人機(jī)界面在金屬制品行業(yè)中的應(yīng)用

王暉，李志強(qiáng)，劉軍，王瑜，包子亮，朱仁剛

（江蘇法爾勝泓昇重工有限公司，江蘇江陰214433）

人機(jī)界面在金屬制品行業(yè)中的應(yīng)用

王暉，李志強(qiáng)，劉軍，王瑜，包子亮，朱仁剛

（江蘇法爾勝泓昇重工有限公司，江蘇江陰214433）

人機(jī)界面的定義和分類，總結(jié)人機(jī)界面在金屬制品行業(yè)中的使用情況，展望人機(jī)界面在金屬制品行業(yè)中發(fā)展趨勢(shì)。

人機(jī)界面；定義；分類；發(fā)展趨勢(shì)

1 人機(jī)界面的定義

人機(jī)界面是指人和機(jī)器在信息交換和功能上接觸或互相影響的領(lǐng)域或稱界面。所說人機(jī)結(jié)合面，信息交換，功能接觸或互相影響，指人和機(jī)器的硬接觸和軟接觸，此結(jié)合面不僅包括點(diǎn)線面的直接接觸，還包括遠(yuǎn)距離的信息傳遞與控制的作用空間。

在金屬制品行業(yè)中，隨著自動(dòng)化控制技術(shù)的迅速發(fā)展，人機(jī)界面已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于各種設(shè)備系統(tǒng)中，應(yīng)用數(shù)量最多的為觸摸屏，文本顯示器等中低檔人機(jī)界面裝置，并且有不少設(shè)備已經(jīng)逐步開始裝備工控機(jī)等高檔人機(jī)界面裝置。

2 人機(jī)界面的分類

按操作方式，分觸摸式，按鍵式，鼠標(biāo)式或三者組合，在金屬制品行業(yè)中，觸摸屏為觸摸式，公司常用施耐德，西門子等品牌，文本顯示器大多為按鍵式，公司常用MD204L，工控機(jī)等高檔人機(jī)界面為鼠標(biāo)式，部分人機(jī)界面為三者組合。按電源，分交流220 V，直流24 V等。

3 人機(jī)界面的作用

目前人機(jī)界面最主要的作用是顯示和控制（圖1）。

3.1 顯示

人機(jī)界面可以顯示設(shè)備各部分的狀態(tài)以及在各種狀態(tài)下設(shè)備各個(gè)部件的工作情況，在金屬制品行業(yè)中，人機(jī)界面不僅可以顯示該設(shè)備是處于運(yùn)行，停止或是故障狀態(tài)，還能顯示在該狀態(tài)下有哪些元器件在正常運(yùn)行，有哪些元器件不正常運(yùn)行，并且能顯示一系列設(shè)備的參數(shù)值。

（1）某型號(hào)水箱式拉絲機(jī)，處于正常運(yùn)行狀態(tài)，人機(jī)界面顯示主機(jī)卷筒設(shè)定速度值，主機(jī)卷筒實(shí)際速度數(shù)值，收線速度數(shù)值，主電機(jī)電流值，主電機(jī)溫度值，主電機(jī)輸出力矩值，收線張力值，左捻右捻選擇，設(shè)定計(jì)米長(zhǎng)度值，實(shí)際計(jì)米長(zhǎng)度值，運(yùn)行時(shí)間等數(shù)據(jù)（圖2）。

圖1 人機(jī)界面的顯示和控制作用

（2）某型號(hào)直進(jìn)式拉絲機(jī)，處于正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，人機(jī)界面顯示卷筒選擇，速度設(shè)定值，實(shí)際速度值,長(zhǎng)度設(shè)定值，實(shí)際長(zhǎng)度值，狀態(tài)指示，運(yùn)行時(shí)間，部分部件狀態(tài)等（圖3）。

圖2 水箱式拉絲機(jī)人機(jī)界面

圖3 直進(jìn)式拉絲機(jī)人機(jī)界面

3.2 控制

人機(jī)界面可以將老式的復(fù)雜按鈕指示燈組成的操控面板精簡(jiǎn)之后集成顯示的觸摸屏或文本顯示器上，并可以根據(jù)需求對(duì)顯示界面進(jìn)行美化，同時(shí)可以降低成本，減少按鈕和指示燈的數(shù)量，減少系統(tǒng)接線，避免因過多的操控元器件故障引起的維修工作增多。

人機(jī)界面可以將各種數(shù)據(jù)設(shè)定集成在觸摸屏或文本顯示器上，進(jìn)行統(tǒng)一設(shè)定，摒棄老式的計(jì)數(shù)器，溫控器等原始數(shù)據(jù)設(shè)定裝置，還可以根據(jù)需求設(shè)定系統(tǒng)的工作模式，根據(jù)不同的使用環(huán)境需求和工藝使用需要，設(shè)定不同的工作模式。

（1）某型號(hào)管絞車，可以在人機(jī)界面上設(shè)定滿盤尺寸如4000 m，設(shè)備在計(jì)米尺寸達(dá)到4000 m時(shí)停車，也可以在人機(jī)界面上設(shè)定設(shè)備在3800 m時(shí)開始減速，達(dá)到4000 m時(shí)停車。

（2）某型號(hào)10頭直進(jìn)式拉絲機(jī)，可以根據(jù)工藝需求，在觸摸屏上選擇10個(gè)卷筒全部使用或者跳頭（部分卷筒不使用），可以在觸摸屏上查看張力傳感器位置，并可以對(duì)張力傳感器工作位置設(shè)定，可以對(duì)每個(gè)卷筒的點(diǎn)動(dòng)速度進(jìn)行設(shè)置。

（3）某型號(hào)水箱式拉絲機(jī)可以用文本顯示器對(duì)主機(jī)限速進(jìn)行設(shè)置，對(duì)計(jì)米盤周長(zhǎng)進(jìn)行設(shè)置，滿足不同規(guī)格不同工藝情況下的計(jì)米。

4 人機(jī)界面的發(fā)展趨勢(shì)

在當(dāng)今智能化設(shè)備爆發(fā)式發(fā)展的態(tài)勢(shì)下，人機(jī)界面在金屬制品行業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛，人機(jī)界面未來的諸多發(fā)展趨勢(shì)也將在金屬制品產(chǎn)業(yè)中得到體現(xiàn)。

（1）存儲(chǔ)性。未來人機(jī)界面在金屬制品行業(yè)中使用要求具備強(qiáng)大的存儲(chǔ)能力，將有效存儲(chǔ)包括工藝參數(shù)，設(shè)備運(yùn)行信息，故障信息等內(nèi)容，并方便非專業(yè)人員導(dǎo)出，導(dǎo)出方式應(yīng)以存儲(chǔ)卡等方便插拔的形式，并以Excel等常見軟件打開，金屬制品行業(yè)因?yàn)楫a(chǎn)品生產(chǎn)周期較長(zhǎng)，從拉絲，熱處理，捻制，成繩到產(chǎn)品發(fā)送到客戶手中，中間可能會(huì)持續(xù)數(shù)月時(shí)間，一旦出現(xiàn)質(zhì)量問題，利用人機(jī)界面的存儲(chǔ)功能積累下來的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢，可以詳細(xì)查詢到具體發(fā)生問題的環(huán)節(jié)，促進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量提升。

（2）通用性。目前金屬制品行業(yè)因?yàn)楫a(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的問題，設(shè)備具有系列多，型號(hào)多，臺(tái)數(shù)多的特點(diǎn)，相近設(shè)備人機(jī)界面應(yīng)多考慮通用性兼容性，如某200型捻股機(jī)，200型6盤設(shè)備和200型12盤的設(shè)備應(yīng)使用同一型號(hào)人機(jī)界面且能互相替換使用，方便維修，也可減少維修備件數(shù)量降低成本。設(shè)計(jì)人機(jī)界面畫面的時(shí)候應(yīng)遵循“同一系列，統(tǒng)一藍(lán)本，同一型號(hào)，統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)”的原則。

（3）擴(kuò)展性。未來金屬制品行業(yè)所應(yīng)用的人機(jī)界面色彩分辨率會(huì)更高，尺寸會(huì)更小，操作性會(huì)大幅度提升，如觸摸靈敏度，按鍵使用壽命等，并支持固件升級(jí)，能跟上技術(shù)更新的腳步。

（4）共享性。未來金屬制品行業(yè)應(yīng)用的人機(jī)界面應(yīng)支持多種軟件，并可在不同軟件之間自由切換，并可直觀的用圖表動(dòng)畫等生動(dòng)的形式顯示出生產(chǎn)數(shù)據(jù)，同時(shí)評(píng)估所在設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。

（5）網(wǎng)絡(luò)性。未來金屬制品行業(yè)應(yīng)用的人機(jī)界面應(yīng)具備自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的能力，能方便連入現(xiàn)場(chǎng)的網(wǎng)絡(luò)，支持各種通信模式，能以網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在最終端人機(jī)界面上匯總每一個(gè)下端獨(dú)立人機(jī)界面的信息，完成整個(gè)生產(chǎn)班組甚至是整個(gè)廠區(qū)的數(shù)據(jù)匯總，實(shí)現(xiàn)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)化。

（6）硬件接口。未來金屬制品行業(yè)應(yīng)用的人機(jī)界面接口類型應(yīng)該更多，接口數(shù)量應(yīng)該更多，滿足各種使用情況的需要。

人機(jī)界面已在金屬制品行業(yè)中占據(jù)了非常重要的位置，是當(dāng)今主流金屬制品設(shè)備不可或缺的一部分。人機(jī)界面將金屬制品的設(shè)備提升到了智能化，網(wǎng)絡(luò)化的水平，極大的方便了工人的操作，同時(shí)促進(jìn)了金屬制品行業(yè)工業(yè)網(wǎng)的發(fā)展，人機(jī)界面為金屬制品行業(yè)在數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，設(shè)備入網(wǎng)，智能工業(yè)方面打開了嶄新的局面，未來人機(jī)界面必將成為行業(yè)發(fā)展的重要助力。

圖4 人機(jī)界面信息交換

［1］李方園.人機(jī)界面設(shè)計(jì)與應(yīng)用[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2008.

［2］劉偉.人機(jī)界面設(shè)計(jì)[M].北京：北京郵電大學(xué)出版社有限公司，2011.

［3］席巍.人機(jī)界面組態(tài)與應(yīng)用技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.

［4］劉懷亮.人機(jī)界面設(shè)計(jì)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2007.

［5］王建，徐洪亮.觸摸屏實(shí)用技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.

〔編輯 利文〕

TH122

B

10.16621/j.cnki.issn.1001-0599.2017.01.24