低使用率HMI的创建
发布时间：2013-06-28 作者：David McCarthy
关于如何跨技术和过程平台设计直观且功能强大的HMI已经说的够多的了。但是你是否考虑过如何设计一套根本不会被用到的HMI？这种情况比你想象的要多，你可以在工厂的各种过程区域找到很多这种设备，而这些区域操作人员是很少会光顾的。想要了解如何在这种特殊的领域设计最佳的用例吗？本文可以给你一些启示，利用这些工业中被遗忘的角落。
打开思路
低使用频率的HMI常常出现在隶属于大型工厂系统之下的专用过程设备子系统中，这些子系统被称为精简系统，被广泛用于各种各样的应用场合，例如生物反应器、化学试剂压注系统、原位清洗系统、光谱分析成套设备、介质/缓冲预制系统、废物中和系统、巴氏消毒器、维他命/矿物质压注系统等等。
这些设备的日常功能通常由别处控制，作为大型DCS或者HMI/SCADA系统的一部分。既然这样，为什么不干脆采用本地HMI呢？这有很多原因，例如这些子系统的组成和验收的要求、日常维护的问题甚至紧急状态作业的问题。让我们更深入地了解这些情况，以便更好地理解最佳设计准则。
善加利用还是弃之如无物
精简系统通常独立于上层系统，可被独立组织和验收，通常在生产厂商所在地采取工厂测试作为初始验收和测试，当精简系统安装于工厂车间之后还要再进行一次类似的现场测试。根据不同的工业领域和工艺过程，这些验收项目非常广泛。
本地HMI可以以多种途径简化这一验收过程。在工厂测试期间，HMI可以作为过程设备的一个窗口，否则很多内容就一定要使用主机系统才能够浏览。这些内容包括所有仪表的可视性和设备状态信息。通常第一项测试就是确认所有的机械和电气作业都能够按照预期实现，本地HMI可以强行打开或者关闭（具有一定的保护措施）受控设备，以确定所有细节都能按照预期进行。一旦在工厂车间安装并开始运行，这些特性还能够帮助工厂维护人员在现场对设备进行监视和控制。
本地HMI也能够简化设备自动工序和阶段的测试过程，本地监视能够提供所有传感器、控制部件、工序、阶段状态的信息。如果需要，本地HMI还能够用于初始化分级控制阶段和工序。这样即使不连接主机系统也能够完成测试，一旦设备安装在工厂车间，它还能够提供紧急状态作业服务。
平台的考虑
既然我们已经知道了这类HMI出现在哪里以及如何被使用，那么现在关键的设计问题就是确定最佳的硬件/软件平台。你可以选择匹配一套主机系统，或者一些没那么先进的平台。
如果匹配了主机系统，本地HMI就可以在同样的软件开发平台下进行维护，简化了存档过程、版本控制和系统的例行维护，也免除了由多开发平台带来的采购成本、维护成本和培训成本。标准化的硬件还能够进一步减少备用零件库存和运输成本。本地HMI的网络连接与主机系统中的其他工作站一样，如果需要，在本地HMI上显示主机系统的屏幕和标签信息通常也很容易。如果此设备设计用于本地维护和紧急状态作业，那么采用这种方法的安全性似乎更加保险。
一些没那么先进的HMI 平台也具有其自身的优势。这些方法的前期硬件和软件成本通常较低，在这种环境下的编程成本很可能也较低。这些解决方案相比于控制台设备通常具有较小的物理指纹。网络连接可以与主机系统相匹配，也可以简单地采用与编程控制器直接连接的方法，节省网络电缆成本。
评判的标准
正如我们所讨论的，本地HMI可能仅仅被用于测试，或者用于在相关设备的维护和紧急状态作业中扮演一个长期的角色。它们可以与主机系统工作于相同的平台，也可以采用一个没那么先进的平台。
如果你对如下任何一个问题作出了肯定的回答，那么你可能使用没那么先进的平台和价格更加低廉的选择就足以满足要求了：
■ 成套设备在物理上是否与主机系统工作站很近？
■ 本地HMI仅仅用于测试？
■ 控制平台的物理尺寸是否重要？
■ 预算是否很紧张？
另一方面，如果标准化是你的目的：
■ 全过程采用通用软件开发平台；
■ 所有工作站采用类似的图形外观和体验；
■ 通用硬件平台；
■ 标准化的网络电缆；
■ 安全问题让你夜里无法入眠。
如果上述问题很重要，那么还是考虑选择一套主机系统平台为好。
对于没那么先进的选择方案，可以考虑采用简单文本和仅限于仪表、设备和功能状态的数字状态来对HMI进行编程。如果允许手动超权控制（例如设备距离主机系统工作站较远的情况下），那么只要开发平台允许，就应该对这种控制实施尽可能多的安全防护，并且以最简单的方式使用本地对象进行编程。你可能需要的任何紧急状态控制作业也应该这样处理。
如果你的本地HMI与主机系统在同一平台下，那么可以考虑采用与主机系统类似的状态表示方法和控制信息。你可能仅仅是希望从主机系统对本地HMI插入屏幕视图或者实施控制而已，如果你需要从其他区域获取信息，用于实现有效的紧急状态控制，那么就考虑从那些区域插入主机屏幕视图。确保所有的手动和紧急状态作业都受到全面安全防护。
虽然本地HMI可能不会被经常使用到，但是它们确实承担了很重要的作用。参考这些要点，为你的应用寻求合理的设计准则。