如何為精密自動化和運動控制選擇合適的HMI開發(fā)工具？
發(fā)布時間：2025-08-12 作者：Daniel Hong
選擇具有合適功能的HMI開發(fā)工具可以幫助開發(fā)人員加快進程并最大限度地減少錯誤。
為精密自動化和運動控制系統(tǒng)創(chuàng)建自定義人機界面（HMI），使開發(fā)人員能夠提供最具針對性的用戶體驗。不過，從頭開始構建自定義HMI可能既乏味又耗時。在工期緊迫時，開發(fā)者可能被迫妥協(xié)，采用通用型開發(fā)工具方案，但此類"一刀切"方案常導致界面與用戶需求失配，且新用戶學習曲線陡峭。
值得慶幸的是，現(xiàn)代HMI開發(fā)工具的功能進化已大幅降低此類妥協(xié)的必要性。通過選擇具備適配功能的HMI開發(fā)工具，開發(fā)者既可加速開發(fā)流程、降低錯誤率，又能精準滿足不同終端用戶需求。
加快HMI創(chuàng)建時間
一些HMI工具功能可以加快開發(fā)速度。當該工具與用戶首選的自動化或運動控制環(huán)境緊密集成時，用戶可以通過快速訪問“內置”控制器功能來節(jié)省時間。這些功能通常包括從控制器到應用層的錯誤處理或回調。其它可以增強開發(fā)人員機器控制能力的控制器編程功能包括庫、帶返回的函數(shù)、結構、復雜數(shù)組以及保護開發(fā)人員知識產(chǎn)權的功能。從HMI（如軟件按鈕和其它運行人員輸入）訪問這些編程功能是提供強大解決方案的關鍵。
此外，專為精密自動化和運動控制應用而設計的HMI開發(fā)工具可能具有多種優(yōu)勢，例如直接控制運動軸、檢查和可視化數(shù)據(jù)系統(tǒng)生成的數(shù)據(jù)、I/O狀態(tài)監(jiān)控以及簡單地集成其他自動化設備（如攝像頭和傳感器）。
選擇采用模塊化方法的工具也可以節(jié)省開發(fā)時間。對開發(fā)人員來說，模塊化方法是一種強大而熟悉的方法。模塊化方法允許用戶逐一關注其HMI的特定區(qū)域和功能。開發(fā)人員可以對HMI的特定區(qū)域進行更改，而不會在系統(tǒng)的其它部分引入錯誤。雖然某些HMI開發(fā)工具標榜模塊數(shù)量，但更重要的是評估現(xiàn)有模塊對應用的適配程度。此外，工具提供的預配置布局將決定可交付給用戶的HMI布局種類及實現(xiàn)速度。在有些情況下，完全靈活性反而可能導致混亂和糟糕的用戶體驗。最佳選擇是支持簡潔易懂的HMI布局工具，而非復雜混亂的布局。圖1展示了采用易用拖放式方法構建HMI的示例。
▲圖中所示為Automation1 MachineApp使用的自定義的拖放模塊方法。MachineApp HMI開發(fā)環(huán)境可以與Automation1控制器集成，以發(fā)出實時命令。
應用品牌標準可能需要時間。一些工具可以輕松添加配色方案、圖標和背景圖形，從而加快創(chuàng)建符合用戶品牌的HMI界面速度。節(jié)省這些時間使開發(fā)者能專注于開發(fā)流程中其他關鍵環(huán)節(jié)。
靈活部署正確的HMI解決方案
一些開發(fā)人員尚未采用更結構化的HMI開發(fā)工具，因其擔憂失去靈活性。但這種擔憂可能并不需要。關鍵在于工具是否具備交付所需HMI的功能與靈活度。結構化HMI工具種類與工具集的增加，顯著提升了適配解決方案的可獲得性。由于不同工具聚焦特定市場與應用領域，開發(fā)人員應選擇包含正確模塊組及配置方案的HMI開發(fā)工具。
對于精密自動化和運動控制應用，機器和系統(tǒng)通常需要攝像頭、數(shù)據(jù)可視化、I/O監(jiān)控以及其它一系列自定義功能，操作人員通?？梢酝ㄟ^簡單的按鈕和消息輸入框來訪問這些功能。用戶通信在此應用中也很重要，因此HMI需要具有顯示消息、報警和其它自定義指示器的功能。因此，精密自動化和運動控制的首選工具需要具有用于相機集成、3D繪圖、I/O監(jiān)控、可編程按鈕和運行人員指示等項目的標準模塊。
每個模塊的訪問靈活性也很重要。例如，在某些應用中，可能需要限制運行人員對某些程序功能的訪問。在這種情況下工作，可能需要由按鈕和有限制的數(shù)據(jù)可視化工具組成的HMI（圖2）。
▲為通用操作員創(chuàng)建的自定義HMI。限制功能可以簡化過程，從而縮短總體入職時間，并減少了用戶出錯的機會。
不過，高級用戶可能需要具有更多特性和功能的不同HMI。針對這類用戶的HMI示例可能需要包括訪問編程模塊、編輯數(shù)據(jù)可視化工具視圖、跟蹤I/O和點動機器軸的功能（圖3）。
▲為高級用戶開發(fā)的自定義HMI。有權訪問此HMI頁面的用戶需要在計算機上運行和調試多個進程。
通過限制用戶可以做什么并引導其采取正確的行動，模塊化定制帶了了另一個關鍵優(yōu)勢。這類工具使開發(fā)人員能夠靈活地將不同模塊和HMI配置，例如僅顯示特定類型的反饋或僅限于特定軸微動數(shù)據(jù)的可視化工具，以適應不同的操作員角色。
例如，開發(fā)人員可以創(chuàng)建一個HMI，引導用戶沿著特定于用戶需求的預期路徑前進，比如在某些條件下打開或關閉HMI的某些部分。通過可定制的按鈕和指示器，開發(fā)人員可以在其過程中的任何給定狀態(tài)下，啟用特定于用戶需求的功能。
HMI開發(fā)人員的需求很廣泛，雖然預封裝模塊是滿足這些需求的一種可能方式，但自定義模塊和標準模塊的混合界面可能更有用。允許開發(fā)人員編寫自定義模塊的HMI工具提供了更多的靈活性，而不會犧牲HMI工具的其它好處。這些定制模塊可以通過多種方式交付。
在最靈活的方法中，開發(fā)人員可以在.NET—支持完全自定義—中創(chuàng)建模塊。在比較HMI工具時，應該研究如何處理定制——有些工具只包括預封裝的軟件工具，可能無法集成第三方工具。
根據(jù)運營角色來設置對HMI的訪問權限
雖然基于狀態(tài)的控制和可編輯模塊等工具允許開發(fā)人員引導用戶正確的操作機器，但他們無法阻止用戶使用其不應訪問的工具。即使沒有惡意，擁有不必要權限的用戶也可能采取導致災難性結果的行動。在評估HMI工具訪問控制功能的強度時，開發(fā)人員應考慮是否可以根據(jù)其所關注的領域將用戶限制在特定的HMI功能范圍內，因為這可以降低風險（圖4）。
▲Automation1中的訪問控制。此界面受密碼保護，允許管理員限制哪些MachineApp HMI頁面對其它人可見。
訪問控制可以采取密碼保護、身份驗證或第三方身份驗證應用的形式。適當限制訪問權限有助于開發(fā)人員防止機器停機，并降低因可避免的用戶錯誤而需要技術專家介入的可能性。
利用具有自定義模塊和訪問控制功能的HMI開發(fā)工具，工程團隊可以有效管理設計和開發(fā)的權衡。機器制造商不應放棄為其部署的每臺機器或系統(tǒng)提供自定義的HMI。有了正確的工具，就有可能改進機器的HMI，幫助最終用戶減少錯誤并加快工作速度。
關鍵概念：
■ 選擇具有合適功能的HMI工具可以加快開發(fā)速度，最大限度地減少錯誤，并有效滿足各種用戶需求。
■ 模塊化HMI工具允許開發(fā)人員專注于特定領域，在不引入系統(tǒng)錯誤的情況下實施改善。
思考一下：
自定義HMI如何改善您的運營管理？