2.4.2　人机界面

本文讲的是工业控制网络安全技术与实践一2.4.2　人机界面,人机界面（Human-Machine Interface，HMI）是连接可编程逻辑控制器（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。
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单元、显示单元、输入单元、通信接口、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 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和HMI产品的串行通信口，把编制好的“工程文件”下载到HMI的处理器中运行[15]。人机界面硬件构成如图2-6所示。



目前市场上流行的人机界面产品的品牌和种类比较繁多，但都具有以下基本功能：
1）设备工作状态显示，如指示灯、按钮、文字、图形、曲线等。
2）数据、文字输入操作，打印输出。
3）生产配方存储，设备生产数据记录。
4）简单的逻辑和数值运算。
5）可连接多种工业控制设备组网。
人机界面的特点包括如下几个方面。
1）实时性：人机界面对各种事件的响应具有一定的时限要求，具有实时处理事件的特性。
2）并发处理：在实际环境中，需实时处理的外部事件往往不是单一的，而这些事件都是随机发生的，有可能同时出现。因此，需具有分布和并发处理的特点。
3）系统可裁剪：由于人机界面在各种设备上使用的功能不同，且存储的容量非常有限，因此需尽量把一些冗余的功能删除。这就要求系统设计是模块化的，能够根据不同的需求选择不同的模块。
4）可靠性：人机界面产品一般都安装在特定的机器设备上，有些机器需要长时间运行，工作环境恶劣，必须保证设备在运行的过程中不出错。
5）通用性：人机界面应用广泛，在不同的机器设备上所需要的功能都有所不同，开发人员不可能为不同的应用开发不同的产品，因此需要开发的人机界面适应于不同的工作环境。
人机界面产品的种类很多，包括如下几种。
1）薄膜键输入的人机界面，显示尺寸小于5.7寸（1寸=3.33cm），画面组态软件免费，属初级产品。如POP-HMI 小型人机界面。
2）触摸屏输入的人机界面，显示屏尺寸为5.7～12.1寸，画面组态软件免费，属中级产品。
3）基于平板计算机的、多种通信口的、高性能的人机界面，显示尺寸大于10.4寸，画面组态软件收费，属高端产品。
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、通信接口种类和数量、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，对于小尺寸的（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I/O功能），将在小型机械设备的人机交互应用中得到广泛应用。

原文标题：工业控制网络安全技术与实践一2.4.2　人机界面