隨著越來越多的移動設備用于管理工業運營，基于網頁的人機界面（HMI）選項不斷增加。基于HTML5和JavaScript的靈活的操作員界面，允許從堅固的工業平板電腦以及其他消費類移動設備（包括任何制造商的可穿戴設備、智能手機和平板電腦）進行訪問。最新的HMI軟件的進步，提供了創建具響應式、基于網頁的多點觸控操作員界面，以實現直觀操作的能力。盡管此軟件依賴于信息技術（IT）設計標準，但從工業角度來看，它必須具有較高的可靠性。此外，這些HMI操作和監視需要特殊連接措施的多供應商體系結構。多年來，工程師僅將HMI集成到工廠內部的控制面板中。當使用移動設備成為可能時，最初的界面只是對屏幕的粗略解釋，并帶有一些來自車間的報警和通知，工業顯示器上的多點觸摸功能在當時還是一個夢想。移動優先設計策略，對于確保HMI已為智能手機、平板電腦等設備做好準備非常重要。最重要的是，必須將HMI視為一種響應式操作工具，而不是一系列頁面。軟件應充分利用移動設備的功能和易用性。

HMI軟件應支持控件工程師熟悉的圖形編輯器中的編程，例如微軟的Visual Studio，并提供標準工具來實現CSS主題并使用API構建其它程序。本文圖片來源：倍福

　　響應式HMI設計

　　術語“響應”在這里表示HMI屏幕上的內容應根據屏幕的規格調整不同的布局。對于移動設備尤其如此，在較小的屏幕上顯示大量文本和圖形很困難。導航時，手指的精度要比計算機鼠標或鍵盤低得多。將HMI設計為具有可重復使用組件和主題的動態系統，而不是每次都需要從頭開始構建的靜態頁面，使工程師能夠創建適合每個用戶屏幕尺寸和設備類型的自適應界面。這些問題應在設計階段就開始考慮，而不是在“標準”HMI屏幕的設計已經完成之后才去考慮。通過選擇集成多點觸摸功能的控制面板和平板電腦，還可以使移動觸摸界面與工業顯示器保持一致。在評估HMI軟件時，工程師應確保平臺支持所有這些功能，不管其是工業應用還是移動屏幕。響應式內容首先將屏幕的布局劃分為多個塊，這些塊可以根據屏幕寬度自動重新定位。例如，四個內容塊可以一次全部顯示在計算機監視器或中型工業控制面板上。但是，在智能手機上，它們應彼此疊放，使用戶可以在向下滾動時逐個查看。同樣，在屏幕頂部的菜單欄應自動轉換為平板電腦上的下拉菜單圖標，在移動界面設計中這被稱為“漢堡包按鈕”。這不會減少可用內容或功能的數量。相反，它使內容更容易適應所使用的硬件。這些原則是網頁設計師熟悉的，但是對于控件工程師而言，它們可能并不那么明顯。

　　熟悉的編程環境

　　雖然較大的公司可能擁有專門用于創建移動界面的用戶體驗團隊，但許多工廠和機器制造商的原始設備制造商（OEM），往往都依賴控制工程師來進行這些升級。某些HMI軟件可以通過熟悉的平臺（例如自動化軟件）來支持編程，而不是要求工程師學習新的編程環境。這意味著在對HMI進行編程時，控制工程師的學習曲線更短，部分原因是通過軟件可以在同一環境下管理所有機器代碼和項目。圖形編輯器應允許工程師使用與機器控制編程相同的工具集和編程環境來構建響應式、基于HTML5和JavaScript的HMI。此外，軟件供應商還應提供一個帶有預制接口組件的工具箱，以覆蓋諸如按鈕、轉盤、滑塊和菜單布局之類的常見元素。擁有可重復使用的HMI控制組件可加快設計過程。其中包括在整個系統中執行相同功能的各種按鈕和報警。工程師還應該選擇支持層疊樣式表（CSS）主題的軟件來構建新頁面，而不必為每個對象創建新的樣式參數。使用某些軟件包，會根據主題設計生成CSS，并在后臺運行以實現更快的實現。例如，報警、內容塊或正文的顏色和樣式會自動應用于新頁面。如果特定樣式需要調整或更新，則這些調整或更新將在中心位置進行并在整個平臺上生效。HMI軟件也應該是可擴展的。如果預設控件無法滿足特定任務需求，則該軟件應提供集成的應用程序編程接口（API）。一些HMI軟件允許用戶一次性創建對象，并將其存儲為HMI軟件的可重用擴展，以供將來使用。此功能使工程師能夠創建他們需要的任何C＃程序，只要有服務器連接就可以與硬件、其他API、陳舊的數據庫或自定義協議進行通訊。

HMI服務器應支持多客戶端、多服務器和多運行環境，為本地或基于云的服務器和安全通信協議（例如OPCUA、自動化設備規范或基于MQTT的ADS）提供選項。

　　與物理世界的連接

　　移動HMI使操作員可以通過網頁瀏覽器和安全連接，在現場或場外完成工廠車間的任務。但是，要為多客戶端、多服務器和多運行環境應用此功能，HMI服務器必須支持強大的體系結構。某些軟件支持部署在本地設備或云中的服務器。結果，客戶端設備可以使用通信協議，例如OPC UA、自動化設備規范（ADS）或基于消息隊列遙測傳輸（MQTT）上的ADS，以確保設備與服務器之間可靠、安全的數據傳輸。通過數據綁定，工程師可以將HMI中的特定控件鏈接到現場設備。為了避免通過多種服務器和技術進行通信所帶來的問題，某些軟件包通過OPC UA將HMI上的虛擬按鈕連接到可編程邏輯控制器（PLC）中的實際功能，以此作為供應商獨立性和內置安全機制的公認協議。這些連接在樹形瀏覽菜單中表示，該菜單允許用戶瀏覽控制設備的內存或瀏覽啟用OPC設備的標簽空間。盡管許多HMI平臺要求用戶預先完成耗時的映射過程，但也有另外一些平臺可在后臺執行此功能以加快配置和編程速度。從服務器體系結構到響應式設計，有效的移動HMI確保工程師能夠以直觀的方式與實際系統進行交互。如果系統需要遠程故障排除或數據訪問，則此功能非常重要。移動HMI可以使許多應用程序現代化，并可以在任何地方訪問實時生產數據。由于HMI履行著至關重要的功能，因此工程師必須使用可靠的軟件來設計和實現它，從而可以使控制工程師和用戶獲得最佳的體驗。（作者：Daymon Thompson）