第8章 人机界面简述
人机界面的定义(精)
20世纪最伟大的10种人机界面装置
• 扩音器
20世纪最伟大的10种人机界面装置
• 按键式电话
20世纪最伟大的10种人机界面装置
• 方向盘
20世纪最伟大的10种人机界面装置
• 磁卡
20世纪最伟大的10种人机界面装置
• 交通指挥灯
20世纪最伟大的10种人机界面装置
• 遥控器
20世纪最伟大的10种人机界面装置
因此，人机界面直接关系到一个系统的合理性与运行效率。
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狭义的人机界面
•
狭义的人机界面是指计算机系统中的人机界面(Human-Computer Interface， HCI)，又称人机接口、用户界面，它是计算机科学中最年轻的分支之一。
人
人机 界面 软件 硬件
本课程所涉及的人机界面指狭义的人机界面。
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人机界面
信息接受 输入 输出 显示器 环境
环境
人的决策
人
输出
机
输入
机器本体
控 制
控制器
人机系统模型
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人机系统中，存在于人与机之间的是人—机界面，主要进行人与机之间的信息 交流和控制活动。 1）机器的各种显示都是为人服务的，实现信息的传递； 2）人接收信息后通过大脑的决策作出反应，从而实现人—机的信息传递。
• 阴极射线管
20世纪最伟大的10种人机界面装置
• 液晶显示器
20世纪最伟大的10种人机界面装置
• 鼠标/图形用户界面
20世纪最伟大的10种人机界面装置
• 条形码扫描器
一 、人机界面的定义
1、人机界面（Human-Machine Interface, HMI），是人与机器进行交互的操
人类与机器的交互人机界面的发展
人类与机器的交互人机界面的发展人类与机器的交互：人机界面的发展人类与机器的交互已经成为了现代社会不可或缺的一部分。
人机界面（HCI）是指人与计算机系统之间进行信息交流和互动的方式。
随着科技的发展和人们对信息技术需求的不断增长，人机界面也逐渐发展演变，从最初的输入输出设备发展为多种形式的交互方式。
本文将讨论人机界面的发展历程以及对社会的影响。
第一阶段：命令行界面早期的人机界面采用命令行界面，用户通过键盘输入指令，计算机执行相应的操作，并将结果通过字符形式输出。
这种界面的优点是简洁高效，但是操作门槛较高，需要用户掌握大量的命令和语法规则。
更重要的是，命令行界面对于非技术人员来说并不友好，限制了计算机的普及和应用范围。
第二阶段：图形用户界面随着计算机硬件和软件技术的进步，图形用户界面（GUI）开始逐渐普及。
图形用户界面提供了一个可视化的操作环境，用户可以通过鼠标和窗口等元素进行操作，从而降低了使用计算机的门槛。
GUI的出现极大地推动了计算机的普及和应用，使得计算机成为了现代生活中不可或缺的工具。
第三阶段：触摸屏与手势识别随着移动设备的普及，触摸屏成为了一种常见的人机交互方式。
触摸屏能够通过用户的手指触摸和手势操作来实现交互，不仅简单方便，还具有直观性和可视性的特点。
与此同时，手势识别技术的发展也为人机交互带来了新的可能性，用户可以通过手势来控制计算机系统，如捏合手势放大缩小图片等。
触摸屏与手势识别的出现使得人机交互更加自然和智能化。
第四阶段：语音和语音识别近年来，语音交互成为了人机界面的新趋势。
人们可以通过语音命令来操控计算机系统，无需使用键盘、鼠标或触摸屏等设备。
语音识别技术的不断进步使得计算机能够准确地理解和执行用户的指令，为用户提供更加智能和便捷的交互方式。
语音交互的普及将进一步改变人机界面的发展方向，使得计算机成为一个真正能够理解人类语言并与之沟通的智能伙伴。
第五阶段：虚拟现实与增强现实虚拟现实（VR）和增强现实（AR）技术的崛起将为人机界面带来全新的体验。
HMI人机界面介绍
பைடு நூலகம் 人机界面的软件主要提供以下几个功能
指示灯（PLC I/0显示、内部节点显示等） 开关（位状态型开关、多段开关、趋势图等） 各种动态图表（棒图、仪表、趋势图等） 数据显示（数值显示、ASCII显示、文字显示等） 数据输入（数值输入、ASCII输入、文字输入等） 异常报警（报警显示、事件显示等） 静态显示（直线、圆、矩形、文字等）
触摸屏的价值
随着机械设备飞速发展，以往的操作方式需由熟练的操 作员才能操作，而且操作比较困难。而使用人机界面则 能够明确的显示设备目前的状况，操作简单，而且减少 操作上的失误。使用人机界面还可以使机器配线标准化、 简单化，同时也能够减少PLC控制器所需的I/O点数。 降低生产的成本同时由于面板控制的小型化及高性能， 相对的提高了整套设备的附加价值。
结束
谢谢大家！
HMI人机界面介绍
欧瑞传动电气有限公司
概述
人机界面是在操作人员和机器设备之间的双向沟通的桥 梁，用户可以自由的组合文字、按钮、图形、数字等来 处理或监控管理及应付随时可能变化信息的多功能显示 器。
触摸屏与人机界面
人机界面是指人操作PLC的一个平台.该平台提供了一 个程序与人的接口. 触摸屏是PLC人机界面的一种.人通过触摸屏幕上的按 钮等就可以调整参数或监视参数. 人机界面不一定全部是触摸屏的,有的是在操作面板上 安装了若干个按钮,人通过按钮来监控PLC运行.这种界 面的屏幕只是用来观察参数,没有触摸操作功能. 所以说: 触摸屏是人机界面,但触摸屏幕只是人机界面中的一种. 人机界面还包括非触摸屏的.
触摸屏的工作原理
用手指或其他物体触摸安装在显示器前端的触摸屏时， 所触摸的位置(以坐标形式)由触摸屏控制器检测，并通 过接口(如RS-232串行口)送到CPU，从而确定输入的 信息。
人机界面的基本概念
2、根据其显示方式的不同，可以将人机界面产品分为文本显示的 HMI与图形显示的HMI两类。
以前的生产数据。 • 过程值和报警记录：根据需求，可以打印输出报警和过程值报
表。 • 过程和设备的参数管理：依据产品的不同品种，可以将工业生
产过程中相应产品的参数存储在配方中。
2019/10/11
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人机界面的高级功能
• 实时的资料趋势显示——把撷取的资料立即显示在屏幕上。 • 自动记录资料——自动将资料储存至数据库中，以便日后查看。 • 历史资料趋势显示——把数据库中的资料作可视化的呈现。 • 图型接口控制——操作者能够透过图形接口直接控制机台等装置。 • 警报的产生与记录——使用者可以定义一些警报产生的条件。
处理器的性能决定了HMI产品的性能高低，是HMI的核心单元。根 据HMI的产品等级不同，处理器分为8位、16位、32位的处理器。 HMI软件一般分为两部分，即运行于HMI硬件中的系统软件和运行 于计算机Windows操作系统下的画面组态软件。
2019/10/11
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1.1.1 人机界面的发展
随着计算机技术的发展和应用领域的拓宽，从而带来了不同的理 论方法。20世纪80年代以来，人机界面的研究有了前所未有的发 展，微型计算机的迅速普及对此起了重要的推动作用。由于用户 界面能更好地反映出设备和流程的状态，并通过视角和触摸的效 果，带给用户更直观的感受，因此国内的自动化产业，一些原本 不用人机界面的行业，现在也开始使用人机界面了，这说明人机 界面已经成为人们生活中不可缺少的一部分。某些人机界面产品 已经具备了工控机的功能，甚至比工控机更强，它综合了从软件 到硬件，从显示到CPU核心部件，以及工控机的操作系统，包括 工业以及太网的接口。因此，我们所说的人机界面是工控机的另 一种体现形式，而不仅限于显示和控制，也能更好地为客户提供 综合的解决方案。
人机界面操作说明
A 相电流=000.0AB 相电流=000.0AC 相电流=000.0A 站号：06 时：分：秒人机界面操作说明本装置采用信息直观。
具体说明如下（以线路保护为例，其他装置除显示内容不同外，操作完全一样）：7.1 主显示界面装置上电后，显示装置型号、装置名称及相关企业信息，如图7-1所示，按任意键进入主显示界面，如图7-2所示。
主显示界面包括实时电量画面和历史故障记录画面。
图7-1装置信息界面 图7-2主显示界面 7.2 主菜单在主显示界面下按下“取消”或“确认”键，输入密码后，进入主菜单界面，如图7-3所示：密码输入：“↑”“↓”移动光标，“→”“←” 修改光标所在位的值，输入完毕按“确认”键，进入下面的画面图7-3主菜单界面在主菜单界面下，通过“↑”“↓”键选择菜单项，按“确认”键进入相应的菜单，选择“退出”并“确认”回到主显示界面。
7.2.1 定值修改在主菜单下选择“定值修改”，按下“确认”键即可进入定值修改界面，如口令： 0 0 0 0长沙华自 HZ-2010微机线路保护VERSION3.0定值修改 系统查询 硬件检测 保护投退 退出图7-4所示：图7-4定值修改界面（定值选择状态）在定值修改界面下即可对保护定值进行设定。
长光标指示处在定值选择状态。
按“↑”“↓”键移动以选择待修改的定值，按“→”“←”键可翻屏以选择要修改的定值，“退出”键回到主显示界面。
按“确认”键进入选定定值的设定，长光标变成短光标，如图7-5所示：图7-5定值修改界面（定值设定状态）在短光标所指位置，按下“→”“←”键，对指定的数据进行修改，修改完毕，按下“确认键”回到定值选择界面。
修改完后，按“取消”键，进入定值修改确认状态，如图7-6所示：图7-6定值修改界面（定值修改确认状态）通过“↑”“↓”键选择“确定／取消”，按“确认”键，返回主显示界面，并根据选择确定是否保存所做的修改。
7.2.2 系统查询在主菜单下选择“系统查询”，并按下“确认”键可进入系统查询界面，如图7-8所示：速断电流：000.0Ⅱ段电流：000.0Ⅱ段延时：00.00Ⅲ段电流：02.00图7-8系统查询界面在系统查询界面下，所见内容与定值修改界面相同，只是不能修改，只能通过“↑”“↓”或“→”“←”键翻屏查询。
人机界面设计需求概述
人机界面设计需求概述
人机界面设计（Human-Machine Interface Design，简称HMI 设计）是指通过设计用户与机器之间的交互界面，以提高用户使用体验和效率的过程。
HMI 设计需求通常包括以下几个方面：
1. 可用性：HMI 设计应该易于使用，用户能够快速理解和操作界面，而不需要过多的学习和培训。
2. 可视性：界面应该清晰可见，信息易于辨认和理解。
设计师应该考虑使用适当的颜色、字体、图标和图像等元素，以提高界面的可视性。
3. 反馈：用户在操作界面时，应该得到及时的反馈，以确认操作是否成功。
反馈可以是声音、视觉或触觉等形式。
4. 一致性：HMI 设计应该在整个系统中保持一致的风格和操作方式，以降低用户的学习成本。
5. 可定制性：根据不同用户的需求和偏好，HMI 设计应该提供一定程度的定制化功能，例如界面布局、颜色主题等。
6. 兼容性：HMI 设计应该考虑与不同设备和平台的兼容性，以确保系统在各种环境下都能够正常运行。
7. 安全性：在涉及到敏感信息或关键操作的界面中，HMI 设计应该考虑安全性因素，例如用户认证、数据加密等。
8. 可维护性：HMI 设计应该便于维护和更新，以适应不断变化的用户需求和技术环境。
HMI 设计需求旨在提高用户与机器之间的交互效率和体验，从而提高工作效率和生产力。
设计师需要综合考虑用户需求、使用场景和技术可行性等因素，以设计出优秀的HMI 界面。
工业机器人系统设计与应用人机界面HMIPPT课件
嵌入式人机界面
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认识人机界面
人机界面是按工业现场环境应用来设计的，其稳定性和可 靠性与PLC相当，能在恶劣的工业环境中长时间连续运行， 因此人机界面是PLC的最佳搭档。
HMI触摸屏系统一般包括两个部分：检测装置和控制器。 触摸屏检测装置安装在显示器的显示表面，用于检测用户的 触摸位置，在将该处的信息传送给触摸屏控制器。控制器的 主要作用是接收来自触摸点检测装置的触摸信息，并将它转 换成触点坐标，判断出触摸的意义后送给PLC。他同时能接 收PLC发来的命令并加以执行，如动态的显示开关量和模拟 量等。
人机界面HMI
1. 认识人机界面 2. 活塞发动机生产设备人机界面功能
的实现
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认识人机界面
人机界面（Human Machine Interface）又称为人机接口， 简称为HMI。从广义上说，HMI泛指计算机与操作人员交换信 息的设备。在控制领域，HMI一般特指用于操作人员与控制 系统之间进行对话和相互作用的专用设备。
工作站人机界面
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2 活塞发动机生产设备人机界面功能的实现
PLC与HMI之间的通信线路直接通过接口连接线连接，硬件 连接中使用了一个以太网交换机作为中介，将此二者连接。
HMI触摸屏 系统
以太网交换机 CPU1214C接口及 连接线
HMI接口及 连接线
HMI及以太网交换机
CPU1212C 接 口 及连接线 HMI接口及连接线
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SUCCESS
THANK YOU
2024/10/15
2 活塞发动机生产设备人机界面功能的实现
设备人机界面采用西门子KTP700 Basic，通过HMI触摸屏 上按键与变量建立连接，按下触摸屏上的按键，触摸 屏控 制器做出反应，给PLC发出信号，然后PLC做出反应，驱动各 自控制的内部继电器动作。
自动化系统中的人机界面设计与开发
自动化系统中的人机界面设计与开发自动化系统的发展与应用已经广泛涉及各个领域，其核心是实现对系统的自动控制和运行。
而在自动化系统中，人机界面（Human-Machine Interface，HMI）的设计与开发起着至关重要的作用。
本文将对自动化系统中的人机界面设计与开发进行深入探讨。
一、人机界面的概述人机界面是指用户与自动化系统进行信息交互的界面。
它旨在提供一个直观、友好、高效的操作方式，使人们能够轻松地控制和监视系统的运行。
人机界面的设计与开发涵盖了多个方面，包括界面布局、图形化显示、操作方式等。
二、人机界面设计的原则1. 易用性：人机界面应简单易懂，用户能够迅速上手并操作系统。
合理的布局和明确的指示能够提高用户的操作效率和使用体验。
2. 一致性：在整个自动化系统中，人机界面的各个部分应保持一致，使用户能够形成统一的认知和操作模式，减少操作的混乱和错误。
3. 可视化：图形化的界面能够更直观地展示系统的状态和信息，提供更好的用户体验。
合理使用图表、图像和动画等元素，能够帮助用户更好地理解和掌握系统。
4. 反馈机制：通过适当的反馈提示，及时告知用户其操作是否成功或失败。
良好的反馈机制能够提高用户的参与感和满意度。
5. 安全性：人机界面在设计中应考虑安全因素，防止误操作和对系统造成的损害。
例如，设置权限管理、密码保护等措施，确保系统的安全运行。
6. 可扩展性：随着系统的发展和用户需求的变化，人机界面应具备一定的可扩展性。
允许用户自定义界面的某些元素或功能，满足不同用户的特定需求。
三、人机界面开发的技术工具1. 图形化开发工具：利用图形化开发工具可以简化人机界面的设计与开发过程，提高开发效率。
例如，常用的开发工具有LabVIEW、QT、C#等。
2. 数据库管理系统：自动化系统通常需要对大量数据进行管理和监控。
数据库管理系统可以提供数据的存储和查询功能，方便用户对系统数据进行管理和分析。
3. 编程语言：根据自动化系统的实际需求，选择合适的编程语言进行人机界面的开发。
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（5）人机界面显示柑认局的美观性，增强软件系统对人 的吸引力。 （6）系统对用户的操作提供立即可视的反馈信息。反馈 信息可以以文本方式提供，也可以以图形、乃至声音信 息等方式提供。 （7）对用户出错的宽容性。应该允许用户发生错误，不 致于毁坏系统。系统能检测、报告错误，提出改正错误 的办法。系统具备恢复功能，可使系统恢复到出错前的 状态。 （8）认识与适应人类的能力及弱点，使系统设计充分考 虑和满足人的认知、行为因素，充分发挥人、机两方的 特长。
20世纪最伟大的十一种
人 机 界 面 装 置
1、扩音器
扩音器是1915年发明的。
● 扩音器的问世使得人们不仅在乘坐地铁或去 郊外远足时能够欣赏自己喜爱的音乐和广播节 目，而且还能聆听以电子手段保存下来的早已 与世长辞的人的声音以及大自然中根本不存在 的种种奇妙声音。
● 在电影院里，扩音器所营造的声的世界将观 众们带入一个想象的世界。
应有及时的出错处理和帮助功能（Help）
系统设计应该能够对可能出现的错误进行检测和处理， 出错信息应清楚、易理解。其内容应包含出错位置、 出错原因及修改出错建议等方面的内容。而且，良好 的系统设计应能预防错误的发生。例如应该具备保护 功能，防止因用户的误操作而破坏系统的运行状态和 信息存储。此外系统应提供帮助功能，帮助用户学习 使用系统。帮助信息应该在用户发生困难时随时提供， 帮助信息可以是综述性的内容介绍，也可以是与系统 当前状态上下文相关的针对性信息。
3、方向盘
● 最初的汽车是用舵来控制驾驶的，但是它会把汽 车行驶中产生的剧烈振动传导给驾驶者，增加其控 制方向的难度。 ● 方向盘这种新设计便应运而生，这一齿轮系统操 作灵活，很好地隔绝了道路的剧烈振动。 ● 方向盘却成了造成驾驶员丧命的罪魁祸首
● 不带方向盘的概念型汽车
4、磁卡
● 70年代早期，70年代早期，带有磁条的信用 卡在美国问世，极大的提高了信用卡购物时 的验证效率，一下子便受到零售商的青睐。 ● 今天在许多场合我们都会用到磁卡，如在食 堂就餐，在商场购物，乘公共汽车，打电话， 进入管制区域等等，不一而足。 ● 信用卡 ● 智能卡
5、交通指挥灯
交通指挥灯是非裔美国人加莱特.摩根在1923年发明的。 ● 铁路上使用的信号只有一种命令：通行。 公路交通的红绿灯则不一样，它的职责在很大 程度上是要告诉汽车司机把车辆停下来。
● 新式的红绿灯能将闯红灯的人拍照下来。
用户分类
●按用户是否为程序员，可分为非程序员用户和程序员 用户，程序员用户又可分为应用程序员用户和系统程 序员用户； ●按用户是否受过使用计算机系统知识的培训，可分为 未受过训练的用户和受过训练的用户； ●按照使用计算机系统的频度，可分为偶然用户、经常 用户（职业用户），以及间歇式使用计算机的用户； ●按照使用计算机的熟练程度可分为生疏用户、有经验 用户（或熟练用户）和专家用户；
● 扩音器亦是本世纪所有具有个性魅力的公众 人物与大众沟通的重要工具。
2、按键式电话
● 按键式电话业务是美国电话电报公司在 1963 年 11 月正式开通的。 ● 几乎所有初次接触按键式电话的人都认为它远胜 于转盘式电话。贝尔实验室的研究人员为使这种新 产品为人们所接纳，真可谓绞尽脑汁。他们实验了 16种按键排列方式，交叉式的，圆盘式的，不一而 足。 ● 他们还在电话机的大小、形状、按键的间距、弹 性甚至与手指尖接触的部位的外形上作了大量的文 章。
使用图形和比喻
（ l）用户控制应用程序运行。其含义是，首先，是用 户和应用程序工作以交互方式进行；其次，用户可自行 定义、设计界面的外观和操作方式；最后，界面能正确 地控制、协调系统的运行。 （2）直接操纵方式。用户可以借助于直观、可视的图 形符号、比喻等，直接操纵系统运行。 （3）一致性。应该保证应用系统界面和现实世界的一 致性和不同应用系统之间界面及应用系统内部界面的一 致性，使它们有相似的界面外观与操作。 （4）使用可分辨的比喻，增加系统的可理解性和易学 易用性。
● 交互系统的透明性
● 交互系统的易使用性
开发用户友好性系统的设计原理
Macintosh的设计原理主要有：
◆ 确定用户 ◆ 尽量减少用户的工作 ◆ 应用程序和人机界面分离的原则ຫໍສະໝຸດ 开发用户友好性系统的设计原理
一致性原则
在程序系统中，应该要求其概念模式、语义、命令 语言语法及显示格式等的一致性。而人机界面的一致性 主要体现在输入、输出方面的一致性，具体是指在应用 程序的不同部分，甚至不同应用程序之间，具有相似的 界面外观、布局、相似的人机交互方式以及相似的信息 显示格式等。
第八章 人机界面设计简述
1.人机界面设计基本方法
人机界面是人机之间传送信息的媒介，它主要包括三部分：
★ 机上显示器与人的信息通道的界面； ★ 机上操作器与人的运动器官的界面； ★ 人机系统与环境之间的界面。
2. 人机界面的研究重点是： ◆ 使显示器能提供易于为人识别、理解的信息，该信 息能反映机内工作状态，而且又对人安全、可靠、无害； ◆ 使操作器能易于由人控制、操作，所提供的操作或 信息要易于为机所识别，且灵敏、可靠；
◆ 正确设计显示器和操作器的布局，有利于人的操作 和使用。 ◆ 当然人机界面除上述硬件设备外，还应该包括操作 规程、维护手册等软件。
3. 人机界面的基本特性
● 交互的启动者 ● 交互系统的复杂性 ● 交互系统的灵活性 ● 交互系统的能力
● 交互系统的信息提交量
● 交互系统的一致性 ● 交互系统的可靠性
系统要给用户提供反馈
如果系统没有反馈，用户就无法判断他的操 作是否为计算机所接受，是否正确，以及操 作的效果是什么。没有反馈的交互就不成为 交互，因此设计人机交互系统的一个重要原 则是系统必须对用户的任何动作作出反应， 给出反馈信息。
尽量减少用户的记忆要求
用户在使用和操作计算机时，总需要一 定的知识和经验。这些知识和经验是存放在 人的大脑中，在需要时，人信息处理系统可 以从长时记忆或短时记忆中提取出有用信息。 但是一个设计良好的系统应该尽量减少用户 的记忆要求。