面對大屏幕，通過操縱手柄，你可以在一個虛擬的三維工廠中自由地走動，你可以隨時打開工廠管路設備的閥門，你可以查看儀器儀表的當前顯示數據及歷史數據，你還可以了解工廠鍋爐當前的溫度……這是一個大型的3D游戲？不，這是工業自動化中HMI(人機界面)最前沿的解決方案之一。上述的這些操作都能與現實中的控制室雙向互動，從而帶給員工身臨其境的感受。
功能日益豐富
“在自動化行業中，HMI最早是將實際的現場閘門、按鈕、觀測器等狀態傳遞至計算機顯示窗口，并向操作員提供可進行生產過程監視和操作的平臺。如今，HMI已不僅僅限于之前簡單的狀態顯示和界面提供，而是逐漸具備更多的功能，變得日益強大。”浙江中控技術股份有限公司研發中心HMI技術經理費振華向記者表示。
目前，在大部分制造工業(流程工業、離散工業)中，現代企業的生產已經從以往的車間獨立管理、工段分離生產的模式，轉變為統籌計劃、統一調度、合理考核、關注成本的工廠整體管理和控制模式。隨著大型實時數據庫的成熟、網絡通信技術的日益提升，以及集群等計算機技術的進一步發展，HMI已不僅限于之前簡單的狀態顯示和界面提供，而是逐步整合更強大的功能，如：對海量數據的過濾、隔離、匯總、分析和統計；支持現場設備的檢測管理；對全廠異常狀態進行監視、分級報警并給出各類故障的操作和提示指導；通過優化控制和自動執行批量任務，減少生產消耗、提高生產效率；支持Web化方式進行瀏覽；普及遠程化的生產控制分析模式，提供對操作工的培訓，工藝的仿真等。部分HMI產品甚至將傳統的HMI功能與MES、ERP等層面的功能揉為一體。“從發展趨勢來說，基于工廠整體應用的HMI正逐步往集成度更高、開放性更好、數據處理能力更強、操作更準確高效、界面更人性化的方向發展。”費振華表示。施耐德電氣HMI市場部經理楊華軍也表示：“HMI的應用從早期的數據監控發展到網絡/多媒體廣泛應用，繼而又開始涉足控制領域。HMI軟件也從單一的畫面編輯擴展為集成系統配置、PLC邏輯編程和HMI畫面編輯的自動化軟件平臺。”據介紹，施耐德電氣今年推出的MagelisXBTGC系列人機控制器，就是一款集成PLC控制功能的人機界面產品，實現了一個軟件編程、一次傳輸程序、一個項目文件管理。而羅克韋爾自動化推出的FactoryTalkViewPoint軟件就是基于Web網頁的人機界面，從而使用戶通過網頁瀏覽器便能對生產運行情況進行觀察和管理，遠程監控工廠車間的運行狀態。GEFanuc智能平臺則通過在ProficyHMI/SCADA中部署組件，實現解決方案的可視化和高級分析能力。
虛擬現實技術融入HMI
對于虛擬現實(VR)技術大家并不陌生，經常玩3D游戲的人更是深有體會。但如果將虛擬現實技術運用于工控領域，并與現實中的控制室相連，大家可能還是頭一次接觸。英維思過程系統(IPS)全球咨詢總監MaurizioRovaglio在接受《中國電子報》記者采訪時表示，VR作為流程界面用于離線和在線解決方案，在流程行業可以說是完全創新的，它將改變HMI的未來。他強調：“未來的控制室不應該是平面的！”
據介紹，IPS推出的“身臨其境的虛擬現實流程(IVR)”技術可以為一個真正的或假設的工廠，創建一個三維立體的、計算機生成的替代物。通過具有立體視覺效果的頭戴式面具，用戶可以進入一個完全身臨其境的環境，在這個環境中他們能夠在工廠中任意移動。令這種自由成為可能的原因是，虛擬環境是以每秒60幀的速度進行呈現的，這比通過傳統的、非實時呈現所取得的效果要快得多。除此之外，利用IVR可以與工廠維護數據相連通，這樣現場操作人員能夠檢查設備的詳細信息以及設備的剩余部件。用戶能夠檢查和評測設備的維護戰略，并在執行任務之前對現場工作人員進行教育。由于IVR技術能夠將實時數據和新一代互動能力與軟件和系統相連接，而不需要使用鍵盤和鼠標，所以IVR的這種能力能夠更加有效地顯示數據，并且這種能力也將超越培訓層面，將VR應用到HMI的一個新的維度。“這種對復雜流程的模擬仿真，能使用戶直接地體驗到一個隨著時間進行變化的環境，從而更有效地使員工在培訓中所學到的技能應用到實際工作環境中。而且，由于一些平時很少演練的不穩定任務，例如工廠停工等，都可以在一個穩定的、現實的環境中進行預演。這樣，用戶和操作學員有機會在預演中進行學習、甚至犯錯誤，從而避免讓員工自己、團體或者環境遇到真正的風險。不僅如此，使用真正設備的計算機模型，可以進行無數次的實驗，根本就不用設備離線，從而減輕生產的風險。”MaurizioRovaglio表示。由此可見，融入VR技術的HMI將從培訓領域逐漸發展到實時操作運營領域。
