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IT世界的工程師真的是一個(gè)很辛苦的職業(yè)，網(wǎng)上流傳著他們的逼瘋的故事—頻繁變更的需求、架構(gòu)的調(diào)整，甚至推倒重來，難道自動(dòng)化行業(yè)就沒有這樣的事情嗎？

大家都認(rèn)為IT的程序結(jié)構(gòu)復(fù)雜，自動(dòng)化行業(yè)主要是順序邏輯控制，結(jié)構(gòu)肯定沒有那么復(fù)雜---如果你這么想，大概是說的20年前的可編程“邏輯”控制器的年代，現(xiàn)在的機(jī)器哪里只有邏輯那么簡單，運(yùn)動(dòng)控制、總線、HMI、安全、液壓、行業(yè)工藝算法……。

今天就說一個(gè)“簡單點(diǎn)”的事情—HMI的畫面編輯。

看上去你把很牛的算法都寫完了，也把運(yùn)動(dòng)控制功能調(diào)通了，溫度的PID也自整定了—可是，對(duì)于HMI的開發(fā)而言，你還有很多需要面對(duì)的痛苦：

（1）經(jīng)常變更的HMI設(shè)計(jì)—這是讓程序員瘋掉的事情。

（2）設(shè)計(jì)的顯示控件總是被抱怨太丑，高大上的HMI就像別人家的孩子？

（3）程序變更就得改HMI的顯示，但是，程序的確經(jīng)常在改。

工程師有時(shí)候會(huì)抱怨，出差半天就為了去現(xiàn)場給客戶改一下程序，花費(fèi)半天把程序里的變量與HMI的顯示關(guān)聯(lián)起來。

據(jù)估算，為了實(shí)現(xiàn)User-Friendly的HMI設(shè)計(jì)，程序員需要在HMI畫面上花費(fèi)大約30%的時(shí)間，這本身也是一種巨大的浪費(fèi)。

解決問題的思路—關(guān)注點(diǎn)分離（SoC）

軟件工程中有非常重要的方法稱為“關(guān)注點(diǎn)分離”，即SoC(Separation of Concerns)，通過SoC可以實(shí)現(xiàn)高內(nèi)聚、低耦合的軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)。對(duì)于面向服務(wù)的架構(gòu)SoA而言，關(guān)注點(diǎn)分離是實(shí)現(xiàn)這一架構(gòu)的重要途徑。

由于PLC中運(yùn)行的程序和產(chǎn)生的數(shù)據(jù)在HMI上訪問是一種變量的綁定關(guān)系，因此，如果在HMI上的畫面進(jìn)行了修改，那么與之對(duì)應(yīng)的程序也要進(jìn)行調(diào)整，而另一方面，由于程序的變化導(dǎo)致了數(shù)據(jù)顯示的問題，也必須在HMI上進(jìn)行調(diào)整，包括顯示的位置、單位、上下限的變化。

實(shí)現(xiàn)通道：OPC UA的應(yīng)用

OPC UA就可以幫助我們實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序與HMI顯示的“關(guān)注點(diǎn)分離”，圖2的架構(gòu)讓我們看到他們之間的關(guān)系：

由于OPC UA采用了統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)對(duì)象，包括對(duì)象所對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)與語義，比如：溫度的數(shù)據(jù)和單位（攝氏度），而這些都可以被存儲(chǔ)在OPC UA Server的地址空間里，這就像一個(gè)共享內(nèi)存或者物理上的雙口RAM，應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)可以被寫入至這個(gè)共享區(qū)間，而OPC UA Client則通過Http方式來訪問這個(gè)地址空間的數(shù)據(jù)。

這樣就可以實(shí)現(xiàn)：

（1）程序中的數(shù)據(jù)變化進(jìn)入共享區(qū)間，而HMI同時(shí)會(huì)更新數(shù)據(jù)而無需干預(yù)，因?yàn)镠MI訪問的是地址對(duì)應(yīng)的參數(shù)。

（2）不同的HMI，如不同級(jí)別的用戶（操作員、工程師、電氣經(jīng)理、總經(jīng)理）通過IE、Andriod的瀏覽器可以訪問同一個(gè)應(yīng)用而無需開發(fā)不同的畫面。

圖2-通過OPC UA實(shí)現(xiàn)關(guān)注點(diǎn)分離的簡圖

如圖2-原有的HMI與程序的綁定造成了無法分離，HMI與PLC程序修改必然會(huì)導(dǎo)致對(duì)方的修改，而采用圖2右側(cè)的架構(gòu)則可以看出，無論程序和HMI怎么修改，都相互不影響，HMI僅訪問標(biāo)準(zhǔn)格式下的數(shù)據(jù)對(duì)象，而對(duì)于程序而言，也僅需往OPC UA服務(wù)器的地址空間按標(biāo)準(zhǔn)寫數(shù)據(jù)即可。

這樣即實(shí)現(xiàn)了HMI數(shù)據(jù)訪問與應(yīng)用程序的脫離，雙方僅需訪問中間的共享區(qū)域即可。OPC UA即扮演這樣的角色。

Mapp View

貝加萊的mapp View即按照“SoC”的思想所設(shè)計(jì)，mapp View的架構(gòu)如下圖:

圖3-mapp View的實(shí)現(xiàn)原理

如圖3所示，mapp View是在PLC上集成OPC UA Server，然后由支持HTML5、Javascript、CSS的終端來訪問，例如iPhone、iPAD、Andriod平臺(tái)的智能手機(jī)，支持各種瀏覽器例如：IE、Google的Chrome、Apple的Safari等，包括Automation Panel、Power Panel T系列等貝加萊自主的HMI產(chǎn)品，均可訪問控制器（PLC/PC均可）。

mapp View還提供眾多的控件給用戶使用

圖4-mapp View也支持多點(diǎn)觸摸的控件

圖5-mapp View為不同的用戶不同終端提供訪問能力

HMI支持更多的媒體形式啦！

OPC UA支持Web Service使得通過OPC UA來訪問的底層控制器上的數(shù)據(jù)類型也可以多種多樣：

（1）PDF文件：對(duì)于滿足FDA Gamp認(rèn)證的制藥行業(yè)而言，不可篡改的PDF電子文檔能夠確保數(shù)據(jù)報(bào)表滿足審計(jì)要求。當(dāng)然，在線提供一個(gè)PDF文檔作為幫助文件，對(duì)于今天基于Windows平臺(tái)的Panel PC或PC已經(jīng)不新鮮。

（2）動(dòng)畫：采用動(dòng)畫可以直觀的反應(yīng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，可以提供更為簡單易用的畫面設(shè)計(jì)，讓操作人員更為簡單的理解機(jī)器的運(yùn)營。

（3）視頻：如果需要傳播機(jī)器現(xiàn)場的視頻，這也是可以的，當(dāng)然，希望你用一個(gè)比較小的格式，免得網(wǎng)絡(luò)帶寬耗費(fèi)太大。

圖6-mapp View的畫面設(shè)計(jì)

機(jī)器也可以有高大上的畫面啦！

圖7-報(bào)表功能就像IT世界的一樣精美直觀

易用性

提供直接登錄互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)方式；

無需網(wǎng)絡(luò)開發(fā)的專業(yè)知識(shí)，mapp View是自動(dòng)化工程師有力直觀的HMI開發(fā)工具；

100%借力網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化，可以在任何輸出設(shè)備上完美顯示內(nèi)容；

所有GUI功能封裝在功能塊中，動(dòng)動(dòng)鼠標(biāo)就能完成配置；

內(nèi)容和設(shè)計(jì)完全分開，最大成都滿足客戶的定制需求；

機(jī)器控制器和HMI應(yīng)用完全分開，可重復(fù)使用和修改HMI軟件或單獨(dú)GUI部件；

降低維護(hù)費(fèi)用，提高整體質(zhì)量。

mapp View舉例：韓國Woojin的HMI畫面設(shè)計(jì)

圖8-基于mapp View開發(fā)的注塑機(jī)HMI畫面

基于mapp View開發(fā)的韓國Woojin的注塑機(jī)HMI畫面，采用了精致的基于Web風(fēng)格的畫面，并采用了OPC UA來訪問控制器的模式，可以實(shí)現(xiàn)非常便利的畫面適應(yīng)力。

關(guān)于貝加萊

貝加萊是一個(gè)總部位于奧地利并擁有遍布全球分支機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)型自動(dòng)化企業(yè)，2017年7月，貝加萊成為ABB集團(tuán)的一個(gè)業(yè)務(wù)單元。作為全球工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者，貝加萊融合了前沿技術(shù)與先進(jìn)的工程能力，為各個(gè)產(chǎn)業(yè)客戶提供機(jī)器與工廠自動(dòng)化、運(yùn)動(dòng)控制、HMI以及集成安全技術(shù)的完整解決方案。通過工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)通信標(biāo)準(zhǔn)如OPC UA、POWERLINK和openSAFETY以及貝加萊強(qiáng)大的Automation Studio軟件開發(fā)環(huán)境，貝加萊不斷重新定義自動(dòng)化工程的未來。貝加萊保持持續(xù)的創(chuàng)新精神，為客戶提供更為簡化以及超出預(yù)期的工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域前沿技術(shù)與方案。