无头人机接口可以是将大型格式和移动可视化选项集成到工业自动化应用中的最佳选择。
作者:Bill Dehner, AutomationDirect的技术营销工程师
工业自动化应用程序的设计者和终端用户正在努力提供比以往更多的可视化选项，这在一定程度上是受几乎所有东西都带有触摸屏的消费电子产品的推动。传统的一体机面板式人机界面(HMI)显示器仍然是标准。许多工业HMI设备能够与分布式的基于pc的选项和移动客户端交互。然而，在某些情况下，“少即是多”的方法是提供增强的HMI选项的最佳方法。
传统的HMI是为工业环境而建造的，并且足够紧凑，以便在机器或工厂地板上的任何地方定位。但有时最终用户需要从距离可见的更大的显示器。使用智能手机或平板电脑，补充或更换经典的固定式HMI体验，还可以使用纯粹的移动替代品越来越受欢迎。
一些最终用户正在寻找他们需要外部显示器或移动访问自动化系统，但不需要标准的本地HMI体验。在这些情况下，没有本地显示器的HMI设备可以更便宜，更容易安装，同时提供所需的功能。以下是使用无头HMIS支持工业自动化用户需求的一些提示和优点，以实现更有效的可视化。
人机界面的下一步进展
20世纪90年代推出的最早几代图形人机界面相对粗糙，尽管与传统面板安装按钮、灯和仪表相比仍是一个巨大的升级。最终用户发现，这些数字人机界面使他们能够快速创建有用的指示和轻松地调整功能。
多年来，人机界面在许多领域取得了进展，使其在工业应用中越来越有用。显示屏变得更大、更亮，颜色更多，分辨率更高。虽然大多数显示器仍然需要一定程度的保护，但许多显示器是为恶劣环境设计的。在许多设计中，小键盘转变为可靠的触摸屏，增加了易用性(图1)。
传统的HMI触摸屏安装在工厂的地板上。传统的HMI触摸屏，如AutomationDirect C-more，在工厂车间提供广泛的自动化监控和控制功能。
超出基本图形和触摸链接，HMIS获得了显示动画的能力，处理警报日志，“历期化”数据，显示使用各种协议进行通信，并管理事件。以太网和USB技术使其更简单地配置和连接HMI，以及彼此的其他自动化系统组件。
近年来，又有两种消费电子趋势影响了人们对人机界面的看法。一个是高分辨率、轻量、大屏幕的消费显示器的广泛使用。这种LCD技术不仅逐渐进入工业HMI设备，而且现在终端用户有时更喜欢将这些类型的显示器与HMI结合使用。第二个趋势是移动连接和手持移动设备的激增，以至于许多用户更喜欢这些智能设备作为他们的人机界面的选择。
HMIs去大
传统的HMI显示对角线尺寸通常跨度距离大约6到15英寸，这是实际和可用的范围。但是，最终用户更喜欢其HMI应用中的其他尺寸和类型的最终用户的好理由。
一种情况是，现场设备安装在环境恶劣或室外，但附近有受保护的控制室类型的环境。如果可以在办公环境中安装HMI的显示部分，则不需要为工业化的HMI支付额外的费用。事实上，在可能的情况下，通常更好的设计一个系统来定位HMI显示器在受保护的环境中，而不是试图指定一个单位受紫外线或化学降解在严酷的地区。
即使在不存在艰难的安装条件时，将在制造商家的办公室领域安装HMIS也变得越来越受欢迎，这是一种方便的始终导致植物地板数据到运营主管甚至董事会室。
另一种情况是终端用户需要大屏幕，通常使用便宜的55英寸。720p的电视(1280×720标准高清)。这些可以是“记分牌”，提供诸如生产区域内工厂车间工人的当前警报等信息，或者有时是机器或设备操作的性能归结为关键过程指标(kpi)，为工人提供查看系统状态的快速方法(图2)。
当使用消费型远程显示器时，首选的连接类型通常是HDMI，因为它可以传输足够的分辨率和声音。用户甚至可以通过分配器、增强器和其他视频管理系统连接HDMI信号，将显示连接扩展到多个显示器。
HMIS走远
最好的HMI显示器可能不是为工厂地板上的固定安装而设计的设备，而是移动设备，如智能手机或平板电脑。在整个行业中，移动HMI连接的使用正在增加，这主要是由于HMI能够通过浏览器或专用移动设备本地支持远程访问。操作人员和维护人员经常喜欢从手持界面监视甚至控制系统的灵活性(图3)。
智能手机上显示的移动HMI应用程序的图像。AutomationDirect C-more HMI单元，无论是有显示器还是无头，都支持远程和移动显示连接。
因此，通常没有理由使用本地HMI显示。或者，设计人员可以在需要时包括一个本地HMI显示器，但在其他情况下，使用一个或多个指定支持远程位置的无头HMI来设计他们的系统。
根据控制系统网络架构，几乎可以位于任何地方的无头HMI。许多次在机器上就在控制面板内部保护，但它也可能是任何其他方便的工厂地板位置或计算机服务器室。
无头HMI的好处
对于前面的远程显示和远程访问情况，无头HMI通常是首选的解决方案(图4)。HMI单元本身经过优化，可以安装在几乎任何地方的控制面板中。它应该保持所有常见的HMI功能，但只是没有显示部分。无头人机界面仍然需要以太网、USB、串行和SD卡功能。
AD EA9-RHMI无头HMI。像这种自动化线路设备一样，无头HMIS更容易安装，节省资金，并可以支持外部显示器和移动HMIS。
与传统的人机界面相比，使用无头人机界面还有很多额外的好处，除了让设计师选择自己的显示器或让运营商使用移动设备:
•低成本，因为显示器不是板载的
•控制面板内紧凑的占地面积
•无需控制面板切口，保留机箱NEMA评级
•少功耗和发热
•用户可以经济地更改未来的显示大小/类型
•支持外部显示器与触摸屏或其他输入设备
•HDMI可以通过显示声音系统传输声音
•一个移动HMI可以访问许多无头设备，提供一个公共接口
•简单而廉价地添加高级功能，包括数据记录和电子邮件功能
当然，无头HMI通常比具有内置显示器的版本少花费。透过硬件成本，无头HMI的最基本的技术特征是控制面板内的小尺寸和最小占用空间。由于不需要控制面板切换，因此减少了安装工作，并且影响机箱NEMA评级没有问题。降低功率要求和发热使得它们更容易包括在设计中。
与无头HMIS一起使用的物理显示可以是工业类型，但在许多情况下，消费者级显示很好。由于它们位于桌面或墙壁上，因此可以轻松且经济地更换这些显示器，甚至更换大小。大多数类型的外部触摸屏显示器或其他输入设备如普通键盘和小鼠，可以使用USB连接轻松与无头HMI集成。
HDMI连接在一个连接中传输视频和声音，因此设计人员可以创建广播报警和事件通知声音的HMI配置，以调用操作员注意显示。安装HDMI电缆可能需要一些努力，并且HDMI和USB连接存在距离限制。但是，许多最终用户会发现从显示屏上距离显示器的短距离时，可以方便地定位无头距离，只要网络连接和电源即可。
对于移动HMI应用程序，一个好的计划是安装足够多的无头HMI，以提供专门的支持，尽管许多并发远程会话是预期的。或者，几台相同的机器可能都有自己的专用人机界面。操作员可以根据需要使用一个移动设备访问任意一台机器的HMI设备。
最后一点是，无头HMI可以用来添加其他不一定需要HMI显示的高级功能。最好的例子是将数据记录到SD卡上，或者产生通知告警和邮件。这些功能可以包括在一个新的自动化机器或改装到任何现有的系统。
对任何工业自动化系统来说，全面的人机界面功能已经不再是司空见惯的事情，而是必不可少的。无头HMI设备是相对较新的发展，给了设计师更多的选择。他们可以在几乎任何地方定位无头HMI，使用任何尺寸的外部显示器，支持移动HMI连接，甚至选择实现先进的HMI功能，而无需支付显示器的费用。降低的成本和增加的灵活性意味着，对于无头人机界面来说，少可以多。
Bill Dehner花费了他14年工程生涯的大部分时间，为石油和天然气、电力和包装处理行业设计和安装工业控制系统。他持有美国空军的电气工程学士学位和航空电子副学士学位，目前在AutomationDirect工作，担任技术营销工程师。
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