一、概述：
本文回顧了HMI系統發展地歷程。介紹人機界面HMI在發展過程中不斷增強其軟件及數據儲存功能，得到了創新開發應用－RS485總線型觸摸式無紙記錄儀監控系統。壓縮組建小系統的總體成本，靈活應用適應現場的需求。
1 引言
簡單的指示燈和開關應用在工業控制中，這也許就是最初的人機界面監控設備。人機界面監控系統（下文簡稱HMI）的目的是便于操作員準確地了解現場情況，方便地操作控制設備，并能在設備出現故障的時候，迅速進行處理，從而減少停機時間。隨著計算機、網絡及可編程控制器、智能儀表技術的進步，也促使了當今人機界面系統的新的應用開拓。
2 初期HMI監控系統
最初地HMI應用項目中包含有大量地按鈕開關、指示燈、選擇開關和其它簡單地控制設備，功能僅限于啟動、停止某個設備，并顯示該設備地狀況。從某種意義上來說，這也是一種控制系統。這樣地控制系統非常簡單，通常由許多繼電器組合在一起來實現。在當時，設計者的重要設計思想就是讓控制電路越簡單越好，人機界面地雛形也受到這種思想地影響。
按鈕、開關以及指示燈在控制系統中地應用是一個不小的進步，早期的HMI系統常常不能有效地進行故障診斷，因為他們畢竟太簡陋了。
3 PLC的引入
可編程控制器的問世給HMI監控系統帶來了第一次飛躍。這是，可以通過將所需的設備連接到PLC上來增加HMI系統的功能。當設備出現故障時，HMI系統不僅能夠與停機的設備通信，還能夠知道設備為何停機。
與此同時，HMI系統的監控范圍開始擴大，它能夠與設備進行通訊并獲取其狀態信息，同時還能計算某個車間的產量，并通過大量的指示燈來顯示這些信息，這成為當時車間中最為普遍的景象。HMI系統獲取了大量的信息。
4 圖形化編輯
HMI在其應用軟件上開發出圖文并茂、界面友好圖形，以滿足監控系統的種種要求。從此它代替了傳統的按鈕和指示燈。在CRT顯示器上繪制出可編程的按鈕、指示燈虛擬對象，工程師再對這些虛擬的按鈕和指示燈進行編程，讓它們按要求顯示出來。
可視化的顯示畫面能夠更為生動地反應被控設備的情況。操作員不僅可以通過文本信息得知哪個設備造成了停機，而且還能夠在畫面上觀察到機器的情況，并指示出故障設備的位置。豐富的圖形畫面，制作出工業現場的形象的工藝流程圖。
5 智能顯示控制儀表設備的引入
從簡單的指示燈到智能顯示控制儀表，通過這些顯示控制儀表設備，使得HMI監控系統能夠更加準確地向操作員反映工業現場的溫度、壓力、流量數據、I/O模塊的輸入輸出控制。診斷故障內容，系統能在屏幕上顯示一個故障地I/O編號或者某些數字，用戶能夠更加準確地獲取設備地狀態信息。及時地判斷設備狀態從而得到到底發生了什么故障。
智能顯示控制儀表設備的到來使得HMI系統能夠顯示數據信息。用戶還可以用不同的顏色顯示數據，具備實時數據、實時曲線、報警信息、歷史記錄、報表等多種功能，組建成現場工業控制系統。
6 CF閃存卡硬件設備的加入－實現了無紙記錄儀的功能
HMI發展歷程中最為重要的突破在于，該產品基于高性能RISC CPU、32M大容量內存和可任意擴展1～4G的CF閃存卡存儲功能，由于具有了海量記錄數據的功能，實現了數據、報警記錄功能，將一個完整的工業現場的數據記錄在CF閃存卡內，隨時讀取保存。

二、人機界面HMI觸摸式無紙記錄儀
1 、簡介
是基于傳統的5.7寸G/C HMI觸摸屏，開發的智能化無紙記錄儀是采用智能化、模塊化和網絡化的設計理念二次開發的無紙記錄儀，可以和AI系列產品和PLC進行靈活的組態，實現數據存儲的功能；操作人性化；
2、高性能的人機：HMI觸摸屏采用RISC CPU、32M大容量內存，選配儲存卡槽，采用外插拔標配1G的電子硬盤，可擴展CF卡1～4G存儲記錄空間解決了普通硬盤不耐震運的功能可運用的火車、船泊等高震動場合；數據保存按先進先出的原則；數據可通過讀卡器在PC上直接打開，也可通過10/100網口或者串口備份至上位控制計算機，用Excel電子表格打開CSV格式的數據文件；
3、應用靈活：采用主機＋下位機的結構，RS485數字通訊的方式傳輸測量輸入輸出信號，與傳統的無紙記錄儀相比，只需2根線，無模擬信號轉換及傳輸誤差；
下位機為AI系列儀表，輸入及輸出規格極為豐富，支持多種信號輸入/輸出，凡AI系列儀表的信號，包括直流電壓、直流電流、電阻、熱電偶、熱電阻、輻射（紅外）溫度計、頻率、交流電壓、交流電流、交流功率均可直接測量；具備干濕球測溫、開方、加法、減法、乘法、非線性輸入自定義、流量累積、流量補償運算功能；各種PID精確調節及報警功能等等；
可任選單路或多路顯示報警儀、智能調節器、手操器、流量積算儀或開關量輸入輸出模塊；系統若發生變化，亦可隨時變更、增加或減少記錄通道；每臺記錄儀可選擇2、4、6、8、12、16、32通道類型軟件，自由編輯選擇通道硬件型號類型，寫入計量單位、設備位號；設定下位硬件主機型號、設置顯示控制儀表與開關量模塊的地址號，連接RS485通訊線就完成系統組建；
全面取代傳統的無紙記錄儀；每臺記錄儀最多可記錄32個通道數據，4個流量通道數據，控制32個開關量輸出通道，20個開關量輸入通道。同時定購上位觸摸屏及下位測量控制儀表模塊即可使用。自由自在控制掌握在您的手中。
整個控制系統采用優質的軟硬件產品性能穩定安全，組建成本低，適合小型系統既可實現控制的需要同時又需要記錄數據。替代了工控機的功能，降低了系統的成本，應用方便。

4、圖形豐富：HMI觸摸屏已內嵌二次開發的無紙記錄儀軟件，具有豐富的圖形畫面如：1～32通道【數據畫面】一目了然；單臺儀表【實時畫面】模擬點信息、曲線、數據、手/自動、程序控制、對于流量儀表按流量，溫度和壓力的畫面進行分組顯示；儀表參數修改操控盡在掌控中；形象的【棒圖畫面】高低楚落；分析工藝參數實時－歷史可選1～4條曲線組合畫面變化無窮；歷史數據報表海量記錄；報警應答報表隨心所悅；工藝流程盡收眼底；


5、程序控制：在觸摸屏上顯示雙曲線運行圖、顯示【程序運行時間進程】；可即時上傳下傳設置參數，讀取、升溫、恒溫、降溫程序配方、程序配方的設置保存、程序圖形重顯、控制操作程序儀表【啟動】【停止】【暫?！?、在運行狀態下切換【手動/自動】狀態，手動控制輸出量；即時修改【段號】指定運行段；及修改儀表控制參數等多種功能；適用電爐程序控溫；


6、形象的工藝流程圖：并可制作工藝流程圖，根據電機啟停的常規要求在軟件上已預設開關量輸出DO接點，即時操作按鈕控制電機啟停；預制DI模塊采集電機運行狀態動畫顯示功能；


7、數據報表、報警報表打印
人機HMI外插CF卡用來保存數據；標配1～4G的閃存電子硬盤?？蓴U展CF卡1～4G存儲記錄空間；數據可通過讀卡器在PC上直接打開，也可通過10/100網口或者串口備份至上位控制計算機，用Excel電子表格打開CSV格式的數據文件；按天/小時來保存實時數據及報警信息；記錄周期默認為每6秒鐘；數據保存按先進先出的原則。 4通道：約1400天； 6通道：約1100天； 8通道：約900天；12通道：約650天；16通道：約500天；32通道：約250天
數據報表存儲設置功能可以根據實際需要，設置數據的采樣時間，存儲間隔以及是否保存記錄，是否立即保存數據到CF卡等功能，來滿足不同的需求。具體設置如下：
(1)采樣時間默認為6秒，用戶可以設定的范圍是：6秒~3600秒；
(2)內存轉CF卡存儲間隔默認為60分鐘，用戶可以設定的范圍是：60分~300分；
(3)可以設置是否保存的選項，NO----保存數據 YES----不保存數據，這是根據客戶的需求來決定是否保存，默認為保存；
(4)如果用戶需要馬上取走在記錄儀內存中存儲的數據，可以點擊“立即保存”的按鈕，這樣已采集數據就馬上存儲到CF中了。


7、數據追憶功能
歷史保存在CF卡內，可隨時調用查看，組合趨勢曲線，用多曲線的形式來直觀的顯示CF卡記錄中的數據，顯示該時間段內相關通道間被測量的變化關系。按通道順序排列1、2、3、4固定組合在一起的通道組合，對于需要比較關鍵參數通道可將儀表地址編排在同一組顯示趨勢曲線，這樣就更好的進行比較分析工藝參數的對象變化。查詢歷史數據設置起始時間及時間跨度；設置數據范圍使曲線顯示在圖表中央，不同的數據范圍啟用單條查詢


8、系統組建：對于應用人機界面HMI來組建無紙記錄儀監控系統，采用RS485總線連接、布線簡單、有線無線都適應；常規的顯示控制儀表與傳統的HMI觸摸屏完美的結合，為人機界面開拓了新用途，適用于化工、制藥、冶金、現場應用；食品機械、化工機械、電爐控制設備配套、科研試驗的多用途應用。
三 、應用發展前途
1、人機界面HMI新用途
傳統的HMI應用是連接可編程序控制器（PLC）、變頻器、直流調速器、儀表等工業控制設備，利用顯示屏顯示，通過輸入單元（如觸摸屏、鍵盤、鼠標等）寫入工作參數或輸入操作命令，實現人與機器信息交互的數字設備,產品由硬件和軟件兩部分組成。正是由于硬件儲存功能的增加，應用軟件的升級，從而實現了快速組建具有無紙記錄的功能的監控系統，節約了控制記錄監控系統組建成本。
2、人機界面（HMI）產品的組成及應用
人機界面產品由硬件和軟件兩部<