1简介

人机接口是指人与计算机之间建立联系、交换信息的输入/输出设备的接口，这些设备包括键盘、显示器、打印机、鼠标等。人机交互设备是计算机系统中基本的设备之一，是人和计算机之间建立联系、交换信息的外部设备，常见的人机交互设备可分为输入设备和输出设备两类。

1．输入设备

输入设备是人向计算机输入信息的设备，常用的输入设备有：①键盘是人向计算机输入信息基本的设备；②鼠标是一种光标指点设备；③触摸屏是一种坐标定位设备，常用于公共查询系统。

2．输出设备

输出设备是直接向人提供计算机运行结果的设备，常用的输出设备有：①显示器是计算机的主要输出设备，它与键盘一起构成基本的人机对话环境；②打印机为用户提供计算机信息的硬拷贝。常用的打印机有击打式、喷墨式和激光打印机。

3．人机接口

人机接口是计算机同人机交互设备之间实现信息传输的控制电路。它与人机交互设备一起完成信息形式的转换和信息传输的控制两个任务。

接口种类编辑

人机接口是用户与操作系统之间的桥梁，通过人机接口，用户只需进行简单操作，就能实现复杂的应用计算与处理。人机接口有两种类型：

直接接口：用户通过交互命令、图形界面或网络界面直接对（网络）计算机进行操作。DOS操作系统采用的是纯命令行输入方式，而Windows操作系统大大简化了用户的操作，提供命令行输入和鼠标操作共存的方式。DOS命令行或Windows的图形界面，都是直接接口。QQ软件的用户界面也是一种直接接口。 [2] 

间接或程序接口：间接接口供用户以程序方式进行操作。程序员使用操作系统或第三方厂商提供的应用程序设计接口API来调用系统提供的例行程序，实现既定的操作。DOS提供的程序接口主要是中断服务功能，Windows的程序接口以Windows API函数为主。

在机电一体化产品中，常用的输入设备有控制开关、BCD或二进制拨码盘、键盘等；常用的输出设备有状态指示灯、发光二极管显示器、液晶显示器、微型打印机、阴极射线管显示器等，扬声器作为一种声音信号输出设备，在进行产品设计时经常被采用。人机接口作为人与微机之间进行信息传递的通道，有着其自身的一些特点，需要在设计时予以考虑。

①专用性：每一种机电一体化产品都有其自身的特定功能，对人机接口有着不同的要求，所以人机接口的设计方案要根据产品的要求而定。例如，对于一些简单的二值性的控制参数，可以考虑采用控制开关；对一些少量的数值型参数的输入，可以考虑使用BCD拨码盘；而当系统要求输入的控制命令和参数比较多时，则应考虑使用行列式键盘等。

②低速性：与控制微机的工作速度相比，大多数人机接口设备的工作速度是很低的，所以在进行人机接口设计时，要考虑控制微机与接口设备间的速度匹配，提高控制微机与接口设备间的速度匹配，提高控制微机的工作效率。

③高性能价格比：由于机电的结合，大大强化了机械系统功能，使整个机电一体化系统具有高性能价格比。所以在进行人机接口设计时，在满足功能要求的前提下，输入/输出设备配置以小型、微型、廉价为原则。

2人机界面产品

人机界面：连接可编程序控制器（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，由硬件和软件两部分组成。硬件部分包括处理器、显示单元、输入单元、通讯接口、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机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机和HMI 产品的串行通讯口，把编制好的“工程文件”下载到HMI的处理器中运行。

基本功能

设备工作状态显示，如指示灯、按钮、文字、图形、曲线等

数据、文字输入操作，打印输出

生产配方存储，设备生产数据记录

简单的逻辑和数值运算

可连接多种工业控制设备组网

选型指标：

显示屏尺寸及色彩，分辨率

HMI的处理器速度性能

输入方式：触摸屏或薄膜键盘

画面存贮容量，注意厂商标注的容量单位是字节（byte）、还是位（bit）

通讯口种类及数量，是否支持打印功能

人机界面产品分类

薄膜键输入的HMI，显示尺寸小于5.7ˊ，画面组态软件免费，属初级产品。如POP－HMI 小型人机界面

触摸屏输入的HMI，显示屏尺寸为5.7ˊ～12.1ˊ，画面组态软件免费，属中级产品

基于平板PC计算机的、多种通讯口的、高性能HMI，显示尺寸大于10.4ˊ，画面组态软件收费，属产品

人机界面的使用方法

明确监控任务要求，选择适合的HMI产品

在PC机上用画面组态软件编辑“工程文件”

测试并保存已编辑好的“工程文件”

PC机连接HMI硬件，下载“工程文件”到HMI中

连接HMI和工业控制器（如PLC、仪表等），实现人机交互

3产品问答

1、人机界面与人们常说的“触摸屏”有什么区别？

从严格意义上来说，两者是有本质上的区别的。因为“触摸屏”仅是人机界面产品中可能用到的硬件部分，是一种替代鼠标及键盘部分功能，安装在显示屏前端的输入设备；而人机界面产品则是一种包含硬件和软件的人机交互设备。在工业中，人们常把具有触摸输入功能的人机界面产品称为“触摸屏”，但这是不科学的。

2、人机界面和组态软件有什么区别？

人机界面产品，常被大家称为“触摸屏”，包含HMI硬件和相应的专用画面组态软件，一般情况下，不同厂家的HMI硬件使用不同的画面组态软件，连接的主要设备种类是PLC。而组态软件是运行于PC硬件平台、windows操作系统下的一个通用工具软件产品，和PC机或工控机一起也可以组成HMI产品；通用的组态软件支持的设备种类非常多，如各种PLC、PC板卡、仪表、变频器、模块等设备，而且由于PC的硬件平台性能强大（主要反应在速度和存储容量上），通用组态软件的功能也强很多，适用于大型的监控系统中。

3、人机界面产品中是否有操作系统？

任何人机界面产品都有系统软件部分，系统软件运行在HMI的处理器中，支持多任务处理功能，处理器中需有小型的操作系统管理系统软件的运行。基于平板计算机的高性能人机界面产品中，一般使用WinCE,Linux等通用的嵌入式操作系统。

4、人机界面只能连接PLC吗？

不是这样的。人机界面产品是为了解决PLC的人机交互问题而产生的，但随着计算机技术和数字电路技术的发展，很多工业控制设备都具备了串口通讯能力，所以只要有串口通讯能力的工业控制设备，如变频器、直流调速器、温控仪表、数采模块等都可以连接人机界面产品，来实现人机交互功能。

5、人机界面只能通过标准的串行通讯口与其它设备相连接吗？

大多数情况下是这样的。但随着计算机和数字电路技术的发展，人机界面产品的接口能力越来越强。除了传统的串行（RS232、RS422/RS485）通讯接口外，有些人机界面产品已具有网口、并口、USB口等数据接口，它们就可与具有网口、并口、USB口等接口的工业控制设备相连接，来实现设备的人机的交互。

6、是否有通讯功能的设备一定能和人机界面产品连接？

应该是这样的。因为通用的人机界面产品都提供了大量的、可供选择的常用设备通讯驱动程序；一般情况下，只要在人机界面的画面组态软件中选择与连接设备相对应的通讯驱动程序，就可以完成HMI和设备的通讯连接。如果所选HMI产品的组态软件中没有要连接设备的通讯驱动程序，用户则可以把要连接设备的通讯口类型和协议内容告知HMI产品的生产商，请HMI厂商代为编制该设备的通讯驱动程序。

7、PC机不加触摸屏，能否直接与PLC通讯，完成HMI的功能？

当然可以。不过还要编制相应的HMI软件，才能使PC机成为一个真正的HMI产品。

8、未来人机界面的发展趋势是什么？

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PC计算机为HMI硬件的产品为主，因为这种的产品在处理器速度、存储容量、通讯接口种类和数量、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，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IO功能），将在小型机械设备的人机交互应用中得到广泛应用。