CN202837980U - 一种移动式人机交互设备及自动化系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种移动式人机交互设备，用以实现低成本、便于使用的人机交互设备，以能够自动、准确地定位待操作的机器设备。包括二维码采集部件、处理部件和无线通信部件；所述二维码采集部件采集机器设备的二维码信息发送给所述处理部件；所述处理部件的接收子单元接收所述二维码信息并传送给解析子单元，所述解析子单元解析所述二维码信息获得所述机器设备对应的设备编号，并通过发送子单元发送给所述通信部件；所述通信部件通过网络设备接入各机器设备组建的网络，并与所述设备编号对应的机器设备进行数据交互。本实用新型同时公开了一种自动化系统。

Description

一种移动式人机交互设备及自动化系统

技术领域

本实用新型涉及工业自动化技术领域，尤其涉及一种移动式人机交互设备及自动化系统。

背景技术

人机交互（Human Machine Interface，HMI）设备或称操作面板（panel）是在工厂的自动化系统中常用的嵌入式设备。人机交互设备是系统与操作者之间进行交互和信息交换的媒介。典型的人机交互设备可作为独立设备实现操作者或工程师与系统的交互、监控处理数据、向设备下发命令、改变配方等操作。

传统方式的工厂中，每个机器设备的控制柜前面设置有人机交互设备。但是，在机器设备正常运行或空闲的时候并不需要使用这些人机交互设备，从设备的整个生命周期来看，人机交互设备使用的频率也要远远低于其它机器设备。另外，由于人机交互设备需要在恶劣的环境下工作，一般采用特殊的硬件设计（如IP65防护级别），设计成本要高于处理能力、液晶显示器（LCD）尺寸、存储等功能的实现。

鉴于人机交互设备的独立性以及使用频率较低的特点，以及为了解决传统方式中为每个机器设备配置人机交互设备造成的成本较高的问题，提出了移动式人机交互设备或移动式面板（mobile panel）。即在不同时间，一个移动式人机交互设备可以操作不同的机器设备。

现有技术中，从硬件的角度来讲，移动式人机交互设备主要有以下两种，第一种移动式人机交互设备具有电池和现场总线，第二种移动式人机交互设备具有电池和无线通信能力。

对于第一种移动式人机交互设备，在使用时可将现场总线插入机器设备的控制器（如可编程逻辑控制器（PLC）），该机器设备的控制器通过输入/输出（I/O）端口控制机器设备的运作，如附图1所示，该人机交互设备的缺点在于：人机交互设备需要额外的数据连接线且不能自动识别待操作的机器设备。如果人机交互设备需要操作不同类型的具有特定显示界面的机器设备，需要对PLC和人机交互设备进行改进。

对于第二种移动式人机交互设备，在使用时可通过无线通信方式接入机器设备的控制器。为了能够使得人机交互设备识别待操作的机器设备，需要使用无线收发器识别每个机器设备的身份标识，如附图2所示。该人机交互设备的缺点在于：采用无线收发器难于准确识别相互临近的设备，且需要采用额外的设备和连线，例如需要为每个机器设备设置无线收发器并连线。

实用新型内容

本实用新型提供一种移动式人机交互设备及自动化系统，用以实现低成本、便于使用的人机交互设备，能够自动、准确地识别并操作待操作的机器设备。

本实用新型提出的移动式人机交互设备，包括：二维码采集部件、处理部件和无线通信部件，所述处理部件连接所述二维码采集部件和所述无线通信部件；

所述二维码采集部件采集机器设备的二维码信息发送给所述处理部件；

所述处理部件的接收子单元接收所述二维码信息并传送给解析子单元，所述解析子单元解析所述二维码信息获得所述机器设备对应的设备编号，并通过发送子单元发送给所述通信部件；

所述通信部件通过网络设备接入各机器设备组建的网络，并与所述设备编号对应的机器设备进行数据交互。

该实现方式中，通过采集机器设备的二维码信息识别待操作的机器设备，从而能够自动、准确识别并控制待操作的机器设备，同时采用低成本的二维码替代昂贵的定位识别设备，降低了成本，且该实现方式中相邻的两个机器设备之间不会造成干扰而影响定位识别的准确性。

优选地，所述二维码采集部件为图像传感器或扫描器。

该实现方式中，采用图像传感器、扫描器实现二维码采集部件，易于操作，且无需连线。

优选地，所述处理部件还包括：存储器、比较子单元、读取子单元；

所述存储器，存储各设备编号及各设备编号对应的设备相关信息的各记录，且各条记录具有唯一的记录号；

所述比较子单元，将所述解析子单元获得的设备编号与存储器中存储的各设备编号进行比较，得到与所述解析子单元获得的设备编号对应的记录号，并传送给所述读取子单元；

所述读取子单元，根据所述记录号从所述存储器中读取解析子单元获得的设备编号对应的设备相关信息，并通过所述发送子单元发送给所述通信部件；

所述通信部件接入所述网络后，将所述设备相关信息经所述网络设备发送给所述设备编号对应的机器设备。

该实现方式中，设备相关信息在获取机器设备的二维码后获得，提高了数据安全性。

优选地，所述通信部件包括：

发送子单元，通过网络设备发送数据给所述设备编号对应的机器设备，以及将处理部件的解析子单元获得的设备编号发送给网络侧服务器，所述服务器存储有各机器设备的设备编号以及各设备编号对应的设备相关信息；

接收子单元，通过网络设备接收所述设备编号对应的机器设备发送的数据，以及接收所述网络侧服务器发送的所述设备编号对应的设备相关信息，并由所述发送子单元通过所述网络设备发送给所述设备编号对应的机器设备。

优选地，所述网络侧服务器为所述各机器设备组建的网络中的服务器。

该实现方式中，将机器设备的设备相关信息保存于网络侧服务器中，而并非是保存在人机交互设备本地，从而使得数据存储不受人机交互设备硬件上的限制。

较佳地，所述通信部件通过无线方式与所述网络设备建立连接，接入所述网络。

该实现方式中，通过无线方式接入网络，提高了移动式人机交互设备移动时的便利性和灵活性。

本实用新型提出的自动化系统，包括上述的移动式人机交互设备、至少一个设置有二维码的机器设备组建的网络和接入所述网络的网络设备，所述移动式人机交互设备连接所述网络设备。

该实现方式中，人机交互设备采集机器设备的二维码后，解析该二维码获得机器设备的设备编号，进而根据该设备编号定位待操作的机器设备，从而能够自动、准确定位待操作的机器设备，同时采用低成本的二维码替代昂贵的定位识别设备，降低了成本，且该实现方式中相邻的两个机器设备之间不会造成干扰而影响定位识别的准确性。

优选地，还包括为所述机器设备生成二维码并打印的二维码生成器。

该实现方式中，在二维码损坏时，可以重新打印，且便于修改机器设备的二维码。

较佳地，所述人机交互设备存储各机器设备的设备编号及各设备编号对应的设备相关信息的各记录，且各条记录具有唯一的记录号；

所述人机交互设备将解析二维码信息获得的设备编号与存储的设备编号进行比较，得到与获得的设备编号对应的记录号，并根据该记录号读取存储的所述设备编号对应的设备相关信息，并经所述网络设备发送给所述设备编号对应的机器设备。

该实现方式中，设备相关信息能够在获取设备的二维码后获得，提高了数据安全性。

优选地，所述人机交互设备将解析二维码信息获得的设备编号发送给网络侧服务器，所述服务器中存储有各机器设备的设备编号以及各设备编号对应的设备相关信息；

所述人机交互设备接收所述网络侧服务器发送的所述设备编号对应的设备相关信息，并将接收的所述设备相关信息通过所述网络设备发送给所述设备编号对应的机器设备。

优选地，所述网络侧服务器为所述机器设备组建的网络中的服务器。

该实现方式中，将机器设备的设备相关信息保存于网络侧服务器中，而并非是保存在人机交互设备本地，从而使得数据存储不受人机交互设备硬件上的限制。

较佳地，所述人机交互设备通过无线方式与所述网络设备建立连接，接入所述机器设备组建的网络。

优选地，所述网络设备为无线路由器。

该实现方式中，通过无线方式接入网络，提高了移动式人机交互设备移动时的便利性和灵活性。

附图说明

下面将通过参照附图详细描述本实用新型的优选实施例，使本领域的普通技术人员更清楚本实用新型的上述及其它特征和优点，附图中：

图1是现有的人机交互设备与机器设备的连接示意图；

图2是现有的另一人机交互设备与机器设备的连接示意图；

图3是本实施例中提供的人机交互设备结构示意图；

图4是本实施例中人机交互设备的通信部件的具体结构示意图；

图5是本实施例中人机交互设备的处理部件的具体结构示意图；

图6是本实施例中提供的自动化系统架构示意图；

图7是本实施例中提供的一种具体的自动化系统架构示意图。

具体实施方式

为了能够克服现有的移动式人机交互设备的不足，实现一种低成本、便于使用的人机交互设备，以能够自动、准确地定位识别并操作待操作的机器设备，本实用新型提供了一种移动式人机交互设备及自动化系统。

下面结合附图对本实用新型优选地实施方式进行详细说明。

以下实施例中，机器设备602的设备相关信息可以包括配置参数信息、配方数据等。

如附图3所示，本实施例中提供的移动式人机交互设备，主要包括二维码采集部件31、处理部件32和通信部件33，其中，处理部件32还包括接收子单元321、解析子单元322和发送子单元323。

具体地，二维码采集部件31采集机器设备的二维码信息并发送给处理部件32；处理部件32的接收子单元321接收该二维码信息并发送给解析子单元322，解析子单元322解析该二维码信息获得机器设备的设备编号，并通过发送子单元323发送给通信部件33；通信部件33通过网络设备接入各机器设备组建的网络，并与接收的设备编号对应的机器设备进行数据交互。

该实现方式中，采用二维码采集部件31取代了现有的移动式人机交互设备中的无线收发器，即机器设备上仅需粘贴二维码标签即可，从而节约了成本，并且采集二维码的方式也可以避免现有技术中采用无线收发器存在的相邻机器设备之间的干扰，从而达到准确定位识别待操作的机器设备，且相对于现有技术中现场总线的方式可以实现自动定位待操作的机器设备。

其中，二维码采集部件31在具体实现时可以是图像传感器或扫描器。该实现方式，避免了现有技术中采用无线转发器需要与机器设备进行连线造成的成本的增加，且该方式易于操作。当然，实际应用中，扫描部件并不仅限于此，对于其它能够获取二维码信息的方式，也可以应用于本实用新型，本实用新型也将其包括在内。

例如，在人机交互设备上设置照相机，工程师等操作人员在需要对某机器设备进行操作时，通过拍照的方式摄取该机器设备上粘贴的二维码标签，由处理部件32进行解析获得该标签中的二维码信息。

又例如，在人机交互设备上设置扫描器，操作人员在需要对某机器设备进行操作时，直接扫描该机器设备上粘贴的二维码标签，再解析获得二维码信息。

实际应用中，可以在人机交互设备的外壳上设置按键或按钮，以启动或停止拍照或扫描功能，以便于操作。

其中，如附图4所示，人机交互设备的通信部件33具体包括发送子单元401以及接收子单元402，其中，发送子单元401通过网络设备发送数据给设备编号对应的机器设备，接收子单元402通过网络设备接收设备编号对应的机器设备发送的数据。

例如，通信部件33的发送子单元401将处理部件32的发送子单元323发送的设备编号通过网络设备发送给相应的机器设备，通信部件33的接收子单元402通过网络设备接收设备编号对应的机器设备返回的响应将该响应发送给处理部件的接收子单元321，由接收子单元321发送给解析子单元322进行解析。

其中，对应二维码还可以保存更多的信息，例如机器设备的设备相关信息，可以对设备相关信息起到一定的保护作用，提高数据的安全性。

一种具体实现中，可以在人机交互设备本地的处理部件32中存储各设备编号及各设备编号对应的设备相关信息的各记录。

具体地，如附图5所示，处理部件32还包括存储器501、比较子单元502和读取子单元503。存储器501中存储各设备编号及各设备编号对应的设备相关信息的各记录，且各条记录具有唯一的记录号。比较子单元502接收解析子单元323发送的设备编号，将该设备编号与存储器中存储的各设备编号进行比较，得到解析子单元322获得的设备编号对应的记录号，并传送给读取子单元503。读取子单元503根据记录号从存储器501中读取解析子单元322获得的设备编号对应的设备相关信息，并通过发送子单元323发送给通信部件33。通信部件33接入网络后，将该设备相关信息经网络设备发送给设备编号对应的机器设备。

另一种具体实现中，可以在网络侧服务器中存储各机器设备的设备编号以及各设备编号对应的设备相关信息。在人机交互设备具有访问因特网的能力时，该服务器可以是因特网中的服务器，也可以是机器设备构建的局域网中的服务器；而在人机交互设备不具有访问因特网的能力时，该服务器为机器设备构建的局域网中的服务器。该实现方式中，将机器设备的设备相关信息保存于网络的服务器中，而并非是保存在人机交互设备本地，从而使得数据存储不受人机交互设备硬件上的限制，例如存储空间的限制，也可以降低人机交互设备的硬件成本。

具体地，网络侧服务器存储有各机器设备的设备编号以及各设备编号对应的设备相关信息。人机交互设备通信部件的发送子单元将处理部件32的解析子单元322获得的设备编号发送给网络侧服务器，通信部件的接收子单元402接收网络侧服务器发送的该设备编号对应的设备相关信息，并由通信部件的发送子单元401通过网络设备发送给该设备编号对应的机器设备。在另一实现中，网络侧服务器可以是各机器设备组建的网络中的服务器。

较佳地，通信部件33通过无线方式与网络设备建立连接，接入机器设备构建的网络。具体实现时，该网络设备可以是连接在机器设备构建的网络中的无线路由器。通过无线方式接入网络，可以进一步提高移动式人机交互设备移动时的便利性和灵活性。

基于同一构思，如附图6所示，本实用新型还提供了一种自动化系统，该自动化系统主要包括移动式人机交互设备601、至少一个设置有二维码的机器设备602组建的网络和接入网络的网络设备603，其中，移动式人机交互设备601的具体实施可参见上述描述，重复之处不再赘述。

该系统中，人机交互设备601采集机器设备602的二维码信息，解析采集的该二维码信息获得设备编号，通过网络设备603接入机器设备602组建的网络，并与设备编号对应的机器设备602进行数据交互。

较佳地，该系统中还可以设置一个二维码生成器604，该二维码生成器604可以为机器设备生成二维码并打印二维码标签。在机器设备上粘贴的二维码标签损坏时，可以通过该二维码生成器604重新生成二维码并打印后，粘贴在机器设备上，便于对二维码标签进行维护，并且，在需要时也可以通过二维码生成器604修改机器设备的二维码。

较佳地，人机交互设备601本地存储各机器设备的设备编号及各设备编号对应的设备相关信息的记录，且各条记录具有唯一的记录号；人机交互设备601将解析二维码信息获得的设备编号与存储的设备编号进行比较，得到与解析获得的设备编号对应的记录号，并根据该记录号读取存储的该设备编号对应的设备相关信息，并将网络设备603发送给该设备编号对应的机器设备602。

在一个较佳的实现中，人机交互设备601将解析二维码信息获得的设备编号发送给网络侧服务器，该网络侧服务器中存储有各机器设备的设备编号以及各设备编号对应的设备相关信息。人机交互设备接收网络侧服务器发送的设备编号对应的设备相关信息，并将接收的该设备相关信息通过网络设备603发送给该设备编号对应的机器设备。在另一个具体实现中，该网络侧服务器为机器设备组建的网络中的服务器605。

较佳地，人机交互设备601通过无线方式与网络设备603建立连接，接入机器设备组建的网络。优选地，网络设备603为无线路由器。

如附图7所示为数据采集及监控系统架构示意图，该自动化系统中包括多个PLC，每个PLC对应控制一机器设备，该多个PLC连接至工厂的骨干网络，且每个PLC上粘贴有一二维码标签，同时还有一台服务器及一个无线路由器连接至该骨干网络，移动式人机交互设备具有网络功能以及照相机操作按键。在需要对某一PLC进行操作时，通过人机交互设备上设置的照相机操作按键启动照相机功能，摄取该PLC的二维码标签。人机交互设备从该二维码标签中提取二维码信息后，解析该二维码信息获得设备编号。人机交互设备即可通过无线路由器与该设备编号对应的PLC进行数据交互。

上文通过附图和优选实施方式对本实用新型进行了详细展示和说明，然而本实用新型不限于这些已揭示的实施方式，本领域技术人员从中推导出来的其它方案也在本实用新型的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种移动式人机交互设备（601），其特征在于，包括：二维码采集部件（31）、处理部件（32）和通信部件（33）；

所述二维码采集部件（31）采集机器设备的二维码信息发送给所述处理部件（32）；

所述处理部件（32）的接收子单元（321）接收所述二维码信息并传送给解析子单元（322），所述解析子单元（322）解析所述二维码信息获得所述机器设备对应的设备编号，并通过发送子单元（323）发送给所述通信部件（33）；

所述通信部件（33）通过网络设备接入各机器设备组建的网络，并与所述设备编号对应的机器设备进行数据交互。

2.如权利要求1所述的人机交互设备（601），其特征在于，所述二维码采集部件（31）为图像传感器或扫描器。

3.如权利要求1所述的人机交互设备（601），其特征在于，所述处理部件（32）还包括：存储器（501）、比较子单元（502）、读取子单元（503）；

所述存储器（501），存储各设备编号及各设备编号对应的设备相关信息的各记录，且各条记录具有唯一的记录号；

所述比较子单元（502），将所述解析子单元（322）获得的设备编号与存储器中存储的各设备编号进行比较，得到与所述解析子单元（322）获得的设备编号对应的记录号，并传送给所述读取子单元（503）；

所述读取子单元（503），根据所述记录号从所述存储器（501）中读取解析子单元（322）获得的设备编号对应的设备相关信息，并通过所述发送子单元（323）发送给所述通信部件（33）；

所述通信部件（33）接入所述网络后，将所述设备相关信息经所述网络设备发送给所述设备编号对应的机器设备（602）。

4.如权利要求1所述的人机交互设备（601），其特征在于，所述通信部件（33）包括：

发送子单元（323），通过网络设备（603）发送数据给所述设备编号对应的机器设备（602），以及将处理部件的解析子单元（322）获得的设备编号发送给网络侧服务器，所述服务器存储有各机器设备的设备编号以及各设备编号对应的设备相关信息；

接收子单元（402），通过网络设备（603）接收所述设备编号对应的机器设备发送的数据，以及接收所述网络侧服务器发送的所述设备编号对应的设备相关信息，并由所述发送子单元（323）通过所述网络设备（603）发送给所述设备编号对应的机器设备（602）。

5.如权利要求4所述的人机交互设备（601），其特征在于，所述网络侧服务器为所述各机器设备组建的网络中的服务器（605）。

6.如权利要求1-5任一项所述的人机交互设备（601），其特征在于，所述通信部件（33）通过无线方式与所述网络设备（603）建立连接，接入所述网络。

7.一种自动化系统，其特征在于，包括权利要求1所述的移动式人机交互设备（601）、至少一个设置有二维码的机器设备组建的网络和接入所述网络的网络设备（603），所述移动式人机交互设备（601）连接所述网络设备（603）。

8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，还包括为所述机器设备（602）生成二维码并打印的二维码生成器。

9.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述人机交互设备（601）存储各机器设备的设备编号及各设备编号对应的设备相关信息的各记录，且各条记录具有唯一的记录号；

所述人机交互设备（601）将解析二维码信息获得的设备编号与存储的设备编号进行比较，得到与获得的设备编号对应的记录号，并根据该记录号读取存储的所述设备编号对应的设备相关信息，并经所述网络设备（603）发送给所述设备编号对应的机器设备。

10.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述人机交互设备（601）将解析二维码信息获得的设备编号发送给网络侧服务器，所述服务器中存储有各机器设备（602）的设备编号以及各设备编号对应的设备相关信息；

所述人机交互设备（601）接收所述网络侧服务器发送的所述设备编号对应的设备相关信息，并将接收的所述设备相关信息通过所述网络设备（603）发送给所述设备编号对应的机器设备（602）。

11.如权利要求10所述的系统，其特征在于，所述网络侧服务器为所述机器设备（602）组建的网络中的服务器。

12.如权利要求8-11任一项所述的系统，其特征在于，所述人机交互设备（601）通过无线方式与所述网络设备（603）建立连接，接入所述机器设备（602）组建的网络。

13.如权利要求12所述的系统，其特征在于，所述网络设备（603）为无线路由器。

Images