一種基于無線智能終端的工業(yè)設(shè)備人機(jī)交互系統(tǒng)及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于工業(yè)設(shè)備人機(jī)交互技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于無線智能終端的工業(yè)設(shè)備人機(jī)交互系統(tǒng)及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002](I)人機(jī)界面(Human Machine Interface)是一種提供操作者與自動化設(shè)備溝通的數(shù)字產(chǎn)品。人機(jī)界面提供多樣化的通訊端口方便于與各式各樣的設(shè)備作通訊，觸碰式面板可讓操作者直接進(jìn)行參數(shù)設(shè)定，液晶屏幕則可呈現(xiàn)給操作者機(jī)臺設(shè)備的各項監(jiān)控數(shù)據(jù)。此外彈性的編輯軟件可讓設(shè)計人員依照不同應(yīng)用的需求情境，編輯所需要的呈現(xiàn)畫面。
[0003](2)在工業(yè)控制中，工業(yè)設(shè)備的人機(jī)交互系統(tǒng)是指提供工業(yè)現(xiàn)場的實時信息反饋并為工業(yè)提供控制該過程輸入的系統(tǒng)。隨著電子信息技術(shù)的進(jìn)步，人機(jī)交互系統(tǒng)已經(jīng)從按鈕與指示燈的組合，逐步發(fā)展為更加直觀的觸摸屏設(shè)備，并具備數(shù)據(jù)通信的功能?，F(xiàn)在工業(yè)現(xiàn)場使用的人機(jī)交互操作界面多是人機(jī)界面(Human-Machine Interface，HMI )。然而，目前在工業(yè)現(xiàn)場所使用的HMI設(shè)備仍然采用“以機(jī)器為中心”的設(shè)計思路，即HMI與每臺機(jī)器單獨綁定。隨著工業(yè)自動化的發(fā)展，人少設(shè)備多是必然趨勢，而這種綁定模式是一種資源浪費(fèi)。并且這種交互模式存在著HMI功能升級困難、用戶體驗不統(tǒng)一、多設(shè)備聯(lián)調(diào)困難等問題，使得現(xiàn)場調(diào)試操作存在操作失誤的隱患，同時又增加了硬件和維護(hù)的成本。
[0004](3) 2015年公開的發(fā)明專利(申請?zhí)枮?201410208694.8) “顯示用信息收集裝置以及HMI系統(tǒng)”。它是基于人體感應(yīng)傳感器的檢測結(jié)果，判定操作者是否接近至本顯示用信息收集裝置的附近，在操作者接近至本顯示用信息收集裝置的附近的情況下，基于所述取得的固有信息對該移動信息終端進(jìn)行認(rèn)證，在認(rèn)證成功的情況下，發(fā)送所述畫面數(shù)據(jù)和所述收集的內(nèi)部信息，在認(rèn)證失敗的情況下，不發(fā)送所述畫面數(shù)據(jù)和所述收集的內(nèi)部信息。
[0005]此專利缺點:
1.連接受到人體感應(yīng)傳感器限制，當(dāng)人體感應(yīng)傳感器靈敏度不高或過高時，極易產(chǎn)生誤連接。連接后，移動終端只可收集HMI信息，而無法對設(shè)備進(jìn)行控制操作。
[0006]2.難以支持多設(shè)備的連接，在設(shè)備數(shù)量多的工業(yè)現(xiàn)場操作不便。
[0007](4)Pro-face Remote HMI是人機(jī)界面的遠(yuǎn)程監(jiān)控移動終端，安裝在平板電腦或智能手機(jī)上的軟件Pro-face Remote HMI，可遠(yuǎn)程操作、查看多臺人機(jī)界面的畫面。適用于iPhone、iPad、iPod touch以及安裝了安卓系統(tǒng)的設(shè)備?？赏ㄟ^Pro-face Remote HMI軟件，使一臺平板電腦或智能手機(jī)與人機(jī)界面主機(jī)進(jìn)行連接，執(zhí)行一些輔助操作或作為子顯示。Pro-face Remote HMI需執(zhí)行以下3個步驟啟用:1.準(zhǔn)備無線路由器，將其連接到GP4000系列。2.在GP-Pro EX中設(shè)置工程文件，然后將其傳輸?shù)紾P4000系列。3.下載Pro-face Remote HMI，將其安裝到平板電腦或智能手機(jī)上。
[0008]Pro-face Remote HMI 的缺點:
1.需要WiFi基站支持才能運(yùn)行。工業(yè)現(xiàn)場的環(huán)境復(fù)雜，遠(yuǎn)距離的數(shù)據(jù)傳輸很容易因為受到干擾而出現(xiàn)延時或者無法工作的情況。
[0009]2.數(shù)據(jù)傳輸路徑復(fù)雜。數(shù)據(jù)需要先從機(jī)器上傳到服務(wù)器，智能終端再登錄到網(wǎng)絡(luò)上將數(shù)據(jù)下載，從而實現(xiàn)了數(shù)據(jù)傳遞，不是直接的進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。這將影響數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性和可靠性。
[0010]3.當(dāng)工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備眾多時，把設(shè)備連接的工作交給用戶，增加了出錯的概率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種基于無線智能終端的工業(yè)設(shè)備人機(jī)交互系統(tǒng)及其控制方法，可支持多設(shè)備環(huán)境下的自動連接和控制，使得無線智能終端能夠獲取和使用工業(yè)設(shè)備的數(shù)據(jù)信息，并且能使用無線智能終端對工業(yè)設(shè)備進(jìn)行控制，實現(xiàn)了工業(yè)設(shè)備人機(jī)交互系統(tǒng)的移動化與智能化，解決了現(xiàn)有HMI設(shè)備存在功能升級困難、用戶體驗感差等問題，有效提高了工業(yè)現(xiàn)場對工業(yè)設(shè)備進(jìn)行調(diào)試的時工作效率。
[0012]本發(fā)明采用以下方案實現(xiàn):一種基于無線智能終端的工業(yè)設(shè)備人機(jī)交互系統(tǒng)，包括無線智能終端、復(fù)數(shù)個無線HMI模塊以及復(fù)數(shù)個工業(yè)設(shè)備；所述復(fù)數(shù)個工業(yè)設(shè)備中的每個工業(yè)設(shè)備均通過現(xiàn)場總線與一無線HMI模塊連接，用以實現(xiàn)所述無線智能終端與該工業(yè)設(shè)備間的數(shù)據(jù)通信；所述無線智能終端用以實現(xiàn)對所述工業(yè)設(shè)備的信息監(jiān)測與控制。
[0013]進(jìn)一步地，所述無線智能終端設(shè)置有一無線通信模塊并安裝有一可實現(xiàn)人機(jī)交互的客戶端；所述客戶端通過所述無線通信模塊與所述無線HMI模塊建立連接，并顯示一操作界面用以實現(xiàn)對所述工業(yè)設(shè)備進(jìn)行輸入控制，所述無線通信模塊通過所述無線HMI模塊將控制信號傳輸給所述工業(yè)設(shè)備；當(dāng)所述工業(yè)設(shè)備的數(shù)據(jù)信息所回傳至所述無線HMI模塊時，所述無線通信模塊接收所述無線HMI模塊中回傳的工業(yè)設(shè)備的設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)，并通過所述客戶端顯示接收到的所述工業(yè)設(shè)備的設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)。
[0014]進(jìn)一步地，所述無線HMI模塊包括一協(xié)議轉(zhuǎn)換單元與轉(zhuǎn)換接口 ；當(dāng)所述無線智能終端采用一無線通信協(xié)議將控制信號發(fā)送至所述無線HMI模塊時，所述協(xié)議轉(zhuǎn)換單元將無線通信協(xié)議轉(zhuǎn)換為一現(xiàn)場總線協(xié)議，轉(zhuǎn)換后的通信協(xié)議通過所述轉(zhuǎn)換接口傳輸至工業(yè)設(shè)備實現(xiàn)對該工業(yè)設(shè)備的控制；當(dāng)所述工業(yè)設(shè)備采用所述現(xiàn)場總線協(xié)議將設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)發(fā)送至述所述無線HMI模塊時，所述協(xié)議轉(zhuǎn)換單元將現(xiàn)場總線協(xié)議轉(zhuǎn)換為無線通信協(xié)議。
[0015]進(jìn)一步地，所述無線通信協(xié)議包括藍(lán)牙通信協(xié)議、WiFi通信協(xié)議與Zigbee通信協(xié)議。
[0016]進(jìn)一步地，所述現(xiàn)場總線協(xié)議包括Modbus、CAN、DeviceNet、LonWorks、Profibus、ProfiNet以及TCP/IP等協(xié)議。
[0017]進(jìn)一步地，所述轉(zhuǎn)換接口包括RS485、RS232、USB以及工業(yè)以太網(wǎng)等通信接口。
[0018]進(jìn)一步地，所述無線智能終端包括筆記本電腦、平板電腦、智能手機(jī)、PDA等常見的無線智能終端。
[0019]本發(fā)明采用以下方法實現(xiàn):一種基于無線智能終端的工業(yè)設(shè)備人機(jī)交互系統(tǒng)的控制方法，包括以下步驟:
步驟S1:在工業(yè)現(xiàn)場的每個工業(yè)設(shè)備上均通過現(xiàn)場總線與一無線HMI模塊連接，在無線智能終端上安裝一可實現(xiàn)人機(jī)交互的客戶端；
步驟S2:打開所述無線智能終端上安裝的所述客戶端，所述客戶端掃描工業(yè)現(xiàn)場區(qū)域內(nèi)無線HMI模塊的RSSI信號強(qiáng)度值；
步驟S3:當(dāng)所述客戶端獲取到無線HMI模塊的一定數(shù)量的RSSI信號強(qiáng)度值后，對每個無線HMI模塊的RSSI信號強(qiáng)度值進(jìn)行濾波，并對濾波后的RSSI信號強(qiáng)度值進(jìn)行排序；步驟S4:所述無線智能終端與濾波后RSSI信號強(qiáng)度值最大的無線HMI模塊建立連接，則所述無線智能終端與當(dāng)前連接的所述無線HMI模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)通信；
步驟S5:所述無線智能終端的客戶端顯示設(shè)置有當(dāng)前連接的無線HMI模塊的工業(yè)設(shè)備的操作界面，通過所述操作界面實現(xiàn)對所述工業(yè)設(shè)備的控制操作，所述無線智能終端通過一無線傳輸協(xié)議將控制信號數(shù)據(jù)發(fā)送至所述無線HMI模塊，所述無線HMI模塊將無線通信協(xié)議轉(zhuǎn)換為現(xiàn)場總線協(xié)議，并將轉(zhuǎn)換后的控制信號數(shù)據(jù)發(fā)送給所述工業(yè)設(shè)備，由所述工業(yè)設(shè)備執(zhí)行相應(yīng)動作。
[0020]步驟S6:所述工業(yè)設(shè)備通過現(xiàn)場總線協(xié)議將設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)發(fā)送至無線HMI模塊，所述無線HMI模塊將現(xiàn)場總線協(xié)議轉(zhuǎn)換為無線通信協(xié)議，并將轉(zhuǎn)換后的設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)發(fā)送至所述無線智能終端，由所述無線智能終端顯示在客戶端上。
[0021]較佳的，所述無線通信協(xié)議包括藍(lán)牙、WiF1、Zigbee等常見無線通信協(xié)議，所述現(xiàn)場總線協(xié)議包括 Modbus、CAN、DeviceNet、LonWorks、Prof ibus、ProfiNet 以及 TCP/IP 等協(xié)議。
[0022]本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明的基于無線智能終端的工業(yè)設(shè)備人機(jī)交互系統(tǒng)及其控制方法，減少了觸摸屏式HMI的使用數(shù)量，從而降低了對工業(yè)HMI設(shè)備的投資成本；同時有效降低了 HMI設(shè)備軟硬件升級和維護(hù)的難度，提高了工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備調(diào)試的便捷性。
[0023]與“顯示用信息收集裝置以及HMI系統(tǒng)”專利相比，本發(fā)明能夠避免人體感應(yīng)傳感器帶來的諸多問題，連接精確，并且可支持多設(shè)備環(huán)境下的自動連接和控制。與Pro-faceRemote HMI相比，本發(fā)明的基于無線智能終端的工業(yè)現(xiàn)場調(diào)試系統(tǒng)及方法，直接在無線智能終端和工業(yè)設(shè)備之間傳輸數(shù)據(jù)，無須無線路由器的支持，不會因為遠(yuǎn)距離的數(shù)據(jù)傳輸很容易受到干擾而出現(xiàn)系統(tǒng)的操作延時或操作失效。短距離的無線傳輸具有更好的實時性和可靠性，這滿足工業(yè)現(xiàn)場的要求。
【附圖說明】
[0024]圖1為本發(fā)明中的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖2為本發(fā)明中的方法流程圖。
【具體實施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0027]本實施例提供一種基于無線智能終端的工業(yè)設(shè)備人機(jī)交互系統(tǒng)，如圖1所示，包括無線智能終端、復(fù)數(shù)個無線HMI模塊以及復(fù)數(shù)個工業(yè)設(shè)備；所述復(fù)數(shù)個工業(yè)設(shè)備中的每個工業(yè)設(shè)備均通過現(xiàn)場總線與一無線HMI模塊連接，用以實現(xiàn)所述無線智能終端與該工業(yè)設(shè)備間的數(shù)據(jù)通信；所述無線智能終端用以實現(xiàn)對所述工業(yè)設(shè)備的信息監(jiān)測與控制。
[0028]在本實施例中，所述無線智能終端設(shè)置有一無線通信模塊并安裝有一可實現(xiàn)人機(jī)交互的客戶端；所述客戶端通過所述無線通信模塊與所述無線HMI模塊建立連接，并顯示一操作界面用以實現(xiàn)對所述工業(yè)設(shè)備進(jìn)行輸入控制，所述無線通信模塊通過所述無線HMI模塊將控制信號傳輸給所述工業(yè)設(shè)備；當(dāng)所述工業(yè)設(shè)備的數(shù)據(jù)信息所回傳至所述無線HM