人機界面在金屬制品行業(yè)中的應用

王暉，李志強，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）

人機界面在金屬制品行業(yè)中的應用

王暉，李志強，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）

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

人機界面；定義；分類；發(fā)展趨勢

1 人機界面的定義

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

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

2 人機界面的分類

按操作方式，分觸摸式，按鍵式，鼠標式或三者組合，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，工控機等高檔人機界面為鼠標式，部分人機界面為三者組合。按電源，分交流220 V，直流24 V等。

3 人機界面的作用

目前人機界面最主要的作用是顯示和控制（圖1）。

3.1 顯示

人機界面可以顯示設備各部分的狀態(tài)以及在各種狀態(tài)下設備各個部件的工作情況，在金屬制品行業(yè)中，人機界面不僅可以顯示該設備是處于運行，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行，有哪些元器件不正常運行，并且能顯示一系列設備的參數(shù)值。

（1）某型號水箱式拉絲機，處于正常運行狀態(tài)，人機界面顯示主機卷筒設定速度值，主機卷筒實際速度數(shù)值，收線速度數(shù)值，主電機電流值，主電機溫度值，主電機輸出力矩值，收線張力值，左捻右捻選擇，設定計米長度值，實際計米長度值，運行時間等數(shù)據(jù)（圖2）。

圖1 人機界面的顯示和控制作用

（2）某型號直進式拉絲機，處于正常運行狀態(tài)時，人機界面顯示卷筒選擇，速度設定值，實際速度值,長度設定值，實際長度值，狀態(tài)指示，運行時間，部分部件狀態(tài)等（圖3）。

圖2 水箱式拉絲機人機界面

圖3 直進式拉絲機人機界面

3.2 控制

人機界面可以將老式的復雜按鈕指示燈組成的操控面板精簡之后集成顯示的觸摸屏或文本顯示器上，并可以根據(jù)需求對顯示界面進行美化，同時可以降低成本，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。

人機界面可以將各種數(shù)據(jù)設定集成在觸摸屏或文本顯示器上，進行統(tǒng)一設定，摒棄老式的計數(shù)器，溫控器等原始數(shù)據(jù)設定裝置，還可以根據(jù)需求設定系統(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，設定不同的工作模式。

（1）某型號管絞車，可以在人機界面上設定滿盤尺寸如4000 m，設備在計米尺寸達到4000 m時停車，也可以在人機界面上設定設備在3800 m時開始減速，達到4000 m時停車。

（2）某型號10頭直進式拉絲機，可以根據(jù)工藝需求，在觸摸屏上選擇10個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，并可以對張力傳感器工作位置設定，可以對每個卷筒的點動速度進行設置。

（3）某型號水箱式拉絲機可以用文本顯示器對主機限速進行設置，對計米盤周長進行設置，滿足不同規(guī)格不同工藝情況下的計米。

4 人機界面的發(fā)展趨勢

在當今智能化設備爆發(fā)式發(fā)展的態(tài)勢下，人機界面在金屬制品行業(yè)中的應用越來越廣泛，人機界面未來的諸多發(fā)展趨勢也將在金屬制品產業(yè)中得到體現(xiàn)。

（1）存儲性。未來人機界面在金屬制品行業(yè)中使用要求具備強大的存儲能力，將有效存儲包括工藝參數(shù)，設備運行信息，故障信息等內容，并方便非專業(yè)人員導出，導出方式應以存儲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)因為產品生產周期較長，從拉絲，熱處理，捻制，成繩到產品發(fā)送到客戶手中，中間可能會持續(xù)數(shù)月時間，一旦出現(xiàn)質量問題，利用人機界面的存儲功能積累下來的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)查詢，可以詳細查詢到具體發(fā)生問題的環(huán)節(jié)，促進產品質量提升。

（2）通用性。目前金屬制品行業(yè)因為產業(yè)結構的問題，設備具有系列多，型號多，臺數(shù)多的特點，相近設備人機界面應多考慮通用性兼容性，如某200型捻股機，200型6盤設備和200型12盤的設備應使用同一型號人機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。設計人機界面畫面的時候應遵循“同一系列，統(tǒng)一藍本，同一型號，統(tǒng)一標準”的原則。

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

（4）共享性。未來金屬制品行業(yè)應用的人機界面應支持多種軟件，并可在不同軟件之間自由切換，并可直觀的用圖表動畫等生動的形式顯示出生產數(shù)據(jù)，同時評估所在設備的運行狀態(tài)。

（5）網絡性。未來金屬制品行業(yè)應用的人機界面應具備自適應網絡的能力，能方便連入現(xiàn)場的網絡，支持各種通信模式，能以網絡拓撲結構在最終端人機界面上匯總每一個下端獨立人機界面的信息，完成整個生產班組甚至是整個廠區(qū)的數(shù)據(jù)匯總，實現(xiàn)工業(yè)網絡化。

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

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

圖4 人機界面信息交換

［1］李方園.人機界面設計與應用[M].化學工業(yè)出版社，2008.

［2］劉偉.人機界面設計[M].北京：北京郵電大學出版社有限公司，2011.

［3］席巍.人機界面組態(tài)與應用技術[M].北京：機械工業(yè)出版社，2010.

［4］劉懷亮.人機界面設計[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2007.

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

〔編輯 利文〕

TH122

B

10.16621/j.cnki.issn.1001-0599.2017.01.24