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人機(jī)界面（又稱用戶界面或使用者界面）是系統(tǒng)和用戶之間進(jìn)行交互和信息交換的媒介，它實(shí)現(xiàn)信息的內(nèi)部形式與人類可以接受形式之間的轉(zhuǎn)換。凡參與人機(jī)信息交流的領(lǐng)域都存在著人機(jī)界面。用戶和系統(tǒng)之間一般用面向問(wèn)題的受限自然語(yǔ)言進(jìn)行交互。目前有有系統(tǒng)開始利用多媒體技術(shù)開發(fā)新一代的用戶界面。

人機(jī)界面（又稱用戶界面或使用者界面）是系統(tǒng)和用戶之間進(jìn)行交互和信息交換的媒介，它實(shí)現(xiàn)信息的內(nèi)部形式與人類可以接受形式之間的轉(zhuǎn)換。凡參與人機(jī)信息交流的領(lǐng)域都存在著人機(jī)界面。            

人機(jī)界面（HumanMachine Interaction，簡(jiǎn)稱HMI），是人與計(jì)算機(jī)之間傳遞、交換信息的媒介和對(duì)話接口，是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的重要組成部分。是指人和機(jī)器在信息交換和功能上接觸或互相影響的領(lǐng)域或稱界面所說(shuō)人機(jī)結(jié)合面，信息交換，功能接觸或互相影響，指人和機(jī)器的硬接觸和軟觸，此結(jié)合面不僅包括點(diǎn)線面的直接接觸，還包括遠(yuǎn)距離的信息傳遞與控制的作用空間。

人機(jī)結(jié)合面是人機(jī)系統(tǒng)中的中心一環(huán)節(jié)，主要由安全工程學(xué)的分支學(xué)科安全人機(jī)工程學(xué)去研究和提出解決的依據(jù)，并過(guò)安全工程設(shè)備工程學(xué)，安全管理工程學(xué)以及安全系統(tǒng)工程學(xué)去研究具體的解決方法手段措施安全人機(jī)學(xué)。它實(shí)現(xiàn)信息的內(nèi)部形式與人類可以接受形式之間的轉(zhuǎn)換。凡參與人機(jī)信息交流的領(lǐng)域都存在著人機(jī)界面。

1.人機(jī)界面領(lǐng)域的形成　　

從計(jì)算機(jī)問(wèn)世以來(lái)，早期用戶是以計(jì)算機(jī)專業(yè)人員為主，但隨著計(jì)算機(jī)廣泛進(jìn)入人們的工作生活領(lǐng)域，計(jì)算機(jī)用戶發(fā)生了改變，非計(jì)算機(jī)專業(yè)的普通用戶成了用戶的主體。這一重大轉(zhuǎn)變使計(jì)算機(jī)的可用性問(wèn)題變得日益突出起來(lái)。人機(jī)界面應(yīng)當(dāng)是什么樣的？如何去建造這樣的界面？人們開始關(guān)注和研究這些問(wèn)題。這些問(wèn)題既涉及人也涉及計(jì)算機(jī)及一些相關(guān)的學(xué)科，如：心理學(xué)、人的因素學(xué)（Human Factors）、社會(huì)學(xué)、語(yǔ)言學(xué)等。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域的拓寬，從而帶來(lái)了不同的理論方法。八十年代以來(lái)，人機(jī)界面的研究有了*的發(fā)展，微型計(jì)算機(jī)的迅速普及對(duì)此起了重要的推動(dòng)作用。

2.研究人機(jī)界面的各種理論和方法

（1）分析與評(píng)價(jià)技術(shù):

用于分析、評(píng)價(jià)用戶界面有效性的理論和經(jīng)驗(yàn)方法，如任務(wù)分析、話語(yǔ)分析、內(nèi)容分析及可用性評(píng)價(jià)等。

（2）設(shè)計(jì)方

用來(lái)產(chǎn)生好的用戶界面設(shè)計(jì)的方法與技術(shù)，如：軟件心理學(xué)、環(huán)境因素設(shè)計(jì)法、多方參與設(shè)計(jì)法以及支持設(shè)計(jì)過(guò)程的工具和標(biāo)記法。

（3）開發(fā)工具和方法:

支持用戶界面開發(fā)的工具箱、用戶界面管理系統(tǒng)（UIMS）、快速原型法和程序設(shè)計(jì)輔助工具等。

（4）交互方式與設(shè)備:

新的輸入/輸出設(shè)備和設(shè)備運(yùn)用策略，包括視覺(jué)、聲音、觸覺(jué)、姿態(tài)等通信模態(tài)及多種模態(tài)的集成。

（5）關(guān)鍵用戶界面成分：

如用戶界面隱喻（metaphor）、用戶界面風(fēng)格、智能界面技術(shù)、取消、超文本/超媒體以及聯(lián)機(jī)幫助。

（6）用戶模型：

包括用戶行為模型、關(guān)于系統(tǒng)的用戶內(nèi)心模型、用戶個(gè)體差異等。

（7）特定應(yīng)用的用戶界面設(shè)計(jì)：　

滿足某類應(yīng)用問(wèn)題對(duì)人機(jī)交互作用的特定限制條件和要求的用戶界面設(shè)計(jì)。如：虛擬現(xiàn)實(shí)、智能輔導(dǎo)系統(tǒng)、信息檢索、Internet/WWW、CAD/CAM、專家系統(tǒng)過(guò)程控制、決策支持等。

（8）計(jì)算機(jī)輔助協(xié)同工作（CSCW）：

關(guān)于如何使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)幫助人的群體有效協(xié)同工作的研究，包括現(xiàn)場(chǎng)觀察研究、理論模型、群體用戶界面開發(fā)設(shè)計(jì)等。

（9）法律與標(biāo)準(zhǔn)：

關(guān)于用戶界面的和版權(quán)問(wèn)題、用戶界面的標(biāo)準(zhǔn)化。

這些研究方向目前大多處于十分活躍的發(fā)展階

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SINAMICS S120 西門子變頻器是全系列通用和模塊化的產(chǎn)品 ，標(biāo)準(zhǔn)裝置功率范圍從0.12kW-4500KW，供電電壓從200-690V均有覆蓋。在所有功率范圍中的裝置（變頻器、逆變器）和系統(tǒng)元件（整流單 元、制動(dòng)單元）都有一個(gè)統(tǒng)一的設(shè)計(jì)和相同的接線系統(tǒng)。他們能以任何方式組合并能并列安裝以滿足傳動(dòng)系統(tǒng)各種要求。作為系統(tǒng)模塊，該產(chǎn)品可用于建立單獨(dú)傳 動(dòng)、成組傳動(dòng)或多電機(jī)傳動(dòng)的*傳動(dòng)系統(tǒng)。 SINAMICS S120 高品質(zhì)變頻器是西門子功能zui強(qiáng)大的低壓變頻系統(tǒng)，可以驅(qū)動(dòng)各種低壓異步電機(jī)、低壓同步電機(jī)以及伺服電機(jī)。

6SE70數(shù)字交流變頻器,SINAMIC S120變頻器具有AC/AC單機(jī)變頻和DC/AC多機(jī)傳動(dòng)兩種形式SINAMICS S120是一種高性能、高精度的變頻器。硬件上具有模塊化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，安裝、維護(hù)簡(jiǎn)單易行；強(qiáng)大的軟件功能，使其適用于各種復(fù)雜應(yīng)用的場(chǎng)合。既能做伺服控制，也能做矢量控制，能實(shí)現(xiàn)速度控制，轉(zhuǎn)矩控制，位置控制多種控制方式，同時(shí)能滿足運(yùn)動(dòng)控制的要求；多種冷卻方式，更使其能適應(yīng)于各種場(chǎng)合和應(yīng)用。

·西門子變頻器分布式的智能化使產(chǎn)品更靈活

    由于把所有的部件都集成到數(shù)字環(huán)境中， 從而使得配置和服務(wù)變得更加簡(jiǎn)單，而且工程費(fèi)用業(yè)大大減少。對(duì)于SIMOVERT MASTERDRIVES 矢量控制而言，的模塊化以及具有分布式智能化的部件都能達(dá)到這一目的，而且更具靈活性。

    為了滿足這些特殊功能的要求，我們還提供了各種附加模板。 這些模板不僅可以完成與電機(jī)相關(guān)的控制功能，而且可以完成特殊部分式過(guò)程控制。如T300/T400 模塊提供了多種工藝控制功能。如卷曲，張力，同步，定位，多電機(jī)等。在箔材機(jī)械，造紙機(jī)，紡織機(jī)，印刷機(jī)以及拉絲機(jī)等有廣泛的應(yīng)用。于PROFIBUS－DP的CBP模板和用于CAN的CBC模塊可以保證SIMOVERT MASTERDRIVES 實(shí)現(xiàn)通用的開放式的通訊。SIMOVIS是基于INDOWS平臺(tái)的調(diào)試診斷軟件，SIMOVERT MASTERDRIVES的所有參數(shù)都具有圖形化提示?？梢愿绿幚?，及打印參數(shù)設(shè)置。 并可處理過(guò)程數(shù)據(jù)，及進(jìn)行診斷操作，也可以實(shí)現(xiàn)離線或在線操作。這些也可以在通訊條件下進(jìn)行。AFE（Active Front End）整流/回饋單元的功能。從結(jié)構(gòu)上看，由于采用了 IGBT 功率元件， 所以它相當(dāng)于一個(gè)逆變器，不同的是其輸入為交流輸出為直流，因?yàn)樗挥陔娫催M(jìn)線側(cè)， 所以被稱為前端。企主動(dòng)的含義在于，與傳統(tǒng)的二級(jí)管或可控制硅整流技術(shù)相比，主動(dòng)前端不再是被動(dòng)地將交流轉(zhuǎn)變成直流，而是具備了很多主動(dòng)的控制功能。它不僅能消除高次諧波，提高功率因數(shù)， 而且不受電網(wǎng)波動(dòng)的影響， 具有的動(dòng)態(tài)特性。

    主動(dòng)前端（AFE〕整流單元的工作原理可簡(jiǎn)述為：AFE整流單元從電網(wǎng)汲取正弦波交流，經(jīng)整流后輸出直流電壓，并保持所要求的電壓值。各次諧波由濾波電路刪除。

    ·AFE 整流/ 回饋單元的應(yīng)用范圍：

并且發(fā)布一些控制信息來(lái)指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行。因此，他們對(duì)人機(jī)界面的直觀性和友好性要求較高，人機(jī)界面設(shè)計(jì)應(yīng)該考慮以下原則。

1.以用戶為中心的基本設(shè)計(jì)原則

在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員要抓住用戶的特征，發(fā)現(xiàn)用戶的需求。在系統(tǒng)整個(gè)開發(fā)過(guò)程中要不斷征求用戶的意見(jiàn)，向用戶咨詢。系統(tǒng)的 設(shè)計(jì)決策要結(jié)合用戶的工作和應(yīng)用環(huán)境，必須理解用戶對(duì)系統(tǒng)的要求。的方法就是讓真實(shí)的用戶參與開發(fā)，這樣開發(fā)人員就能正確地了解 用戶的需求和目標(biāo)，系統(tǒng)就會(huì)更加成功。

2．順序原則

即按照處理事件順序、訪問(wèn)查看順序（如由整體到單項(xiàng)，由大到小，由上層到下層等）與控制工藝流程等設(shè)計(jì)監(jiān)控管理和人機(jī)對(duì)話主界面及 其二級(jí)界面。

3．功能原則

即按照對(duì)象應(yīng)用環(huán)境及場(chǎng)合具體使用功能要求，各種子系統(tǒng)控制類型、不同管理對(duì)象的同一界面并行處理要求和多項(xiàng)對(duì)話交互的同時(shí)性要求 等，設(shè)計(jì)分功能區(qū)分多級(jí)菜單、分層提示信息和多項(xiàng)對(duì)話欄并舉的窗口等的人機(jī)交互界面，從而使用戶易于分辨和掌握交互界面的使用規(guī)律和 特點(diǎn)，提高其友好性和易操作性。

4．*性原則

包括色彩的*，操作區(qū)域*，文字的*。即一方面界面顏色、形狀、字體與國(guó)家、或行業(yè)通用標(biāo)準(zhǔn)相*。另一方面界面顏色、 形狀、字體自成一體，不同設(shè)備及其相同設(shè)計(jì)狀態(tài)的顏色應(yīng)保持*。界面細(xì)節(jié)美工設(shè)計(jì)的*性使運(yùn)行人員看界面時(shí)感到舒適，從而不分散 他的注意力。對(duì)于新運(yùn)行人員，或緊急情況下處理問(wèn)題的運(yùn)行人員來(lái)說(shuō)，*性還能減少他們的操作失誤。

5．頻率原則

即按照管理對(duì)象的對(duì)話交互頻率高低設(shè)計(jì)人機(jī)界面的層次順序和對(duì)話窗口萊單的顯示位置等，提高監(jiān)控和訪問(wèn)對(duì)話頻率。

6．重要性原則

即按照管理對(duì)象在控制系統(tǒng)中的重要性和全局性水平，設(shè)計(jì)人機(jī)界面的主次菜單和對(duì)話窗口的位置和突顯性，從而有助于管理人員把握好控 制系統(tǒng)的主次，實(shí)施好控制決策的順序，實(shí)現(xiàn)*調(diào)度和管理。

7．面向?qū)ο笤瓌t

即按照操作人員的身份特征和工作性質(zhì)，設(shè)計(jì)與之相適應(yīng)和友好的人機(jī)界面。根據(jù)其工作需要，宜以彈出式窗口顯示提示、引導(dǎo)和幫助信息 ，從而提高用戶的交互水平和效率。

人機(jī)交互界面，無(wú)論是面向現(xiàn)場(chǎng)控制器還是面向上位監(jiān)控管理，兩者是有密切內(nèi)在的，他們監(jiān)控和管理的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)各對(duì)象是相同的，因此 許多現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備參數(shù)在他們之間是共享和相互傳遞的。人機(jī)界面的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)應(yīng)是未來(lái)的發(fā)展方向，因?yàn)樗_實(shí)體現(xiàn)了易憧、簡(jiǎn)單、實(shí)用的基木 原則，充分表達(dá)了以人為本的設(shè)計(jì)理念。各種工控組態(tài)軟件和編程工具為制作精美的人機(jī)交互界面提供了強(qiáng)大的支持手段，系統(tǒng)越大越復(fù)雜越 能體現(xiàn)其*性。

人機(jī)界面的設(shè)計(jì)過(guò)程可分為以下幾個(gè)步驟：

3.1 創(chuàng)建系統(tǒng)功能的外部模型設(shè)計(jì)模型主要是考慮軟件的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、總體結(jié)構(gòu)和過(guò)程性描述，界面設(shè)計(jì)一般只作為附屬品，只有對(duì)用戶的情況（包括年齡、性別、心理情況、文化程度、個(gè)性、種族背景等）有所了解，才能設(shè)計(jì)出有效的用戶界面；根據(jù)終端用戶對(duì)未來(lái)系統(tǒng)的假想(簡(jiǎn)稱系統(tǒng)假想）設(shè)計(jì)用戶模型，zui終使之與系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)后得到的系統(tǒng)映象（系統(tǒng)的外部特征）相吻合，用戶才能對(duì)系統(tǒng)感到滿意并能有效的使用它；建立用戶模型時(shí)要充分考慮系統(tǒng)假想給出的信息，系統(tǒng)映象必須準(zhǔn)確地反映系統(tǒng)的語(yǔ)法和語(yǔ)義信息?？傊?，只有了解用戶、了解任務(wù)才能設(shè)計(jì)出好的人機(jī)界面。

3.2 確定為完成此系統(tǒng)功能人和計(jì)算機(jī)應(yīng)分別完成的任務(wù)

任務(wù)分析有兩種途徑。一種是從實(shí)際出發(fā)，通過(guò)對(duì)原有處于手工或半手工狀態(tài)下的應(yīng)用系統(tǒng)的剖析，將其映射為在人機(jī)界面上執(zhí)行的一組類似的任務(wù)；另一種是通過(guò)研究系統(tǒng)的需求規(guī)格說(shuō)明，導(dǎo)出一組與用戶模型和系統(tǒng)假想相協(xié)調(diào)的用戶任務(wù)。

逐步求精和面向?qū)ο蠓治龅燃夹g(shù)同樣適用于任務(wù)分析。逐步求精技術(shù)可把任務(wù)不斷劃分為子任務(wù)，直至對(duì)每個(gè)任務(wù)的要求都十分清楚；而采用面向?qū)ο蠓治黾夹g(shù)可識(shí)別出與應(yīng)用有關(guān)的所有客觀的對(duì)象以及與對(duì)象關(guān)聯(lián)的動(dòng)作。

3.3 考慮界面設(shè)計(jì)中的典型問(wèn)題

設(shè)計(jì)任何一個(gè)機(jī)界面，一般必須考慮系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間、用戶求助機(jī)制、錯(cuò)誤信息處理和命令方式四個(gè)方面。系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)是交互式系統(tǒng)中用戶抱怨zui多的問(wèn)題，除了響應(yīng)時(shí)間的長(zhǎng)短外，用戶對(duì)不同命令在響應(yīng)時(shí)間上的差別亦很在意，若過(guò)于懸殊用戶將難以接受；用戶求助機(jī)制宜采用集成式，避免疊加式系統(tǒng)導(dǎo)致用戶求助某項(xiàng)指南而不得不瀏覽大量無(wú)關(guān)信息；錯(cuò)誤和警告信息必須選用用戶明了、含義準(zhǔn)確的術(shù)語(yǔ)描述，同時(shí)還應(yīng)盡可能提供一些有關(guān)錯(cuò)誤恢復(fù)的建議。此外，顯示出錯(cuò)信息時(shí)，若再輔以聽覺(jué)（鈴聲）、視覺(jué)（顏色）刺激，則效果更佳；命令方式是菜單與鍵盤命令并存，供用戶選用。

3.4 借助CASE工具構(gòu)造界面原型，并真正實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)模型軟件模型一旦確定，即可構(gòu)造一個(gè)軟件原形，此時(shí)僅有用戶界面部分，此原形交用戶評(píng)審，根據(jù)反饋意見(jiàn)修改后再交給用戶評(píng)審，直至與用戶模型和系統(tǒng)假想*為止。一般可借助于用戶界面工具箱作。

1. 人機(jī)界面產(chǎn)品的定義

連接可編程序控制器（PLC）、變頻器、直流調(diào)速器、儀表等工業(yè)控制設(shè)備，利用顯示屏顯示，通過(guò)輸入單元（如觸摸屏、鍵盤、鼠標(biāo)等）寫入工作參數(shù)或輸入操作命令，實(shí)現(xiàn)人與機(jī)器信息交互的數(shù)字設(shè)備，由硬件和軟件兩部分組成。HMI為英文Human-Machine Interface的縮寫。

2. 人機(jī)界面（HMI）產(chǎn)品的組成及工作原理

人機(jī)界面產(chǎn)品由硬件和軟件兩部分組成，硬件部分包括處理器、顯示單元、輸入單元、通訊接口、數(shù)據(jù)存貯單元等，其中處理器的性能決定了HMI產(chǎn)品的性能高低，是HMI的核心單元。根據(jù)HMI的產(chǎn)品等級(jí)不同，處理器可分別選用8位、16位、32位的處理器。HMI軟件一般分為兩部分，即運(yùn)行于HMI硬件中的系統(tǒng)軟件和運(yùn)行于PC機(jī)Windows操作系統(tǒng)下的畫面組態(tài)軟件（如JB－HMI畫面組態(tài)軟件）。使用者都必須先使用HMI的畫面組態(tài)軟件制作“工程文件”，再通過(guò)PC機(jī)和HMI 產(chǎn)品的串行通訊口，把編制好的“工程文件”下載到HMI的處理器中運(yùn)行。

3. 人機(jī)界面產(chǎn)品的基本功能及選型指標(biāo)

基本功能：

設(shè)備工作狀態(tài)顯示，如指示燈、按鈕、文字、圖形、曲線等；

數(shù)據(jù)、文字輸入操作，打印輸出；

生產(chǎn)配方存儲(chǔ)，設(shè)備生產(chǎn)數(shù)據(jù)記錄；

簡(jiǎn)單的邏輯和數(shù)值運(yùn)算；

可連接多種工業(yè)控制設(shè)備組網(wǎng)。

選型指標(biāo)：

顯示屏尺寸及色彩，分辨率；

HMI的處理器速度性能；

輸入方式：觸摸屏或薄膜鍵盤；

畫面存貯容量，注意廠商標(biāo)注的容量單位是字節(jié)（byte）、還是位（bit）；

通訊口種類及數(shù)量，是否支持打印功能。

4. 人機(jī)界面產(chǎn)品分類

薄膜鍵輸入的HMI，顯示尺寸小于5.7?，畫面組態(tài)軟件免費(fèi)，屬初級(jí)產(chǎn)品。如POP－HMI 小型人機(jī)界面；

觸摸屏輸入的HMI，顯示屏尺寸為5.7?～12.1?，畫面組態(tài)軟件免費(fèi)，屬中級(jí)產(chǎn)品；

基于平板PC計(jì)算機(jī)的、多種通訊口的、高性能HMI，顯示尺寸大于10.4?，畫面組態(tài)軟件收費(fèi)，屬產(chǎn)品。

5. 人機(jī)界面的使用方法

明確監(jiān)控任務(wù)要求，選擇適合的HMI產(chǎn)品；

在PC機(jī)上用畫面組態(tài)軟件編輯“工程文件”；

測(cè)試并保存已編輯好的“工程文件” ；

PC機(jī)連接HMI硬件，下載“工程文件”到HMI中；

連接HMI和工業(yè)控制器（如PLC、儀表等），實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。

傳輸鏈系統(tǒng)、起重設(shè)備、直橫剪紙機(jī)、太陽(yáng)能光電應(yīng)用技術(shù)、制糖離心機(jī)、榨糖機(jī)、機(jī)車測(cè)試床、風(fēng)力發(fā)電。

    ·AFE 整流/ 回饋單元的優(yōu)點(diǎn)：

    無(wú)諧波污染 

    保持cosα=1 

    電流管理功能 (LCM) 

    無(wú)換相失敗 

    即使在電網(wǎng)極不穩(wěn)定的情況下，電壓控制器仍能維持恒定的直流環(huán)節(jié)電壓 

    可選的 RFI 抗無(wú)線干擾濾波器 

    的動(dòng)態(tài)性能