CN106125659B - 人机界面系统 - Google Patents

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Abstract

一种人机界面(HMI)系统,能够使HMI屏幕标准化，所述HMI系统包括：显示单元，驱动器地址处理单元，存储单元和映射单元。其中，显示单元包括一个或多个显示HMI屏幕配置数据的HMI屏幕配置数据显示单元；驱动器地址处理单元包括执行与一个或多个驱动器的通信的通信单元和驱动器地址解译单元；存储单元包括存储HMI屏幕配置数据的HMI屏幕配置数据存储单元和驱动器地址存储单元；映射单元配置为通过使用映射信息从存储单元中读取数据并将读取的数据提供至显示单元。

Description

人机界面系统
技术领域
本发明涉及一种人机界面(HMI)系统，更具体地，涉及一种通过使HMI屏幕标准化而能够提高HMI文件的可读性、可重复使用性、及其管理和维护便利度的人机界面系统。
背景技术
生产线或机械装置中的可编程逻辑控制器(PLC)装置已经被商业化并用于与机械自动化有关的众多工业领域中，它能控制输入/输出、运算、电力等。而且，与PLC装置的发展一起，许多关于人机界面(HMI)把PLC装置的电子数据转换成能够被人类识别的数据的研究，更优选的，将数据显示在例如触摸屏控制板的显示装置上的研究已经在进行中了。
HMI系统是在用户配置屏幕和选项单时，通过与控制器通信获取要被运用、控制和/或监测的数据，并将这些数据显示在屏幕上的系统。当HMI从用户那里接收到关于特定设备的操作指令的请求时，HMI从PLC请求与被请求的操作指令相应的对象的数据值，从PLC接收与被请求的操作指令相应的响应数据，并将接收的响应数据显示在例如触摸屏控制板的显示装置上，因此用户可以使用HMI系统有效地监测、运用、并控制自动化设备。
而且，用户可以使用PC图形工具在流水线当场为其和安装在流水线中的工业装置设计恰当的图形，随后将设计好的图形下载至HMI中，借此，用户可以通过HMI的触摸屏控制板上显示的图形来控制和管理众多工业装置中每一台的监测数据。
如图1所示，一般的HMI系统包括通信单元，监测单元，计算单元，显示单元(或屏幕显示单元)和存储器(或存储单元)。HMI系统可以通过通信单元与PLC或其他系统执行通信，当监测单元监测数据时，计算单元计算被监测的值并将计算结果值向显示单元输出或存储在存储器中。用户可以检查通过显示单元显示的数据、运用选项单等。显示单元可以包括图像显示单元和文本显示单元。HMI系统可以进一步包括外部存储器例如USB存储器或CF卡，和在PLC之间操作HMI期间生成的例如警报、配方、记录等的间歇的重要数据可以通过备份事件被存储在外部存储器。而且，根据情况，存储在外部存储器中的数据可以被显示在显示单元上。此处，大规模的信息例如图像、字体等可以被存储在HMI的外部存储器而不是内部存储器中。
在相关技术的HMI系统中，不同的屏幕可以如下配置。例如，参照图2A至2C，图2A是A型车辆的第一语言HMI用户屏幕，图2B是B型车辆的第一语言HMI用户屏幕，图2C是A型车辆的第二语言HMI用户屏幕。根据相关技术的HMI系统，如图2A和2B所示，即使配置的是其中大部分进程都相同、仅仅车辆类型不同的屏幕，开发者(用户)也要在图2A所示的屏幕中打开图2B所示的B型车辆的文件，逐一改变每一条显示的数据，并将相应的屏幕文件再次传送至HMI。而且，如图2A和2C所示，如果车辆类型和进程都相同仅文本随用户语言而不同，开发者(用户)用每种语言创建图2A的屏幕中的文本并将相应的屏幕文件再次传送至HMI。而且，如果用来显示图2A中传输量的控制器(驱动器)的地址改变或者控制器改变为不同模式，开发者要改变相应的地址并再次传送相应的控制器地址文件至HMI。
即，根据相关技术的HMI系统，即使显示数据仅有一部分被改变，HMI屏幕文件也要逐一被打开、分别创建相应文件、再次传送至HMI。就是说，每当在相同或相似的进程中改变图像、文本或控制器地址，相应的项目就被改变，改变后的文件就要再次传送至HMI，并且，因为会生成多个与相同进程有关的非必要的重复文件，所以维护起来较困难。而且，如果例如设施改良或开发新型车，应当随新车型重新创建HMI系统，因此造成人力和时间上的低效率。
另外，根据相关技术，制作HMI文件资源很困难并且HMI文件的可读性是严重降级的。
发明内容
因此，详细描述的方面是提供一种人机界面(HMI)系统，其能够使HMI屏幕文件标准化并能制作HMI文件资源。
详细描述的另一方面是通过制作HMI文件资源，便于管理和维护HMI文件，并减少管理HMI文件所需的人力和时间。
详细描述的另一方面是通过提高HMI文件的可读性和可重复利用性，提供用户便利度并提高工作效率。
为实现与本说明书的目的、其中的实施例及概括描述所一致的这些有益效果并取得其他有益效果，本发明提供了一种人机界面(HMI)系统，所述HMI系统能够使HMI屏幕标准化，其特征在于该HMI系统包括：显示单元，其包括一个或多个显示HMI屏幕配置数据的HMI屏幕配置数据显示单元；驱动器地址处理单元，其包括执行与一个或多个驱动器的通信的通信单元和驱动器地址解译单元；存储单元，其包括存储HMI屏幕配置数据的HMI屏幕配置数据存储单元和驱动器地址存储单元；以及映射单元，其配置为通过使用映射信息从存储单元中读取数据并将读取的数据提供至显示单元。
HMI屏幕配置数据可以是从由图像、文本、字体或图形组成的组中选出的一个或多个数据。
驱动器地址解译单元可以通过使用通信单元从一个或多个驱动器接收到的数据来解译驱动器地址的值。
存储单元可以是内部存储器或外部存储器。
HMI系统可以进一步包括：配置为根据用户的控制输入来执行系统控制的控制器。
映射信息可以包括映射表信息，在映射表信息中，从由图像、文本、字体、图形和驱动器地址组成的组中选出的任一数据被映射到用户身份信息。
通信单元可以根据例如以太网的有线通信方案，或根据从蓝牙、射频识别(RFID)、红外数据协会(IrDA)、超宽带(UWB)、紫蜂(ZigBee)和数字生活网络联盟(DLNA)组成的组中选出的任一种无线通信方案，来执行与驱动器的通信。
显示单元可以配置为触摸屏并整体配置有输入装置。
根据本发明，HMI屏幕可以通过独立地操作HMI系统屏幕的主要配置数据来被标准化。
而且，根据本发明，因为HMI系统屏幕被标准化，可以制作文件至资源，可以提高文件的可读性、可重复使用性和维护。
而且，根据本发明，因为可以无需重复地建立HMI文件而使用单个HMI文件显示各种各样的图像和文本，可以提高用户的便利度并降低人力和时间资源。
从下文给出的详细描述中，本发明的适用性范围将进一步明晰。然而，揭示本发明的优选实施例的该详细描述及具体例子，应理解为仅仅是一种说明方式，因为本领域技术人员可以根据详细描述中的本发明范围进行各种各样的变换及修改。
附图说明
被包含以对本发明提供进一步的理解、同时并入并组成本说明书的一部分的附图图示了优选方案并与说明书一起用于发明原理的解释。
图1是相关技术中的人机界面(HMI)系统的框图。
图2A至2C是相关技术中的HMI系统屏幕的示意图。
图3是本发明的实施例中的HMI系统的框图。
图4是本发明的另一个实施例中的HMI系统的框图。
图5是本发明的实施例中的HMI系统所使用的匹配表的例示图。
具体实施例
本发明可以作多种修改且可以具有各种各样的实施例，其中的具体例子将在附图中作说明并进行详细描述。然而，本发明所公开的具体形式不应理解为本发明的限定，所有不脱离本发明的范围和精神的修改、等效变换和替换都包括于本发明。以下内容仅仅说明本发明的原理。因此，即便本文没有对众多类型的装置进行明确地描述或说明，本技术领域的技术人员也能够发明包括有本发明的概念和范围的众多类型的装置，并实施本发明的原理。另外，应解释为，此处所有列出的限定的术语和实施例，是为了在原理上理解本发明的概念，而不是对实施例和状态的特定举例。
另外，应该理解为，本发明的原理、各种看法、实施例、以及例举的特定实施例的每个详细描述，都包括这些考量在结构上和功能上的等同方案。另外，应理解为，这些等同方案包括现在已知的等同方案以及将来被开发的等同方案，即，不论其结构，被发明来执行相同功能的所有元件。
通过下文中相对于附图的详细描述，前述的对象、特征和优点将会更加明晰，因此，本领域一般技术人员能够轻易地实现本发明的技术思想。在描述本发明时，为避免已知技术的详细描述与本发明结合后不必要地模糊本发明的主旨，决定省略这样的详细描述。
参照附图，现对本发明的实施例进行详细描述。
图3是根据本发明实施例的人机界面(HMI)系统100的流程图。如图3所示，根据本发明实施例的HMI系统100包括显示单元110，驱动器地址处理单元120，存储单元130和映射单元140。显示单元110可以包括一个或多个HMI屏幕配置数据显示单元112。显示单元110可以是例如PDP、LCD、OLED、柔性显示屏、或3D显示屏等的装置，也可以配置为触摸屏并整体实施为带有输入装置。
在图3的实施例中，对显示单元110包括两个HMI屏幕配置数据显示单元112a和112b的例子进行了说明，但是HMI屏幕配置数据显示单元112的数量不限于此，而是可以根据设计目的和设计用途任意设定。HMI屏幕配置数据是指，例如图像、文本、字体或图形的配置HMI屏幕的数据。本实施例以图像和文本作为例子，但是，只要是用来配置HMI屏幕的数据，即便是图像或文本以外的数据也可以被包括在内。而且，用户可以指定额外的HMI屏幕配置数据，以额外地设计显示相应HMI屏幕配置数据的HMI屏幕配置数据显示单元(112c,112d等)(未图示)。第一HMI屏幕配置数据显示单元112a显示第一HMI屏幕配置数据，第二HMI屏幕配置数据显示单元112b显示第二HMI屏幕配置数据。具体地，根据用户的控制输入使用映射单元140的映射信息，第一HMI屏幕配置数据显示单元112a可以从第一HMI屏幕配置数据存储单元130a中，读取具有相应的映射信息的第一HMI屏幕配置数据，并将其显示在屏幕上。而且，根据用户的控制输入使用映射单元140的映射信息，第二HMI屏幕配置数据显示单元112b可以从第二HMI屏幕配置数据存储单元130b中，读取具有相应的映射信息的第二HMI屏幕配置数据，并将其显示在屏幕上。举例讲，在图3的实施例中，如果指定图像为第一HMI屏幕配置数据且指定文本为第二屏幕配置数据，根据本实施例的HMI系统100的显示单元110可以包括如第一HMI屏幕配置数据显示单元112a的图像显示单元、如第一HMI屏幕配置数据存储单元130a的图像存储单元、以及如第二HMI屏幕配置数据存储单元130b的文本存储单元。此处，使用与用户控制输入相符的映射信息，图像显示单元可以从图像存储单元中读取具有相应映射信息的图像，并将其显示在屏幕上，并且，使用与用户控制输入相符的映射信息，文本显示单元从文本存储单元中读取具有相应信息的文本，并将其显示在屏幕上。
而且，根据本发明的实施例的HMI系统100可以进一步包括驱动器地址处理单元120。驱动器地址处理单元120可以包括驱动器地址解译单元122和通信单元124。通信单元124可以这种方式执行通信，即向或从例如PLC等的其他驱动器传送和接收数据。通信单元124可以使用任何一种有线通信或无线通信。就有线通信而言，举例讲，可以使用如以太网等的方案，如果是无线通信，通信单元124可以使用如蓝牙、射频识别(RFID)、红外数据协会(IrDA)、超宽带(UWB)、紫蜂(ZigBee)或数字生活网络联盟(DLNA)等通信标准，来连接至PLC等。
通信单元124可以执行与一个或多个驱动器的通信，并且可以从一个或多个驱动器读取数据。当通信单元124从每个驱动器接收数据时，驱动器地址解译单元122可以解译驱动器地址来决定所请求的数据值是哪一个驱动器的，并选择相应的驱动器。
而且，根据本发明的实施例的HMI系统100可以进一步包括存储单元130.存储单元130可以存储例如图像、文本、字体或图形的HMI屏幕配置数据，以及例如驱动器地址等的数据。在图3中图示的例子中，存储单元130包括第一HMI屏幕配置数据存储单元，第二HMI屏幕配置数据存储单元，和驱动器地址存储单元，但这仅仅是一种实施例并且组成HMI系统100的存储单元130并不局限于此。在图3的实施例中，第一HMI屏幕配置数据(例如图像)可以被存储在第一HMI屏幕配置数据存储单元中，第二HMI屏幕配置数据(例如文本)可以被存储在第二HMI屏幕配置数据存储单元中，驱动器地址数据可以被存储在驱动器地址存储单元中。如此，每一种数据可以被存储在相应的数据存储单元中。如上文所述，当HMI屏幕被显示在显示单元110上时，信息通过映射单元140从存储单元130中被请求，存储单元130可以搜索与映射信息相应的数据并将其传送至显示单元110。同时，尽管未示出，驱动HMI系统所需的应用程序可以存储在存储单元130中。
而且，根据实施例的HMI系统100可以进一步包括映射单元140。使用预先确定的映射信息，映射单元140可以从存储单元130中读取与映射信息相应的数据，并将其显示在显示单元110上。映射信息可以包括映射表信息，映射表将在下文中参照图5进行描述。
同时，根据本发明的实施例的HMI系统100可以进一步包括控制器(未表示)。控制器总体地控制HMI系统100的总体操作。通过处理传送至/自HMI系统100的信号、数据或信息、或通过执行控制，控制器可以给用户提供恰当的信息或功能或者处理恰当的信息或功能，以便读取存储单元130中存储的各种各样的数据。而且，控制器可以控制组成HMI系统的每个单元例如显示单元或通信单元，并将HMI和PLC的模拟状态和操作数据提供给用户。
同时，如图4所示，根据本发明的另一个实施例的HMI系统100可以具有外部存储器150。外部存储器150可以是例如USB存储器或CF卡的存储器。而且，图3的实施例的系统100中存储在存储单元130中的数据可以被存储在外部存储器150中且利用在图4的实施例中。即，例如图像、文本、字体或图形的HMI屏幕配置数据，或如驱动器地址等的数据，可以被存储在外部存储器150中。存储在外部存储器150中的、具有映射信息的例如图像、文本、或驱动器地址等数据可以被容易地访问，HMI也可以无需通过网络传送程序而被容易地访问。
参照图5，对组成根据本发明的实施例的HMI系统100的、存储在映射单元140中的映射信息的例子进行说明。如图5所示，举例讲，映射信息可以是映射表信息，映射表信息包括用户身份信息和数据。图5的映射表与本发明的实施例相应，显然，可以根绝用户设定设计配置项和数据。使用配置图2A至2C中图示的HMI屏幕所要求的数据，来配置在图5中的映射表。举例讲，映射到用户身份信息1IMG_1的数据值可以是A型车辆的图像值，映射到用户身份信息1IMG_2的数据值可以是B型车辆的图像值。分别映射到用户身份信息2TEXT_1,2TEXT_2,3TEXT_1,3TEXT_2,4TEXT_1,和4TEXT_2的数据值可以是例如“生产量”，“生産量”(生产量)，“交货量”，“出庫量”(交货量)，“传感器监视”和“センサモニタ”(传感器监视)的文本。在前述例子中，用户可以创建这样的映射表，使得HMI屏幕配置数据与每个用户身份信息匹配。通过使用这样的映射表，用户(开发者)可以仅管理标准化的HMI屏幕(例如图2A)，在开发新车模型时(例如图2B)，用户(开发者)可以通过仅改变存储在存储器中的图像数据并使用映射表信息读取该数据来改正HMI屏幕。即，用户可以读取存储在内部存储单元130或外部存储器150中的例如图像、文本、字体、图像或图形的HMI屏幕配置数据、或驱动器地址数据，并将其显示在显示单元110上，借此可以显示各种各样的图像或文本，同时仅重复使用单个HMI文件。
如上文所描述的，根据本发明的实施例，HMI屏幕可以通过独立地操作HMI系统屏幕配置数据而被标准化，并且可以通过HMI文件标准化和制作HMI文件资源来提高HMI文件的可读性、可重复利用性、和维护。而且，因为使用单个HMI文件，无需重复地生成HMI文件，各种各样的图像或文本就可以被显示，可以提高用户便利度。
在前文中，尽管对根据本发明的实施例已作了描述，被描述的实施例仅仅是说明性的，因此本领域一般技术人员能够明白，从描述的实施例中得到各种修改或等同实施例是可能的。因此，本发明所保护的真正的技术范围应当以权利要求为准。

Claims (6)

1.一种人机界面系统，能够使人机界面屏幕标准化，所述人机界面系统的特点在于其包括：
显示单元，其包括显示第一人机界面屏幕配置数据的第一人机界面屏幕配置数据显示单元和显示第二人机界面屏幕配置数据的人机界面屏幕配置数据显示单元，其中显示第一人机界面屏幕配置数据和第二人机界面屏幕配置数据使用单个人机界面文件，其中第一和第二人机界面屏幕配置数据包括从由图像、文本、字体和图形组成的组中选择的一个或多个数据，其中第一和第二屏幕配置数据是独立操作的；
驱动器地址处理单元，其包括执行与一个或多个驱动器的通信的通信单元和驱动器地址解译单元；
存储单元，其包括存储第一人机界面屏幕配置数据的第一人机界面屏幕配置数据存储单元、存储第二人机界面屏幕配置数据的第二人机界面屏幕配置数据存储单元以及驱动器地址存储单元；以及
映射单元，其配置为用于将映射信息存储在映射单元中，通过使用映射信息从存储单元中读取数据并根据用户控制输入将读取的数据提供至显示单元，
其中，第一人机界面屏幕配置数据显示单元显示从包括图像、文本、字体和图形的组中选择的第一组数据，并且同时，第二人机界面屏幕配置数据显示单元显示从包括图像、文本、字体和图形组成的组中选择的第二组数据，其中第二组数据与第一组数据不同，
其中所述映射信息包括映射表信息，其中第一人机界面屏幕配置数据被映射到第一用户身份信息，第二人机界面屏幕配置数据被映射到第二用户身份信息，
其中，当第二人机界面屏幕配置数据改变时，仅改变存储在第二人机界面屏幕配置数据存储单元中的第二人机界面屏幕配置数据来改正单个人机界面文件，而无需重新使用单个人机界面文件生成新的人机界面文件。
2.根据权利要求1所述的人机界面系统，其中，所述驱动程序地址解释单元通过使用通信单元从一个或多个所述驱动器接收到的数据来解释驱动程序地址的值。
3.根据权利要求1所述的人机界面系统，其中，所述存储单元是内部存储器或外部存储器。
4.根据权利要求1所述的人机界面系统，其中，进一步包括：
控制器，其配置为根据用户控制输入来执行系统控制。
5.根据权利要求1所述的人机界面系统，其中，所述通信单元根据以太网的有线通信方案，或根据从蓝牙、射频识别、红外数据协会、超宽带、紫蜂和数字生活网络联盟组成的组中选出的任一种无线通信方案，来执行与所述驱动器的通信。
6.根据权利要求1所述的人机界面系统，其中，所述显示单元被配置为触摸屏并整体配置有输入装置。
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