人机界面范文10篇

摘要：本文介绍了基于LEODO人机界面的液压马达试验台监控系统，使用ET组态软件进行监控画面的编制，实现液压马达试验台的实时监控、数据采集与处理,系统结构简单，应用性强。

关键字：人机界面（HIM），液压试验台，ET组态软件，数据采集

一、行业背景：

液压马达作为整个液压系统的执行元件，其性能的好坏直接影响着液压系统的可靠性，进而影响生产设备的正常运行。根据液压马达型式试验标准其系统简图如图1所示。

图1液压马达试验台系统简图

在工业测控软件中,组态软件能充分利用Windows的图形编辑功能,方便地构成监控画面,以动画方式显示控制设备的状态,具有报警窗口,实时趋势曲线等功能。并可运用PC机丰富的软硬件资源进行二次开发,方便地生成各种报表,为应用程序的开发提供了十分方便的平台，因此它在工业控制中运用越来越广泛。

摘要：介绍LCD的控制驱动及基与MCU接口的特点；详细阐述嵌入式系统人机界面中各种常见LCD的控制驱动与MCU接口设计，以及一些基础LCD外围电路设计。关键词：LCDMCU接口控制驱动电路设计液晶显示，稳定可靠、成本低、功耗小、控制驱动方便、接口简单易用、模块化结构紧凑，在嵌入式系统中作为人机界面获得了广泛的应用。近年来，国内许多厂商，如紫晶、冀雅、晶华、信利、蓬远等已经能够满足各种定制液晶显示的需求；很多著名半导体厂商，如Hitachi、SeikoEpson、Toshiba、Holtek、Solomon、Samsung等相继推出了许多控制驱动器件。本文以现有的控制驱动器件和液晶显示器如何构成各种结构紧凑、成本低廉、简单易用、性能优良的嵌入式人机界面的设计进行综合阐述。1液晶显示及其控制驱动与接口概述液晶显示LCD（LiquidCrystalDisplay），是利用液晶材料在电场作用下发生位置变化而遮蔽/通透光线的性能制作成为一种重要平板显示器件。通常使用的LCD器件有TN型（TwistNematic，扭曲向列型液晶）、STN型（SuperTN，超扭曲向列型液晶）和TFT型（ThinFilmTransistor，薄膜晶体管型液晶）。TN、STN、TFT型液晶，性能依次增强，制作成本也随之增加。TN和STN型常用作单色LCD。STN型可以设计成单色多级灰度LCD和伪彩色LCD，TFT型常用作真彩色LCD。TN和STN型LCD，不能做成大面积LCD，其颜色数在218种以下。218种颜色以下的称为伪色彩，218种及其以上颜色的称为真彩色。TFT型可以实现大面积LCD真彩显示，其像素点可以做成0.3mm左右。TFT-LCD技术日趋成熟，长期困扰的难题已获解决：视角达170°，亮度达500cd/m2(500尼特)，显示器尺寸达101.6cm(40in)，变化速度达60帧/s。

进行LCD设计主要是LCD的控制/驱动和外界的接口设计。控制主要是通过接口与外界通信、管理内/外显示RAM，控制驱动器，分配显示数据；驱动主要是根据控制器要求，驱动LCD进行显示。控制器还常含有内部ASCII字符库，或可外扩的大容量汉字库。小规模LCD设计，常选用一体化控制/驱动器；中大规模的LCD设计，常选用若干个控制器、驱动器，并外扩适当的显示RAM、自制字符RAM或ROM字库。控制与驱动器大多采用低压微功耗器件。与外界的接口主要用于LCD控制，通常是可连接单片机MCU的8/16位PPI并口或若干控制线的SPI串口。显示RAM除部分Samsung器件需用自刷新动态SDRAM外，大多公司器件都用静态SRAM。嵌入式人机界面中常用的LCD类型及其典型控制/驱动器件与接口如下：

段式LCD，如HT1621（控/驱）、128点显示、4线SPI接口；字符型LCD，如HD44780U（控/驱）、2行×8字符显示、4/8位PPI接口；单色点阵LCD，如SED1520（控/驱）、61段×16行点阵显示、8位PPI接口，又如T6863（控）+T6A39（列驱+T6A40（行驱）、640×64点双屏显示、8位PPI接口；

灰度点阵LCD，如HD66421（控/驱）、160×100点单色4级灰度显示、8位PPI接口；伪彩点阵LCD，如SSD1780（控/驱）、104RGB×80点显示、8位PPI或3/4线SPI接口；真彩色点阵LCD，如HD66772（控/源驱）+HD66774（栅驱）、176RGB×240点显示、8/9/16/18位PPI接口、6/16/18动画接口、同步串行接口；视频变换LCD，如HD66840（CRT-RGB→CD-RGB）、720×512点显示、单色/8级灰度/8级颜色/4位PPI接口。控制驱动器件的供电电路、驱动的偏压电路、背光电路、振荡电路等构成LCD控制驱动的基本电路。它是LCD显示的基础。

LCD与其控制驱动、接口、基本电路一起构成LCM（LiquidCrystalModule,LCD模块）。常规嵌入式系统设计，多使用现成的LCM做人机界面；现代嵌入式系统设计，常把LCD及其控制驱动器件、基本电路直接做入系统。本体考虑、既结构紧凑，又降低成本，并且有昨于减少功耗、实现产品小型化。控制LCD显示，常采用单片机MCU，通过LCD部分的PPI或SPI接口，按照LCD控制器的若干条的协议指令执行。MCU的LCD程序一般包括初始化程序、管理程序和数据传输程序。大多数LCD控制驱动器厂商都随器件提供有汇编或C语言的例程资料，十分方便程序编制。

2常见LCD的控制驱动与接口设计2.1段式LCD的控制驱动与接口设计段式LCD用于显示段形数字或固定形状的符号，广泛用作计数、计时、状态指示等。普遍使用的控制驱动器件是Holtek的HT1621，它内含与LCD显示点一一对应的显存、振荡电路，低压低功耗，4线串行MCU连接，8条控制/传输指令，可进行32段×4行=128点控制显示，显示对比度可外部调整，可编程选择偏压、占空比等驱动性能。HT1621控制驱动LCD及其MCU接口如图1所示。2．2字符型LCD的控制驱动与接口设计字符型LCD用于显示5×8等点阵字符，广泛用作工业测量仪表仪器。常用的控制驱动器件有：Hitachi的HD44780U、Novatek的NT3881D、Samsung的KS0066、Sunplus的SPLC78A01等。HD44780U使用最普遍。它内嵌与LCD显示点一一对应的显存SRAM、ASCII码等的字符库CGROM和自制字符存储器CGRAM，可显示1～行每行8个5～8点阵字符或相应规模的5×10点阵字符，其内振荡电路附加外部阻容RC可直接构成振荡器。HD44780U具有可直接连接68XXMCU的4/8位PPI接口，9条控制/传输指令，显示对比度可外部调整。HD44780U连接80XXMCU时有直接连接和间接连接两种方式：直接连接需外部逻辑变换接口控制信号，而无需特别操作程序；间接连接将控制信号接在MCU的I/O口上，需特别编制访问程序。HD44780U控制驱动LCD及其与80XXMCU的接口如图2所示。

从第一个按钮开关被研制出来，人机界面监控系统（下文简称HMI）便成为工业生产中一个必不可少的部分。在通用汽车公司中，HMI系统能够帮助工程师进行故障诊断和设备维护工作。但是，在通用汽车公司中，HMI最主要的作用还是确保设备无故障地运行。

通过HMI系统延长设备无故障运行时间地关键在于生产过程进行优化。行之有效地开展维护工作并对故障进行准确地判断将有利于共产隔得正常生产。回顾HMI系统发展地历程将有助于我们了解HMI系统未来发展地方向以及如何更好地实现工厂运营地目标－提高效率，增加无故障运行时间。

早期设备

最初地HMI应用项目中包含有大量地按钮开关、指示灯、选择开关和其它简单地控制设备，功能仅限于启动、停止某个设备，并显示该设备地状况。从某种意义上来说，这也是一种控制系统。这样地控制系统非常简单，通常由许多继电器组合在一起来实现。在当时，设计者地重要设计思想就是让控制电路越简单越好，人机界面地雏形也受到这种思想地影响。

按钮、开关以及指示灯在控制系统中地应用是一个不小地进步，早期地HMI系统常常不能有效地进行故障诊断，因为他们毕竟太简陋了。在通用汽车公司，如果一个设备停止了工作，我们不许通过查看、测试控制系统地电路来找出故障。唯一地检测技术就是用探针一一检查测试点到设备控制电路、操作台的导通情况。现在，即便没有专门的故障诊断功能，HMI和自动化控制系统也能较以前的系统能够更快地诊断出故障原因。

PLC的引入

摘要：本文介绍了基于LEODO人机界面的液压马达试验台监控系统，使用ET组态软件进行监控画面的编制，实现液压马达试验台的实时监控、数据采集与处理,系统结构简单，应用性强。

关键字：人机界面（HIM），液压试验台，ET组态软件，数据采集

一、行业背景：

液压马达作为整个液压系统的执行元件，其性能的好坏直接影响着液压系统的可靠性，进而影响生产设备的正常运行。根据液压马达型式试验标准其系统简图如图1所示。

图1液压马达试验台系统简图

在工业测控软件中,组态软件能充分利用Windows的图形编辑功能,方便地构成监控画面,以动画方式显示控制设备的状态,具有报警窗口,实时趋势曲线等功能。并可运用PC机丰富的软硬件资源进行二次开发,方便地生成各种报表,为应用程序的开发提供了十分方便的平台，因此它在工业控制中运用越来越广泛。

一、前言

柱塞式塑料注射成型机在日常使用过程中发现柱塞式塑料注射成型机的电气控制系统的控制速度低，可靠性差，维护工作量大，故障多且不易查找，严重影响生产，所以对柱塞式塑料注射成型机电气控制系统的改造已经成为必然。

二、柱塞式塑料注射成型机的工作原理

柱塞式塑料注射成型机用于热塑性塑料（聚苯乙烯、聚乙烯等）的成型加工，将原料通过加料调节器定量地加入料筒中，料筒外面加包有电加热圈，当注射柱塞向前移动时，使加入的塑料在被推挤向前的过程中逐渐加热、塑化，压实而积聚在料筒前端，柱塞继续前进，于是塑化的塑料在高压下经喷嘴注入冷的模具内，经保压后柱塞退回，塑化的原料中冷模具内很快凝固成型为制品。

三、电气控制系统存在的问题

柱塞式塑料注射成型机的电气控制系统由交流接触器、中间继电器、时间继电器等组成的传统继电逻辑控制系统，且采用固定接线的方式来完成控制功能。这样对生产工艺工程变更的适应性差。当生产工艺需要改变时，只能更改电气控制箱内各继电器，并且需要重新布线。而且现有控制系统的控制速度低，可靠性差，触点多，故障点多，维护工作量大。

摘要:通过分析烟草制丝生产线自动化控制系统的发展趋势，结合其实际应用，提出了一种依据国际标准设计人机交互界面的层次结构，基于监控对象创建标准模型，根据应用需求规划产品功能的人机交互软件设计思路，并给出了用户应用安全和更好满足用户体验等方面的一些建议。设计方式有助于提高人机交互软件的标准化和结构化设计，并为后期制丝车间的信息化集成奠定了基础。

关键词:烟草制丝生产线;人机界面;用户体验;数字化建模

人机交互界面是自动化生产线数据采集与监视控制系统(supervisorycontroianddataacquisitionsystem，SCADA)中的一个子系统。工业自动化控制系统的人机交互界面是一个综合的操作环境，也是用户与计算机之间传递和交换信息的工具，同时是使用监控软件平台，通过网络对现场PLC数据进行采集、交换处理，实现对生产线的监控和管理功能［1］，并为企业信息系统提供生产实时数据的一种工业应用软件产品。随着新一轮卷烟行业技术升级和生产线控制系统柔性化的进一步增强，采用电控系统标准化技术、对象化技术、单元化技术和系统集成技术的智能集成生产控制系统已成为烟草行业的发展趋势，打造新一代面向工业V4．0、数字化、智能化工厂是烟草行业信息化建设的主要目标。智能工厂主要关注智能化生产系统及过程。如何通过人机交互界面的设计，更好地展示烟草制丝生产线控制系统的柔性化、智能化设计，是本文主要探讨的问题。交互设计是一种将产品从技术化转变为智能化，同时满足人们情感需求的实际方法，随着人机交互设计的不断发展，人机交互界面更倾向于提高工业生产效率的易操作性和重视用户体验的人性化设计［2］。

1烟草制丝生产线人机交互界面设计现状

现在应用中的制丝生产线人机界面设计，多侧重于设备状态的监视和控制功能的实现，设计开发者通常依据自己的个性进行开发设计，将采集到的所有数据信息尽可能地堆叠到画面中，设计缺乏一定的规范性。人机界面信息量很大，信息却没有进行有效的分类、规划，往往会因为一些无关紧要的信息，干扰了用户对关键信息的响应速度。随着工业技术的高速发展，现代烟草制丝生产线控制系统正向着面向定制化设计，支持多品种小批量生产模式发展，要求生产线控制系统具有高度的柔性，能够进行模块化组合，以满足生产不同产品的需求，因此对生产线操作员要求更高。但是操作员却希望通过简单、快捷和安全的操作界面，完成对复杂工艺生产线的控制，实现真正意义上的智能化应用。因此人机交互界面的设计也应该向着更加规范，更加人性化的设计方向发展［3］。交互设计三要素:机器/系统、人、界面。如何通过界面，更好地将机器/系统的信息“告诉”人，并通过界面，将人要表达的意思“传达”给机器/系统，是工业人机界面设计需要研究的问题。

2烟草制丝生产线人机界面设计思路

一、概述

NUM数控系统以其功能的强大性，开放性、灵活性、高速和高精度而著称，尤其是开放性的人机界面功能深受用户的欢迎。利用系统提供的MMITOOL软件，可以开发出适合机床特点的专用中文人机界面。在齿轮机床行业得到了广泛的应用，其数控系统销售量一直处于领先地位。

蜗杆砂轮磨齿机是一种高效、高精度的齿轮精加工机床，用于磨削标准或者修形的圆柱渐开线齿轮，适用于大批量小模数齿轮的加工。由于其数控系统采用的是法国NUM1060HG数控系统，在操作习惯和用户界面上和我国有很大的不同，增加了用户在安装、调试、编程、操作和维护等方面的难度。在工件的加工过程以及系统的调试和维护过程中，用户通过人机界面与系统存在着大量的交互过程，因此，基于NUM的磨齿机数控系统的二次开发对于简化用户操作，提高生产率具有重要的意义。

二、系统结构与功能

数控磨齿机采用展成原理，砂轮为蜗杆状，相当于齿条的砂轮与被磨齿轮相啮合，在连续展成运动中实现展成磨削。该磨齿机共有6个轴，分别为径向X轴、切向Y轴、轴向Z轴、修整进给U轴、砂轮旋转B轴和工件旋转C轴，可实现多轴联动。依据机床结构和加工的要求，利用NUM数控系统提供的软件工具，采用VB语言，开发了蜗杆砂轮磨齿机的人机界面系统，该系统主要由参数设置模块、齿向修形模块、显示模块、机床调整模块组成。总体结构。

1、系统平台和开发工具

摘要：到图像信息进行处理。该系统可以在人机界面上对系统的参数进行设定，对分级状态进行监视，控制系统各部件动作，完成系统的信号采集、通信、判断、控制等功能，实现水果的自动分级。

关键词：计算机视觉；图像采集；LabVIEW；自动分级系统

中国作为世界上最大的水果生产大国，水果产量和种植面积逐年提升，2019年我国的水果产量为2.84亿吨，通过测算，我国果园面积今后还会进一步增大，供应规模将继续扩大。但总体上看，我国的水果产业并不能称之为强，其中最大的痛点是缺乏产业链整合，尤其是各类水果的筛选分级技术还相对落后，严重阻碍了我国水果产业的发展。因此，实现水果的快速有效的分级，以提升我国水果品质和竞争力已经势在必行[1-2]。本文介绍了一种基于计算机视觉技术的水果自动分级系统，将计算机视觉技术用于水果品质分级具有潜在的应用价值和很好的发展前景，也最适合走工业化的发展轨道。

1系统总体设计

目前，水果筛选分级主要有人工水果分级和机械自动化分级两种形式，其中人工分级方式需要大量的劳动力，效率低，难以满足大批量分级需求。机械自动化分级可以分为纯机械装置分级、基于光电检测技术分级和基于图像/视觉技术分级三种。随着计算机视觉技术的发展和应用，基于图像/视觉技术的水果分级简化了图像分类和处理的流程，在很大程度上提升了产品品质检测的速度和精度，降低了成本。因此，利用计算机视觉技术进行分级是自动化分级发展的必然趋势。本系统将综合采用传感器技术、电气控制技术、计算机视觉技术等多种技术，应用智能化的控制方式实现水果的自动分级。系统的核心是以工控机为核心的控制系统，通过工业相机采集水果图像，通过各种传感器采集各项指标，通过LabVIEW和LabVIEWVisionAssistant软件搭建人机界面，并进行图像分析和处理，控制执行机构，监测设备运行状态，实现水果的分级。

1.1系统组成及功能

摘要：污水处理工作是一个城市的重中之重，也是保证人民生活有序进行的保证。近年来，随着科学技术的不断进步，污水处理的工艺也有了升级和革新，其中PLC和变频器的应用非常广泛，起到很好的效果。通过设计PLC和变频器的控制系统，让污水处理的自动化水平得到了很大的提高，提高了污水处理效率。笔者根据自己的经验，对PLC和变频器在污水处理中的应用进行了分析，希望能够对城市污水处理工作有所帮助。

关键词：污水净化；自动控制；PLC；变频器

十八大以来，我国对环境建设工作给予了充分的重视，其中，城市污水处理就是非常重要的一个部分，人民的生活，工业和农业的使用，都会产生大量的污水，所以，我们要及时的进行处理，才能够保证城市的良好秩序。在污水处理的工艺当中，PLC与变频器是关键的部分，通过合理的设计，能够有效的提高污水处理的效率。本文探讨了二者的应用，并给出了一些建议。

1PLC和变频器在系统改善中的功能

目前，由于我国雾霾情况严重，加之工业废水等环境污染等问题，已经对我国造成了重要的影响。近一段时间，节能减排和生态中国概念的提出，让我国对城市污水的处理有了新的理念和想法。其中，紫外线是目前应用非常广泛的一个方案，因为紫外线具有很好的杀菌效应，同时，安全可靠、绿色清洁，是常用的一种污水处理方法。而我国有相当一部分的城市并没有引入紫外线杀菌的方法，而是一直在沿用化学清洗和机械式的清洗方法，具有损坏灯管、工人劳动强度较高的弊端。所以，应用紫外线污水净化系统就成为了一种很好的替代方法。在紫外线消毒系统中，主要是通过玻璃套管或者是石英套管来隔离紫外灯管和污水，然后，再通过控制紫外线强度，进行自然杀菌，从而达到消毒的效果。但是，紫外线杀菌系统的自动化水平还是不够好，利用PLC、变频器和人机界面相结合的方式可以有效的对紫外线系统进行自动化的改造，提高净水的效率。通过自动化改造，可以实现很多功能，得到很好的效果。第一，净化池设定水位警戒线，实时监控水位状况。我们在净化池当中安装有超声波液位计来测量液位，对水量进行控制，可以保证污水的浓度。第二，在石英套管的外壁安装气动清洁机构，可以设置定期清洁的自动化模式。第三，安装PH计，可以对水样进行实时的检测和监控，并将结果反映在人机界面上。这些功能的实现，与具体的工具和设备具有重要的关系，但是，更为重要的是，PLC和变频器系统在其中起到了更重要的作用，将紫外线污水处理系统联系成为了一个整体，提高了净水效率。

2硬件设计

0.引言

PLC以其可靠性高、逻辑控制功能强、体积小、适应性强和与计算机接口方便等优势在工业测控领域广泛运用,已大量替代由中间继电器和时间继电器等组成的传统电器控制系统。近年来,PLC技术发展迅猛,新产品层出不穷。高端PLC不仅擅长开关量检测和逻辑控制,而且能够处理模拟信号、进行位置控制和回路控制,还可以连接各种触摸屏人机界面并具有强大的网络功能。高端PLC配备适当的位置控制单元和触摸屏人机界面,并根据计算机集成制造系统(CIMS)或柔性制造系统(FMS)的具体要求,配置相应的网络模块或网络单元,即可实现网络互连,构成开放的数控系统。本文介绍一种基于OMRON高端PLC的磨削数控系统,这种数控系统装备的位置控制单元可以实现两轴联动,并可根据实际需要,任意扩展控制轴数;触摸屏人机界面可以根据操作需要灵活设计;还可通过DeviceNet、ControllerLink和TCP/IP协议单元进行多层次的网络互连。这种数控系统目前已在3MZ2120磨床数控技术改造中获得成功应用。

1.数控系统的开放特征与典型模式

开放式数控系统一般基于PC平台,具有模块化、标准化、平台无关性、可二次开发和适应联网工作等特征。基于PC平台的开放式数控系统目前有3种典型模式。第一种为衍生型(专用NC+PC),在传统CNC中插入专门开发的接口板,使传统的专用CNC带有PC的特点。此种模式是由于数控系统制造商不能在短期内放弃传统的专用CNC技术而产生的折中方案,尚未实现NC内核的开放,只具有初级开放性;第二种为嵌入型(PC+NC控制卡),将基于DSP的高速运动控制卡(NC控制卡)插在PC的标准扩展槽中,由PC机执行各种非实时任务,NC控制卡处理实时任务。是目前基于PC平台的开放式数控系统的主流;第三种为全软件数控系统,PC机不仅能够完成管理等非实时任务,也可以在实时操作系统的支持下,执行实时插补、伺服控制、机床电器控制等实时性任务。这种模式的数控系统实现了NC内核的开放和用户操作界面的开放,可以直接或通过网络运行各种应用软件,是真正意义上的开放式数控系统。与PC平台开放式数控系统相比,基于高端PLC的数控系统的开放性主要体现在网络层面和系统扩充层面。高端PLC采用类似于PC的总线结构和面向操作的梯形图语言编程,模拟量处理单元、位置控制单元、回路控制单元、网络模块或网络单元等高端部件都有专用控制语句,具有系统构建灵活、扩充能力强、应用软件设计便捷等优点。编程语言标准化和部件可互换性的不断增强,现场总线技术和工业以太网络标准的普遍采用,都使基于高端PLC的数控系统变得更加开放,将成为面向CIMS或FMS的设备层的重要组成部分。

2.基于高端PLC的磨削数控系统

2.1开关信号监测与逻辑控制