人机界面在金属制品行业中的应用

王晖，李志强，刘军，王瑜，包子亮，朱仁刚

（江苏法尔胜泓昇重工有限公司，江苏江阴214433）

人机界面在金属制品行业中的应用

王晖，李志强，刘军，王瑜，包子亮，朱仁刚

（江苏法尔胜泓昇重工有限公司，江苏江阴214433）

人机界面的定义和分类，总结人机界面在金属制品行业中的使用情况，展望人机界面在金属制品行业中发展趋势。

人机界面；定义；分类；发展趋势

1 人机界面的定义

人机界面是指人和机器在信息交换和功能上接触或互相影响的领域或称界面。所说人机结合面，信息交换，功能接触或互相影响，指人和机器的硬接触和软接触，此结合面不仅包括点线面的直接接触，还包括远距离的信息传递与控制的作用空间。

在金属制品行业中，随着自动化控制技术的迅速发展，人机界面已经被广泛应用于各种设备系统中，应用数量最多的为触摸屏，文本显示器等中低档人机界面装置，并且有不少设备已经逐步开始装备工控机等高档人机界面装置。

2 人机界面的分类

按操作方式，分触摸式，按键式，鼠标式或三者组合，在金属制品行业中，触摸屏为触摸式，公司常用施耐德，西门子等品牌，文本显示器大多为按键式，公司常用MD204L，工控机等高档人机界面为鼠标式，部分人机界面为三者组合。按电源，分交流220 V，直流24 V等。

3 人机界面的作用

目前人机界面最主要的作用是显示和控制（图1）。

3.1 显示

人机界面可以显示设备各部分的状态以及在各种状态下设备各个部件的工作情况，在金属制品行业中，人机界面不仅可以显示该设备是处于运行，停止或是故障状态，还能显示在该状态下有哪些元器件在正常运行，有哪些元器件不正常运行，并且能显示一系列设备的参数值。

（1）某型号水箱式拉丝机，处于正常运行状态，人机界面显示主机卷筒设定速度值，主机卷筒实际速度数值，收线速度数值，主电机电流值，主电机温度值，主电机输出力矩值，收线张力值，左捻右捻选择，设定计米长度值，实际计米长度值，运行时间等数据（图2）。

图1 人机界面的显示和控制作用

（2）某型号直进式拉丝机，处于正常运行状态时，人机界面显示卷筒选择，速度设定值，实际速度值,长度设定值，实际长度值，状态指示，运行时间，部分部件状态等（图3）。

图2 水箱式拉丝机人机界面

图3 直进式拉丝机人机界面

3.2 控制

人机界面可以将老式的复杂按钮指示灯组成的操控面板精简之后集成显示的触摸屏或文本显示器上，并可以根据需求对显示界面进行美化，同时可以降低成本，减少按钮和指示灯的数量，减少系统接线，避免因过多的操控元器件故障引起的维修工作增多。

人机界面可以将各种数据设定集成在触摸屏或文本显示器上，进行统一设定，摒弃老式的计数器，温控器等原始数据设定装置，还可以根据需求设定系统的工作模式，根据不同的使用环境需求和工艺使用需要，设定不同的工作模式。

（1）某型号管绞车，可以在人机界面上设定满盘尺寸如4000 m，设备在计米尺寸达到4000 m时停车，也可以在人机界面上设定设备在3800 m时开始减速，达到4000 m时停车。

（2）某型号10头直进式拉丝机，可以根据工艺需求，在触摸屏上选择10个卷筒全部使用或者跳头（部分卷筒不使用），可以在触摸屏上查看张力传感器位置，并可以对张力传感器工作位置设定，可以对每个卷筒的点动速度进行设置。

（3）某型号水箱式拉丝机可以用文本显示器对主机限速进行设置，对计米盘周长进行设置，满足不同规格不同工艺情况下的计米。

4 人机界面的发展趋势

在当今智能化设备爆发式发展的态势下，人机界面在金属制品行业中的应用越来越广泛，人机界面未来的诸多发展趋势也将在金属制品产业中得到体现。

（1）存储性。未来人机界面在金属制品行业中使用要求具备强大的存储能力，将有效存储包括工艺参数，设备运行信息，故障信息等内容，并方便非专业人员导出，导出方式应以存储卡等方便插拔的形式，并以Excel等常见软件打开，金属制品行业因为产品生产周期较长，从拉丝，热处理，捻制，成绳到产品发送到客户手中，中间可能会持续数月时间，一旦出现质量问题，利用人机界面的存储功能积累下来的数据进行数据查询，可以详细查询到具体发生问题的环节，促进产品质量提升。

（2）通用性。目前金属制品行业因为产业结构的问题，设备具有系列多，型号多，台数多的特点，相近设备人机界面应多考虑通用性兼容性，如某200型捻股机，200型6盘设备和200型12盘的设备应使用同一型号人机界面且能互相替换使用，方便维修，也可减少维修备件数量降低成本。设计人机界面画面的时候应遵循“同一系列，统一蓝本，同一型号，统一标准”的原则。

（3）扩展性。未来金属制品行业所应用的人机界面色彩分辨率会更高，尺寸会更小，操作性会大幅度提升，如触摸灵敏度，按键使用寿命等，并支持固件升级，能跟上技术更新的脚步。

（4）共享性。未来金属制品行业应用的人机界面应支持多种软件，并可在不同软件之间自由切换，并可直观的用图表动画等生动的形式显示出生产数据，同时评估所在设备的运行状态。

（5）网络性。未来金属制品行业应用的人机界面应具备自适应网络的能力，能方便连入现场的网络，支持各种通信模式，能以网络拓扑结构在最终端人机界面上汇总每一个下端独立人机界面的信息，完成整个生产班组甚至是整个厂区的数据汇总，实现工业网络化。

（6）硬件接口。未来金属制品行业应用的人机界面接口类型应该更多，接口数量应该更多，满足各种使用情况的需要。

人机界面已在金属制品行业中占据了非常重要的位置，是当今主流金属制品设备不可或缺的一部分。人机界面将金属制品的设备提升到了智能化，网络化的水平，极大的方便了工人的操作，同时促进了金属制品行业工业网的发展，人机界面为金属制品行业在数据统计，设备入网，智能工业方面打开了崭新的局面，未来人机界面必将成为行业发展的重要助力。

图4 人机界面信息交换

［1］李方园.人机界面设计与应用[M].化学工业出版社，2008.

［2］刘伟.人机界面设计[M].北京：北京邮电大学出版社有限公司，2011.

［3］席巍.人机界面组态与应用技术[M].北京：机械工业出版社，2010.

［4］刘怀亮.人机界面设计[M].北京：冶金工业出版社，2007.

［5］王建，徐洪亮.触摸屏实用技术[M].北京：机械工业出版社，2005.

〔编辑 利文〕

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10.16621/j.cnki.issn.1001-0599.2017.01.24