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(zhù)他們的逼瘋的故事—頻繁變更的需求、架構的調整，甚至推倒重來(lái)，難道自動(dòng)化行業(yè)就沒(méi)有這樣的事情嗎？

大家都認為IT的程序結構復雜，自動(dòng)化行業(yè)主要是順序邏輯控制，結構肯定沒(méi)有那么復雜---如果你這么想，大概是說(shuō)的20年前的可編程“邏輯”控制器的年代，現在的機器哪里只有邏輯那么簡(jiǎn)單，運動(dòng)控制、總線(xiàn)、HMI、安全、液壓、行業(yè)工藝算法……。

今天就說(shuō)一個(gè)“簡(jiǎn)單點(diǎn)”的事情—HMI的畫(huà)面編輯。

看上去你把很牛的算法都寫(xiě)完了，也把運動(dòng)控制功能調通了，溫度的PID也自整定了—可是，對于HMI的開(kāi)發(fā)而言，你還有很多需要面對的痛苦：

（1）經(jīng)常變更的HMI設計—這是讓程序員瘋掉的事情。

（2）設計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場(chǎng)給客戶(hù)改一下程序，花費半天把程序里的變量與HMI的顯示關(guān)聯(lián)起來(lái)。

據估算，為了實(shí)現User-Friendly的HMI設計，程序員需要在HMI畫(huà)面上花費大約30%的時(shí)間，這本身也是一種巨大的浪費。

解決問(wèn)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(chēng)為“關(guān)注點(diǎn)分離”，即SoC(Separation of Concerns)，通過(guò)SoC可以實(shí)現高內聚、低耦合的軟件架構設計。對于面向服務(wù)的架構SoA而言，關(guān)注點(diǎn)分離是實(shí)現這一架構的重要途徑。

由于PLC中運行的程序和產(chǎn)生的數據在HMI上訪(fǎng)問(wèn)是一種變量的綁定關(guān)系，因此，如果在HMI上的畫(huà)面進(jìn)行了修改，那么與之對應的程序也要進(jìn)行調整，而另一方面，由于程序的變化導致了數據顯示的問(wèn)題，也必須在HMI上進(jìn)行調整，包括顯示的位置、單位、上下限的變化。

實(shí)現通道：OPC UA的應用

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

由于OPC UA采用了統一標準的數據對象，包括對象所對應的結構與語(yǔ)義，比如：溫度的數據和單位（攝氏度），而這些都可以被存儲在OPC UA Server的地址空間里，這就像一個(gè)共享內存或者物理上的雙口RAM，應用程序的數據可以被寫(xiě)入至這個(gè)共享區間，而OPC UA Client則通過(guò)Http方式來(lái)訪(fǎng)問(wèn)這個(gè)地址空間的數據。

這樣就可以實(shí)現：

（1）程序中的數據變化進(jìn)入共享區間，而HMI同時(shí)會(huì )更新數據而無(wú)需干預，因為HMI訪(fǎng)問(wèn)的是地址對應的參數。

（2）不同的HMI，如不同級別的用戶(hù)（操作員、工程師、電氣經(jīng)理、總經(jīng)理）通過(guò)IE、Andriod的瀏覽器可以訪(fǎng)問(wèn)同一個(gè)應用而無(wú)需開(kāi)發(fā)不同的畫(huà)面。

圖2-通過(guò)OPC UA實(shí)現關(guān)注點(diǎn)分離的簡(jiǎn)圖

如圖2-原有的HMI與程序的綁定造成了無(wú)法分離，HMI與PLC程序修改必然會(huì )導致對方的修改，而采用圖2右側的架構則可以看出，無(wú)論程序和HMI怎么修改，都相互不影響，HMI僅訪(fǎng)問(wèn)標準格式下的數據對象，而對于程序而言，也僅需往OPC UA服務(wù)器的地址空間按標準寫(xiě)數據即可。

這樣即實(shí)現了HMI數據訪(fǎng)問(wèn)與應用程序的脫離，雙方僅需訪(fǎng)問(wèn)中間的共享區域即可。OPC UA即扮演這樣的角色。

Mapp View

貝加萊的mapp View即按照“SoC”的思想所設計，mapp View的架構如下圖:

圖3-mapp View的實(shí)現原理

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(lái)訪(fǎng)問(wèn)，例如iPhone、iPAD、Andriod平臺的智能手機，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(fǎng)問(wèn)控制器（PLC/PC均可）。

mapp View還提供眾多的控件給用戶(hù)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(hù)不同終端提供訪(fǎng)問(wèn)能力

HMI支持更多的媒體形式啦！

OPC UA支持Web Service使得通過(guò)OPC UA來(lái)訪(fǎng)問(wèn)的底層控制器上的數據類(lèi)型也可以多種多樣：

（1）PDF文件：對于滿(mǎn)足FDA Gamp認證的制藥行業(yè)而言，不可篡改的PDF電子文檔能夠確保數據報表滿(mǎn)足審計要求。當然，在線(xiàn)提供一個(gè)PDF文檔作為幫助文件，對于今天基于Windows平臺的Panel PC或PC已經(jīng)不新鮮。

（2）動(dòng)畫(huà)：采用動(dòng)畫(huà)可以直觀(guān)的反應設備的運行狀態(tài)，可以提供更為簡(jiǎn)單易用的畫(huà)面設計，讓操作人員更為簡(jiǎn)單的理解機器的運營(yíng)。

（3）視頻：如果需要傳播機器現場(chǎng)的視頻，這也是可以的，當然，希望你用一個(gè)比較小的格式，免得網(wǎng)絡(luò )帶寬耗費太大。

圖6-mapp View的畫(huà)面設計

機器也可以有高大上的畫(huà)面啦！

圖7-報表功能就像IT世界的一樣精美直觀(guān)

易用性

提供直接登錄互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)方式；

無(wú)需網(wǎng)絡(luò )開(kāi)發(fā)的專(zhuān)業(yè)知識，mapp View是自動(dòng)化工程師有力直觀(guān)的HMI開(kāi)發(fā)工具；

100%借力網(wǎng)絡(luò )標準化，可以在任何輸出設備上完美顯示內容；

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

內容和設計完全分開(kāi)，最大成都滿(mǎn)足客戶(hù)的定制需求；

機器控制器和HMI應用完全分開(kāi)，可重復使用和修改HMI軟件或單獨GUI部件；

降低維護費用，提高整體質(zhì)量。

mapp View舉例：韓國Woojin的HMI畫(huà)面設計

圖8-基于mapp View開(kāi)發(fā)的注塑機HMI畫(huà)面

基于mapp View開(kāi)發(fā)的韓國Woojin的注塑機HMI畫(huà)面，采用了精致的基于Web風(fēng)格的畫(huà)面，并采用了OPC UA來(lái)訪(fǎng)問(wèn)控制器的模式，可以實(shí)現非常便利的畫(huà)面適應力。

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構的創(chuàng )新驅動(dòng)型自動(dòng)化企業(yè)，2017年7月，貝加萊成為ABB集團的一個(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(hù)提供機器與工廠(chǎng)自動(dòng)化、運動(dòng)控制、HMI以及集成安全技術(shù)的完整解決方案。通過(guò)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)通信標準如OPC UA、POWERLINK和openSAFETY以及貝加萊強大的Automation Studio軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境，貝加萊不斷重新定義自動(dòng)化工程的未來(lái)。貝加萊保持持續的創(chuàng )新精神，為客戶(hù)提供更為簡(jiǎn)化以及超出預期的工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域前沿技術(shù)與方案。