人机界面的新方案

无线网络正在迅速成为工业环境中公认的通信媒介,而且随着安全性的提高,较低的安装和维护成本使无线对企业具有很大的吸引力。

更快的速度、更低的成本和更可靠的连接是所有企业成功必不可少的条件。通过引入的精益生产、六西格玛,以及其他持续改进的策略,操作必须要变得更加灵活,易于管理,更加便宜。

为了实现这些目标,业务需要人性化的人机界面(HMI)图形,能够快速调出报警、整体设备效率(OEE)仪表板,以及更多的功能。除了在操作员的指尖能获得可靠的信息,企业也希望通过各种设备完成HMI远程访问。最后,他们希望有更直观的界面,降低培训成本,提高操作员效能。

幸运的是,现在市场上有很多这样的HMI软件包,满足所有这样的要求。最新的HMI软件解决方案,缩短了开发时间,能提供更好的远程访问,并有更直观的界面,减少了操作员和其他用户的学习时间。总之,这些改进提供了更多的移动性和生产效率,同时降低了培训和设备成本。

PC是最好的选择吗?

在选择一台HMI时,首先考虑的是它应该是一台PC。基于PC的HMI有最好的表现,最有历史和最容易连接 -- 同时也需要较贵的软件许可费。不是基于PC的HMI通常运行在嵌入式操作系统上。这些嵌入式HMI比基于PC的HMI在软件许可费方面要便宜得多,但在性能和功能方面略为逊色。

在硬件方面,成本取决于HMI位于控制室、办公室、还是在工厂现场。在良好环境中,一台PC的价格比类似尺寸的嵌入式HMI更便宜。但在工厂现场,嵌入式HMI比工业PC机便宜得多。对于许多应用,连接和远程访问将决定是选择PC还是嵌入式设备。

移动性不再是一种选择

现在无法想象,一个成功的公司没有远程访问业务系统;这在自动化企业中也是一样的。因为人工费用的增长,10个退休员工现在只能招聘5个新人,移动性对提高生产力至关重要。员工不能整天呆在控制室或一个厂区,因此HMI远程访问能力是关键需求。

移动性往往通过无线网络和蜂窝网络来实现。虽然安全性是一个问题,但无线网络正在迅速成为工业环境中公认的通信媒介。随着安全性的提高,较低的安装和维护成本使无线对企业具有很大的吸引力。无线以太网(Wi – Fi)和蓝牙具有实惠、快速和易于使用的特点。经过加密和基于IEEE.802.11X可扩展认证协议的演变,用户的设备必须通过识别才能获得对网络的访问。蜂窝网络在许多情况下是无线网络的一种替代方案,特别是当速度提高而成本下降时。
哪种远程访问是最好的?

在开发远程访问的应用时,必须考虑用户类型、需求和成本。在评估了各种因素之后,从列表中选取最适当的方法。

请注意,多数公司会使用多种方法实现远程访问,混合和匹配取决于特定用户的特定需求,涉及到费用,以及组织的技术能力。

几乎每台基于PC的HMI都支持四种远程访问选项,而多数嵌入式HMI只支持基于Web浏览器和应用程序(App)的访问。嵌入式HMI在大多数情况下是作为独立设备,而基于PC的HMI通常是联网PC和瘦客户机的一部分。

通过PC远程访问具有最佳的远程用户体验。如果用户已经有PC,并正在使用,那么用它实现远程访问,硬件成本是最低的,但用联网PC的整体花费较高,因为软件许可的成本非常高。如果远程访问PC需要安装在工厂现场,成本(硬件+软件许可)就更高了。

工厂现场远程访问的一个更好方案是用瘦客户端,有PC几乎所有的功能而成本低廉,无论是软件许可,还是硬件。瘦客户机不仅购买便宜,而且在工厂现场安装也便宜得多。它比PC的处理能力小很多,因此消耗的能量也更少。瘦客户机维护也比PC便宜得多,因为大多数软件都在基于PC的服务器中安装与维护,而不在瘦客户机上。

无论HMI是基于PC还是嵌入式,浏览器和App是两种远程访问的选项,应该给予考虑和评估。

浏览器还是App?

在今天的工厂,操作员必须监控不同地方的多个过程。他们可能在厂内或厂外的任何地方,需要快速、容易地用移动设备访问HMI信息。

此外,“带上你自己的设备”(BYOD)的增长趋势意味着企业可以节省硬件和软件费用。BYOD也意味着授权用户可以使用诸如:iPhone、Androids手机、iPad、平板电脑和PC等多种设备访问HMI数据。

为了响应客户的这种需求,HMI供应商已经推出了多种产品,通过Web浏览器或App实现远程交互。两个方案各有优缺点,这取决于它们如何访问。

对PC用户,浏览器访问通常可以满意地工作,但Web屏幕在手持设备的小屏目上不能很好地缩放。屏幕加载要花费较长的时间,有时只显示一小部分画面。基于浏览器的访问在成本方面往往是免费的,但设计、部署、维护网络和Web服务器的费用会较大。

App针对手持设备的用户,通常更快、更易操作。免费或低成本的App专为小屏幕而创建,且下载速度较快,用于主机的软件许可成本通常为零或很低。App为用户提供更好的视觉效果和更快的交互功能,这是远程访问的两个关键属性(图1)。

 

图1. App能够精确显示HMI图形,还能快速互动

使用App的缺点是,他们通常先为iPhone和iPad开发的,然后转移到其他设备,比如Android操作系统(OS),通常有时间的滞后。因为有大量的厂商销售平板电脑和智能手机,而且缺乏标准化。

单单基于Android的设备至少有七种屏幕尺寸。标准化的缺乏使得开发的成本高昂,因为HMI供应商要为每种屏幕尺寸和操作系统开发App。此外,用户不希望为特定设备的App等待几个月或几年。幸运的是,有一种解决方案,这就是采用HTML5标准。

新标准的到来

对于成千上万个用户,使用手机或平板设备实现HMI访问几乎是个梦想。但是,发布的Windows7和8都支持HTML5技术,承诺用户能实现快速的远程连接,而不管他们的设备类型。支持HTML5的HMI软件包允许用户使用几乎所有的设备同时远程访问,而不必为特定设备开发App。“一次设计,到处部署”使软件供应商可通过HTML5,支持任何设备远程访问,无需考虑操作系统或屏幕尺寸(图2)。

 

图2. 支持HTML5的HMI App可用于各种便携设备,无需昂贵和费时的定制软件开发

App最初仅是苹果平台的一个特色,对一些HMI软件供应商仍是问题。而其他智能手机和平板电脑的App市场需求非常巨大,很多HMI供应商已开始开发支持HTML5的App了。

多点触控能提高效率

可靠和快速的远程访问使企业获益很容易看到,而多点触控功能似乎更多的是噱头,用来吸引年轻的员工。虽然这是事实,未来的员工可能会较少地使用鼠标或其他定位设备,而多点触控确实能让所有的员工提高效率。

多点触控HMI比单点触屏、键盘和定点设备有更多的优势。它能识别几个触摸位置和手指的移动,这被称为“手势”。培训的时间较短,因为这些手势–抓捏、缩放、轻扫和更多–与使用智能手机和平板电脑是相同的。

通过使用手势,操作员执行命令的速度比普通触摸屏要快三倍。可在屏幕上轻松操作对象,还可帮助他们迅速找到问题的确切位置。例如,当操作员得到某台设备发出的报警时,使用多点触控技术,他或她可以在屏幕上轻松地转动一台设备,移动到某个特定区域,然后放大这个区域 -- 所有动作手指都不用离开屏幕。当一个事件发生时,操作员可以迅速对准感兴趣的区域,而不是把时间浪费在下拉菜单或滚动多屏上。

触控平板电脑因运动部件少(没有键盘和鼠标),是在多尘、潮湿和腐蚀性环境下最好的选择。工业平板电脑在这些地方还有耐用性要求,而且多数可以戴手套操作。此外,通过创建不允许执行的命令,可以提高员工的安全,除非双手都在屏幕上。

虽然企业不可能把所有屏幕都换成多点触控屏幕,但极有可能的是把损坏的屏幕都换成多点触控屏,因为这种设备的价格低。多点触控功能也有望更加普及,因为在新的Windows操作系统中支持这项技术。最终,所有屏幕可能都具备多点触控功能,所以选择支持这项技术的HMI软件包是明智的。

自动化领域使用新技术的步子相对比较慢,但由于被迫要提高性能和降低成本,这就需要一种帮助实现这些目标的技术。有远见的HMI厂商已经准备迎接这些挑战。这些供应商已看到了BYOD,因为这是常态而不是例外。提供支持HTML5的解决方案,能让企业快速、方便地使用各种各样的便携式设备实现远程连接。虽然多点触控对自动化公司是新事物,但应该意识到即将到来的改变,这些改变能为企业带来翻天覆地的变化。

现在比以往任何时候,都使看似未来的技术和应用能迅速成为当今企业的主流,实施这些进步的企业将在激烈的竞争中脱颖而出。

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