西门子WinCC Unified HMI——助力IIoT优化的新一代HMI软件

Siemens WinCC Unified HMI 设备支持多点触摸手势识别，以及 HTML5、SVG 和 JavaScript 等网页技术。本文图片来源 ：西门子

作者：Ramey Miller

“

新一代人机界面(HMI)软件集中了设备管理和机器数据，增强了实用性并提高了连接性。

”

越来越多的连接和更高性能的制造工厂需要相应的自动化进展。过去十年中，尽管传感器和可编程逻辑控制器（PLC）变的更智能，但并不是所有的人机界面（HMI）软件都经历了同样的技术进步。

不过，现在新一代的 Unified HMI 软件获得了更多技术上的进展，包括：改进的图形特性 ；连接到多种设备的能力；以及用户可以在 HMI 开放平台上定义脚本和数据通道的能力等。这些发展正在优化工业 HMI，使其更好地与工业物联网（IIoT）应用中的设备一起使用。

不断改进的运营技术

数字化不再是生产制造方面的竞争优势，而是盈利能力、使用寿命和响应不断发展的市场趋势的能力方面的竞争优势。新一代的人机界面软件通过允许开发人员构建复杂的、响应迅速且功能丰富的、符合数字化时代要求的应用程序来应对这些挑战。

在专用设备或 PC 上运行的新型 HMI 软件，与笨拙且过时的前辈们相比，更受现代智能手机的青睐。Unified HMI 附带了预安装的应用程序，用于查看文档、观看教学媒体剪辑和访问外部基于网页的系统。改进的多点触控手势（例如缩放和平移），使顺畅的文档导航和网页浏览成为可能。操作人员可以使用多点触控滑动来更改屏幕并在列表中滚动。

对HTML5、可扩展矢量图形（SVG）和 JavaScript 之类的原生网页技术的支持越来越普遍。此功能使开发人员能够自定义和设置 HMI 动画，并且从基于像素的图形过渡到基于矢量的图形，改善屏幕美感和机器可视化效果。

网页服务器功能，使获得授权的操作人员可以从任何能够托管网页浏览器的设备（例如笔记本电脑、智能手机或平板电脑）远程访问 HMI 应用，而无需安装应用程序或插件。这为工厂员工和办公室工程师之间的协作提供了机会，使团队更容易解决问题。

HMI 与 IIoT 协作和连通性

无论是对于小型机械厂还是跨国企业而言，协作对于改善运营都至关重要。为了鼓励加强协作，Unified HMI 软件支持在工厂车间的多个设备之间共享屏幕、标签、报警和生产数据，并将所有数据存储在一个中央位置。Unified HMI 设备还支持通过多种协议进行数据传输，如用于云连接的消息排队遥测传输（MQTT）。

无论工厂布局如何，对于制造商 而言，合并所有生产数据以进行分析和过程改进都是有利的。在过去，每类机器只能通过自己的第三方驱动程 序，才能将数据传输到中央位置，但是最新的 HMI 软件克服了这一障碍。建立在诸如 .NET 编程语言之类的平台 上，Unified HMI 软件系统的连接性， 已从基于工厂的历史数据库，扩展到制造执行和企业资源计划系统中的更高级别的组织工作流程。

开发人员可以利用 Unified HMI 软件与这些工作流程的集成，来定义业务流程的规则和操作，这些规则和 操作会受到生产数据触发因素的影响。还可以监视生产关键绩效指标，并将此数据包含在业务流程报告中。通过在 Unified HMI 软件环境中安装可选的应用程序，操作人员可以通过安装在他们的智能手机、 智能手表或平板电脑上的并行应用程序接收与生 产有关的移动警报和通知。

共享的软件生态系统

连接整个工厂的关键是共享的 HMI 软件生态系统。共享软件意味着所有可视化设备（控制室计算机、智能手机、平板电脑和面板 HMI）都使用同一个 HMI 开发和运行环境。所有可视化界面共 享一个公共的应用对象、SVG 和脚本库。由于符号可以在各种设备类型之间重复使用，因此即使扩大工厂生产规模，投入其它可视化设备，也不 需要花费时间和成本来开发新的图形 （图 2）。

▎图 2：先进的 HMI 软件可以管理很多设备。由于具有通用的对象库，因此扩展也很简单。

共享软件的优势并未止于 HMI 层。Unified HMI 软件自带应用套件，使工厂所有者可以模块化选择并构建其软件基础架构，以满足企业的特定需求。这些应用提供业务工作流程集成、机器对机器（M2M）数据交换、 数据可视化和分析、中央设备管理和其它功能。

中央设备管理（也称为组策略管 理）是移动设备中常见的概念，但在工业 HMI 中并不常见。Unified HMI 软件引入了此功能，可基于管理员定义的设备组规则和分配，在整个企业的 HMI 设备上启用版本控制、安全补丁和应用程序管理。这样可确保仅将设备用于授权目的，并防止受到安全漏洞的侵害。

对于用户而言，共享的软件生态 系统意味着所有可视化和控制界面（包 括移动设备）的外观相似。由于只需更少的精力就能理解多个界面，因此 可以提高操作人员的熟悉程度，让他 们做出更好的决策，从而腾出更多的时间专注于运营改进。此外，可以跨 设备并行且直观的界面，还有助于减少用户的挫败感。

现代工厂的开放性

在整个软件生态系统的一致性之上， Unified HMI 软件使用户可以导 入自定义控件和文件。开发人员可以将利用第三方工具创建的对象，导入 到 HMI 软件中，以便在应用程序中部署。该软件的开放性，还允许利用通用的 .NET 和 C++ 框架与数据库和其它系统交换大量信息。

用户还可以创建开放的应用程序编程接口（API），以与业务和生产工作流程集成。机器制造商和最终用户，都可以将其自定义程序作为开放的 API，注入到 Unified HMI 软件的 DNA 中。例如，开发人员可以创建比较报告和调试跟踪，以在应用程序代码或设备配置出现错误之前捕获它 们，从而减少调试时间并减轻机器故障风险。

应用程序的开放性提供了分析工厂生成数据所需的可访问性，而不会造成不必要的效率低下或停机。运行 环境的开放性，使第三方应用程序可以直接访问 HMI 运行标签和自定义网页控件，从而提高了设备和工作流程的灵活性。

离线数据收集工具用于将数据提交到指定的服务器。这允许与数据库系统交换大量信息，以及共享屏幕、 标签、事件归档和历史警报。

关键概念： 

■ 新一代 HMI 软件支持在工厂车间的多个设备之间共享数据和信息。

■ 协作对改善运营至关重要，HMI 软件可以提供帮助。

思考一下： 

对于 HMI 软件，您认为最重要的挑战和关注因素是什么？