3881D、Samsung的KS0066、Sunplus的SPLC78A01等。HD44780U使用最普遍。它內嵌與LCD顯示點一一對應的顯存SRAM、ASCII碼等的字符庫CGROM和自制字符存儲器CGRAM，可顯示1～行每行8個5～8點陣字符或相應規模的5×10點陣字符，其內振蕩電路附加外部阻容RC可直接構成振蕩器。HD44780U具有可直接連接68XXMCU的4/8位PPI接口，9條控制/傳輸指令，顯示對比度可外部調整。HD44780U連接80XXMCU時有直接連接和間接連接兩種方式：直接連接需外部邏輯變換接口控制信號，而無需特別操作程序；間接連接將控制信號接在MCU的I/O口上，需特別編制訪問程序。HD44780U控制驅動LCD及其與80XXMCU的接口如圖2所示。

從第一個按鈕開關被研制出來，人機界面監控系統（下文簡稱HMI）便成為工業生產中一個必不可少的部分。在通用汽車公司中，HMI系統能夠幫助工程師進行故障診斷和設備維護工作。但是，在通用汽車公司中，HMI最主要的作用還是確保設備無故障地運行。

通過HMI系統延長設備無故障運行時間地關鍵在于生產過程進行優化。行之有效地開展維護工作并對故障進行準確地判斷將有利于共產隔得正常生產。回顧HMI系統發展地歷程將有助于我們了解HMI系統未來發展地方向以及如何更好地實現工廠運營地目標－提高效率，增加無故障運行時間。

早期設備

最初地HMI應用項目中包含有大量地按鈕開關、指示燈、選擇開關和其它簡單地控制設備，功能僅限于啟動、停止某個設備，并顯示該設備地狀況。從某種意義上來說，這也是一種控制系統。這樣地控制系統非常簡單，通常由許多繼電器組合在一起來實現。在當時，設計者地重要設計思想就是讓控制電路越簡單越好，人機界面地雛形也受到這種思想地影響。

按鈕、開關以及指示燈在控制系統中地應用是一個不小地進步，早期地HMI系統常常不能有效地進行故障診斷，因為他們畢竟太簡陋了。在通用汽車公司，如果一個設備停止了工作，我們不許通過查看、測試控制系統地電路來找出故障。唯一地檢測技術就是用探針一一檢查測試點到設備控制電路、操作臺的導通情況。現在，即便沒有專門的故障診斷功能，HMI和自動化控制系統也能較以前的系統能夠更快地診斷出故障原因。

PLC的引入

摘要：本文介紹了基于LEODO人機界面的液壓馬達試驗臺監控系統，使用ET組態軟件進行監控畫面的編制，實現液壓馬達試驗臺的實時監控、數據采集與處理,系統結構簡單，應用性強。

關鍵字：人機界面（HIM），液壓試驗臺，ET組態軟件，數據采集

一、行業背景：

液壓馬達作為整個液壓系統的執行元件，其性能的好壞直接影響著液壓系統的可靠性，進而影響生產設備的正常運行。根據液壓馬達型式試驗標準其系統簡圖如圖1所示。

圖1液壓馬達試驗臺系統簡圖

在工業測控軟件中,組態軟件能充分利用Windows的圖形編輯功能,方便地構成監控畫面,以動畫方式顯示控制設備的狀態,具有報警窗口,實時趨勢曲線等功能。并可運用PC機豐富的軟硬件資源進行二次開發,方便地生成各種報表,為應用程序的開發提供了十分方便的平臺，因此它在工業控制中運用越來越廣泛。

一、前言

柱塞式塑料注射成型機在日常使用過程中發現柱塞式塑料注射成型機的電氣控制系統的控制速度低，可靠性差，維護工作量大，故障多且不易查找，嚴重影響生產，所以對柱塞式塑料注射成型機電氣控制系統的改造已經成為必然。

二、柱塞式塑料注射成型機的工作原理

柱塞式塑料注射成型機用于熱塑性塑料（聚苯乙烯、聚乙烯等）的成型加工，將原料通過加料調節器定量地加入料筒中，料筒外面加包有電加熱圈，當注射柱塞向前移動時，使加入的塑料在被推擠向前的過程中逐漸加熱、塑化，壓實而積聚在料筒前端，柱塞繼續前進，于是塑化的塑料在高壓下經噴嘴注入冷的模具內，經保壓后柱塞退回，塑化的原料中冷模具內很快凝固成型為制品。

三、電氣控制系統存在的問題

柱塞式塑料注射成型機的電氣控制系統由交流接觸器、中間繼電器、時間繼電器等組成的傳統繼電邏輯控制系統，且采用固定接線的方式來完成控制功能。這樣對生產工藝工程變更的適應性差。當生產工藝需要改變時，只能更改電氣控制箱內各繼電器，并且需要重新布線。而且現有控制系統的控制速度低，可靠性差，觸點多，故障點多，維護工作量大。

摘要:通過分析煙草制絲生產線自動化控制系統的發展趨勢，結合其實際應用，提出了一種依據國際標準設計人機交互界面的層次結構，基于監控對象創建標準模型，根據應用需求規劃產品功能的人機交互軟件設計思路，并給出了用戶應用安全和更好滿足用戶體驗等方面的一些建議。設計方式有助于提高人機交互軟件的標準化和結構化設計，并為后期制絲車間的信息化集成奠定了基礎。

關鍵詞:煙草制絲生產線;人機界面;用戶體驗;數字化建模

人機交互界面是自動化生產線數據采集與監視控制系統(supervisorycontroianddataacquisitionsystem，SCADA)中的一個子系統。工業自動化控制系統的人機交互界面是一個綜合的操作環境，也是用戶與計算機之間傳遞和交換信息的工具，同時是使用監控軟件平臺，通過網絡對現場PLC數據進行采集、交換處理，實現對生產線的監控和管理功能［1］，并為企業信息系統提供生產實時數據的一種工業應用軟件產品。隨著新一輪卷煙行業技術升級和生產線控制系統柔性化的進一步增強，采用電控系統標準化技術、對象化技術、單元化技術和系統集成技術的智能集成生產控制系統已成為煙草行業的發展趨勢，打造新一代面向工業V4．0、數字化、智能化工廠是煙草行業信息化建設的主要目標。智能工廠主要關注智能化生產系統及過程。如何通過人機交互界面的設計，更好地展示煙草制絲生產線控制系統的柔性化、智能化設計，是本文主要探討的問題。交互設計是一種將產品從技術化轉變為智能化，同時滿足人們情感需求的實際方法，隨著人機交互設計的不斷發展，人機交互界面更傾向于提高工業生產效率的易操作性和重視用戶體驗的人性化設計［2］。

1煙草制絲生產線人機交互界面設計現狀

現在應用中的制絲生產線人機界面設計，多側重于設備狀態的監視和控制功能的實現，設計開發者通常依據自己的個性進行開發設計，將采集到的所有數據信息盡可能地堆疊到畫面中，設計缺乏一定的規范性。人機界面信息量很大，信息卻沒有進行有效的分類、規劃，往往會因為一些無關緊要的信息，干擾了用戶對關鍵信息的響應速度。隨著工業技術的高速發展，現代煙草制絲生產線控制系統正向著面向定制化設計，支持多品種小批量生產模式發展，要求生產線控制系統具有高度的柔性，能夠進行模塊化組合，以滿足生產不同產品的需求，因此對生產線操作員要求更高。但是操作員卻希望通過簡單、快捷和安全的操作界面，完成對復雜工藝生產線的控制，實現真正意義上的智能化應用。因此人機交互界面的設計也應該向著更加規范，更加人性化的設計方向發展［3］。交互設計三要素:機器/系統、人、界面。如何通過界面，更好地將機器/系統的信息“告訴”人，并通過界面，將人要表達的意思“傳達”給機器/系統，是工業人機界面設計需要研究的問題。

2煙草制絲生產線人機界面設計思路

一、概述

NUM數控系統以其功能的強大性，開放性、靈活性、高速和高精度而著稱，尤其是開放性的人機界面功能深受用戶的歡迎。利用系統提供的MMITOOL軟件，可以開發出適合機床特點的專用中文人機界面。在齒輪機床行業得到了廣泛的應用，其數控系統銷售量一直處于領先地位。

蝸桿砂輪磨齒機是一種高效、高精度的齒輪精加工機床，用于磨削標準或者修形的圓柱漸開線齒輪，適用于大批量小模數齒輪的加工。由于其數控系統采用的是法國NUM1060HG數控系統，在操作習慣和用戶界面上和我國有很大的不同，增加了用戶在安裝、調試、編程、操作和維護等方面的難度。在工件的加工過程以及系統的調試和維護過程中，用戶通過人機界面與系統存在著大量的交互過程，因此，基于NUM的磨齒機數控系統的二次開發對于簡化用戶操作，提高生產率具有重要的意義。

二、系統結構與功能

數控磨齒機采用展成原理，砂輪為蝸桿狀，相當于齒條的砂輪與被磨齒輪相嚙合，在連續展成運動中實現展成磨削。該磨齒機共有6個軸，分別為徑向X軸、切向Y軸、軸向Z軸、修整進給U軸、砂輪旋轉B軸和工件旋轉C軸，可實現多軸聯動。依據機床結構和加工的要求，利用NUM數控系統提供的軟件工具，采用VB語言，開發了蝸桿砂輪磨齒機的人機界面系統，該系統主要由參數設置模塊、齒向修形模塊、顯示模塊、機床調整模塊組成。總體結構。

1、系統平臺和開發工具

摘要：到圖像信息進行處理。該系統可以在人機界面上對系統的參數進行設定，對分級狀態進行監視，控制系統各部件動作，完成系統的信號采集、通信、判斷、控制等功能，實現水果的自動分級。

關鍵詞：計算機視覺；圖像采集；LabVIEW；自動分級系統

中國作為世界上最大的水果生產大國，水果產量和種植面積逐年提升，2019年我國的水果產量為2.84億噸，通過測算，我國果園面積今后還會進一步增大，供應規模將繼續擴大。但總體上看，我國的水果產業并不能稱之為強，其中最大的痛點是缺乏產業鏈整合，尤其是各類水果的篩選分級技術還相對落后，嚴重阻礙了我國水果產業的發展。因此，實現水果的快速有效的分級，以提升我國水果品質和競爭力已經勢在必行[1-2]。本文介紹了一種基于計算機視覺技術的水果自動分級系統，將計算機視覺技術用于水果品質分級具有潛在的應用價值和很好的發展前景，也最適合走工業化的發展軌道。

1系統總體設計

目前，水果篩選分級主要有人工水果分級和機械自動化分級兩種形式，其中人工分級方式需要大量的勞動力，效率低，難以滿足大批量分級需求。機械自動化分級可以分為純機械裝置分級、基于光電檢測技術分級和基于圖像/視覺技術分級三種。隨著計算機視覺技術的發展和應用，基于圖像/視覺技術的水果分級簡化了圖像分類和處理的流程，在很大程度上提升了產品品質檢測的速度和精度，降低了成本。因此，利用計算機視覺技術進行分級是自動化分級發展的必然趨勢。本系統將綜合采用傳感器技術、電氣控制技術、計算機視覺技術等多種技術，應用智能化的控制方式實現水果的自動分級。系統的核心是以工控機為核心的控制系統，通過工業相機采集水果圖像，通過各種傳感器采集各項指標，通過LabVIEW和LabVIEWVisionAssistant軟件搭建人機界面，并進行圖像分析和處理，控制執行機構，監測設備運行狀態，實現水果的分級。

1.1系統組成及功能

摘要：污水處理工作是一個城市的重中之重，也是保證人民生活有序進行的保證。近年來，隨著科學技術的不斷進步，污水處理的工藝也有了升級和革新，其中PLC和變頻器的應用非常廣泛，起到很好的效果。通過設計PLC和變頻器的控制系統，讓污水處理的自動化水平得到了很大的提高，提高了污水處理效率。筆者根據自己的經驗，對PLC和變頻器在污水處理中的應用進行了分析，希望能夠對城市污水處理工作有所幫助。

關鍵詞：污水凈化；自動控制；PLC；變頻器

十八大以來，我國對環境建設工作給予了充分的重視，其中，城市污水處理就是非常重要的一個部分，人民的生活，工業和農業的使用，都會產生大量的污水，所以，我們要及時的進行處理，才能夠保證城市的良好秩序。在污水處理的工藝當中，PLC與變頻器是關鍵的部分，通過合理的設計，能夠有效的提高污水處理的效率。本文探討了二者的應用，并給出了一些建議。

1PLC和變頻器在系統改善中的功能

目前，由于我國霧霾情況嚴重，加之工業廢水等環境污染等問題，已經對我國造成了重要的影響。近一段時間，節能減排和生態中國概念的提出，讓我國對城市污水的處理有了新的理念和想法。其中，紫外線是目前應用非常廣泛的一個方案，因為紫外線具有很好的殺菌效應，同時，安全可靠、綠色清潔，是常用的一種污水處理方法。而我國有相當一部分的城市并沒有引入紫外線殺菌的方法，而是一直在沿用化學清洗和機械式的清洗方法，具有損壞燈管、工人勞動強度較高的弊端。所以，應用紫外線污水凈化系統就成為了一種很好的替代方法。在紫外線消毒系統中，主要是通過玻璃套管或者是石英套管來隔離紫外燈管和污水，然后，再通過控制紫外線強度，進行自然殺菌，從而達到消毒的效果。但是，紫外線殺菌系統的自動化水平還是不夠好，利用PLC、變頻器和人機界面相結合的方式可以有效的對紫外線系統進行自動化的改造，提高凈水的效率。通過自動化改造，可以實現很多功能，得到很好的效果。第一，凈化池設定水位警戒線，實時監控水位狀況。我們在凈化池當中安裝有超聲波液位計來測量液位，對水量進行控制，可以保證污水的濃度。第二，在石英套管的外壁安裝氣動清潔機構，可以設置定期清潔的自動化模式。第三，安裝PH計，可以對水樣進行實時的檢測和監控，并將結果反映在人機界面上。這些功能的實現，與具體的工具和設備具有重要的關系，但是，更為重要的是，PLC和變頻器系統在其中起到了更重要的作用，將紫外線污水處理系統聯系成為了一個整體，提高了凈水效率。

2硬件設計

0.引言

PLC以其可靠性高、邏輯控制功能強、體積小、適應性強和與計算機接口方便等優勢在工業測控領域廣泛運用,已大量替代由中間繼電器和時間繼電器等組成的傳統電器控制系統。近年來,PLC技術發展迅猛,新產品層出不窮。高端PLC不僅擅長開關量檢測和邏輯控制,而且能夠處理模擬信號、進行位置控制和回路控制,還可以連接各種觸摸屏人機界面并具有強大的網絡功能。高端PLC配備適當的位置控制單元和觸摸屏人機界面,并根據計算機集成制造系統(CIMS)或柔性制造系統(FMS)的具體要求,配置相應的網絡模塊或網絡單元,即可實現網絡互連,構成開放的數控系統。本文介紹一種基于OMRON高端PLC的磨削數控系統,這種數控系統裝備的位置控制單元可以實現兩軸聯動,并可根據實際需要,任意擴展控制軸數;觸摸屏人機界面可以根據操作需要靈活設計;還可通過DeviceNet、ControllerLink和TCP/IP協議單元進行多層次的網絡互連。這種數控系統目前已在3MZ2120磨床數控技術改造中獲得成功應用。

1.數控系統的開放特征與典型模式

開放式數控系統一般基于PC平臺,具有模塊化、標準化、平臺無關性、可二次開發和適應聯網工作等特征。基于PC平臺的開放式數控系統目前有3種典型模式。第一種為衍生型(專用NC+PC),在傳統CNC中插入專門開發的接口板,使傳統的專用CNC帶有PC的特點。此種模式是由于數控系統制造商不能在短期內放棄傳統的專用CNC技術而產生的折中方案,尚未實現NC內核的開放,只具有初級開放性;第二種為嵌入型(PC+NC控制卡),將基于DSP的高速運動控制卡(NC控制卡)插在PC的標準擴展槽中,由PC機執行各種非實時任務,NC控制卡處理實時任務。是目前基于PC平臺的開放式數控系統的主流;第三種為全軟件數控系統,PC機不僅能夠完成管理等非實時任務,也可以在實時操作系統的支持下,執行實時插補、伺服控制、機床電器控制等實時性任務。這種模式的數控系統實現了NC內核的開放和用戶操作界面的開放,可以直接或通過網絡運行各種應用軟件,是真正意義上的開放式數控系統。與PC平臺開放式數控系統相比,基于高端PLC的數控系統的開放性主要體現在網絡層面和系統擴充層面。高端PLC采用類似于PC的總線結構和面向操作的梯形圖語言編程,模擬量處理單元、位置控制單元、回路控制單元、網絡模塊或網絡單元等高端部件都有專用控制語句,具有系統構建靈活、擴充能力強、應用軟件設計便捷等優點。編程語言標準化和部件可互換性的不斷增強,現場總線技術和工業以太網絡標準的普遍采用,都使基于高端PLC的數控系統變得更加開放,將成為面向CIMS或FMS的設備層的重要組成部分。

2.基于高端PLC的磨削數控系統

2.1開關信號監測與邏輯控制