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如何创建高性能的HMI界面(一)
如何创建高性能的HMI界面(二)
如何创建高性能的HMI界面(三)

书接前文,在以第三章“创建高性能HMI界面”的基本原则下,今天主要来总结下数据如何表达。有句话说的好:

数据不是信息,信息不是知识,知识不是理解,理解不是智慧!

数据和信息之间有很大的区别,信息源于数据且高于数据,大多数HMI界面里都显示大量数据,但信息很少。满屏的数字对我们来说有时并不能很好的理解。如下图所示便是一个典型的“反面例子”,也是常见的例子。

恐怕就算设计者在时间久了看到时,也得回想好半天,在来举个数据和信息之间的区别,下面是张医院里常见的化验单,非医专业的你,能看出结果正常吗?
检验 结果
HCT 31.7%
HGB 10.2 g/dl
MCHC 32.2 g/dl
WBC 9.2 x109/L
GRANS 6.5 x109/L
L/M 2.7 x109/L
plt 310 x109/l
答案肯定是否啦,除非你是医生,否则根本不知道什么意思,以下是相同的数据,但略有改进:
检验
结果
区间
HCT 31.7% 24.0~45.0
HGB 10.2 g/dl 8.0~15.0
MCHC 32.2 g/dl 30.0~36.9
WBC 9.2 x109/L 5.0~18.9
GRANS 6.5 x109/L 2.5~12.5
L/M 2.7 x109/L 1.5~7.8
plt 310 x109/l 175~500
这一份相对好些,可以通过认真对比区间值,来判断检验结果是“好”还是“坏”的信息,哪怕你不是医学专业,也能有个大致的了解。
而更好的展示方式如下所示,你能直观获得结果是否正常的信息。
检验
结果
区间
标准
HCT 31.7% 24.0~45.0
HGB 10.2 g/dl 8.0~15.0
MCHC 32.2 g/dl 30.0~36.9
WBC 9.2 x109/L 5.0~18.9
GRANS 6.5 x109/L 2.5~12.5
L/M 2.7 x109/L 1.5~7.8
plt 310 x109/l 175~500
图形化的指示器让信息一目了然,即便在屏幕上闪现不到一秒钟,我们也会清楚地理解。
信息是在数据中提炼的结果,在任何情况下,正确使用这项技巧,都能将数据有效转换为信息,为我们带来直观的理解,这也是航空领域仪表的常见做法。
 
模拟的通常比数字的更好理解
 
人类是模拟生物,我们生活的世界也是一个模拟的世界——直到量子层次,当我们以模拟的方式恰当地表达时,能最有效地理解许多事情,例如模拟(指针)手表与数码手表,我们很多时候看表,通常是看从现在到某个事件之间还剩多久,当你下次会议是两点钟时,匆匆瞥了一眼手表,哪个能更快地确认?
显然模拟的指针表更更适合看到离两点还剩多久,而数字显示则需要略长的时间,更别提多个表盘同时显示的情景,会需要更多的脑力劳动。
在工业HMI界面下,例如下图里这些压缩机,通常都附带很多反馈数据,如何能一目了然地了解设备的运行状态呢?
 
 我们同样可以利用模拟的方式来高性能地显示数据:

上图便是使用了移动模拟指示器,可以清晰地看到,有两个值已离开正常范围,但尚未激活其报警。一两秒钟内便对运行状态一目了然,如果所有指示都在正常范围的浅蓝色区间内,则无需进一步查看压缩机,操作员可继续查看其余状态.
 
这种模拟界面的方式,有助于在警报发生之前的早期阶段,快速预判异常。
 
还要注意的是,单个条形图指示器还可显示:是否存在报警范围(上图黄色区间),以及测量是否作为联锁启动器(上图端点处的黑色实心矩形)。

指示器的动态缩放可用工厂中不同设备状态,以显示在规定时间段内指示器移动的值、方向和幅度。

另外一类常见数据的表达是趋势图,例如蒸馏塔温度分布显示,下图哪个让你只需一眼就能了解当前温度的分布状况?我们分别以数字和模拟形式来表达:

一眼就能看出一条蓝色直线代表着当前温度分布正常,我们还可以编程为:当单击温度数值或偏差数字时,显示和切换数据类型,一目了然的指示柱温。

工业HMI界面的显示设计中,对趋势的利用还远远不够,然而它们对于正确呈现重要的数据却至关重要!考虑下面的例子:

当前压力 报警限值 停机
方式一 235.2 psig 250 psig 300 psig
方式二

方式三

方式一和方式二仅仅显示当前值,而方式三不但所有条件和数据都能显示外,趋势还能传达更多关于过程性质的信息,比如趋势里里可以看到压力一直稳定在所需的200 psig(虚线),但一小时前开始以均匀的速度上升,如果这种情况持续,将在几分钟内到达报警点。

这个压力曲线一起以大约30分钟的速率围绕设定值振荡,但没有达到报警点。

而这个压力曲线大约在90分钟前的不稳定报警后,被过度纠正,而当前看上去,马上又要重复类似的状况了,看看一个简单的静态数字显示,可不会传递这些重要的信息,趋势的信息内容远比在图形上描绘许多典型“P&ID”元素要更有价值。

我们在设计趋势图时应注意以下几点:

  • 当调用图形时,趋势的Y轴跨度应自动调整到预定的范围。
  • 趋势应该给出一个适合过程条件的默认预设(例如,显示最近10分钟、2小时或24小时),选择时将实时切换趋势中坐标轴。
  • 应根据工艺状态指示正常工艺界限、设定值或理想的操作区间范围。
  • 允许操作员手动调整坐标比例,并增加一个“返回”按钮,以便返回到自动计算显示的值上。
  • 操作员不必操纵任何键时,趋势图也能正常显示。

应为每个过程操作提供由趋势和访问按钮组成的专用2级显示器或界面,以方便访问与这些趋势相关的控制器,那些优秀的、有经验的操作员通常主要使用此类显示器或界面来运行流程。

最后附录里包含三张常用趋势与条形图的设计界面参考图,有需要的朋友可以参考下:
 
  
未完,待续……

有关数据如何表达的总结就先到这里,欢迎大家转发与讨论,你在工作中碰见过哪些高性能的界面,欢迎在电气CAD吧公众号后台提交给我们,一起讨论一起学习,下一篇我们将讨论HMI界面中有关层次结构的设计!我们下节见~

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