Mae gan bob peiriant trydanol neu fecanyddol rheoledig ryngwyneb peiriant dynol (AEM) ar ffurf botymau, ysgogiadau, neu sgriniau cyffwrdd. Ar lefel uchel, mae gan yr AEM dair elfen sylfaenol: mewnbynnau, allbynnau, a rhywbeth i drin y trawsnewidiadau rhwng y ddau.
Wrth i ni symud i mewn i'r diwydiant 4. 0 oes, mae'r model hwn yn dod ychydig yn fwy cymhleth. Mae dylunwyr yn ychwanegu rhyngwynebau defnyddwyr graffigol (GUIs), gan symud o fotymau corfforol i rithwir ar y GUI, cynyddu nifer y tasgau y gall AEM eu cyflawni, a hyd yn oed arddangos adborth perfformiad mewn systemau dolen gaeedig.
Gofynion Prosesydd AEM Cyffredinol Efallai y bydd gan AEM nifer o ofynion ar gyfer proseswyr wedi'u hymgorffori, yn dibynnu ar eu cais defnydd terfynol arfaethedig. Mae pedair lefel o berfformiad AEM: lefel mynediad, sylfaenol, canol-ystod a phen uchel.
Mae gan HMIs lefel mynediad ryngwyneb defnyddiwr sylfaenol iawn. Mae'r sgrin allbwn fel arfer yn arae graffeg fideo chwarter (QVGA), hyd at 320 x 240, ac mae ganddo ychydig o graffeg 2D. Mae'r AEMau hyn wedi'u bwriadu ar gyfer cymwysiadau cost-sensitif sy'n gofyn am hanfodion rhyngwyneb rheoli yn unig. Gall dylunwyr ddefnyddio sgriniau cyffwrdd gwrthiannol yma oherwydd eu bod yn fwy darbodus na sgriniau cyffwrdd capacitive.
Nid yn unig y mae sgriniau cyffwrdd gwrthiannol yn rhatach na sgriniau cyffwrdd capacitive, ond gall cost BOM hefyd fod yn is oherwydd gall rhai proseswyr gefnogi sgriniau cyffwrdd gwrthiannol yn frodorol, ond mae cyffyrddiadau capacitive weithiau'n gofyn am gydrannau allanol. Mae'r math hwn o AEM yn fwyaf addas ar gyfer proseswyr perfformiad isel (<300 MHz) or microcontrollers that support resistive touchscreens.
Mae HMIs sylfaenol yn ychwanegu datrysiad arddangos gwell a rhyngwyneb defnyddiwr gwell na HMIs lefel mynediad. Bydd AEM sylfaenol yn cael sgrin gyffwrdd-wrthiannol yn nodweddiadol-a phenderfyniad arddangos hyd at arae graffeg estynedig (XGA) (1,024 x 768) ar gyfer gwell profiad defnyddiwr. Yn dibynnu ar y pŵer prosesu cymwysiadau gofynnol, bydd proseswyr o'r fath yn yr ystod perfformiad isel i ganol (300 MHz i 800 MHz) a gallant elwa o bedalau nwy graffeg 2D.
Mae AEau canol-ystod yn adlewyrchu'n agosach GUIs nodweddiadol y gall defnyddwyr ryngweithio â nhw yn ddyddiol. Mae gan hmis canol-ystod graffeg 2D, mae penderfyniadau arddangos hyd at XGA (1,024 x 768), yn cynnwys mwy o reolaethau na'r categori sylfaen, ac mewn rhai achosion hyd yn oed yn cyflwyno adborth cyffyrddadwy neu glywedol. Mae'r nodweddion hyn yn gwella profiad y defnyddiwr yn fawr. Ar gyfer AEau canol-ystod, rhaid i'r prosesydd gynnwys cyflymiad graffeg, perfformiad canol-ystod (600 MHz i 1 GHz), a llyfrgell graffeg i helpu i adeiladu'r GUI.
High-end HMIs are naturally multimedia-rich. They require high-end SoCs with high-definition video support, 2D and 3D graphics gas pedals, and high-performance processors (multi-core and >1 GHz), a all elwa'n fawr o DSPs ar-sglodion i helpu i gyflymu prosesu sain a fideo. Yn ogystal, yn aml mae HMIs pen uchel yn gofyn am broseswyr sy'n gallu trin nifer o allbynnau sgrin cydraniad uchel a HTML5. Un enghraifft yw teulu prosesydd Sitara yn seiliedig ar graidd Cortex-A ARM, sy'n darparu'r scalability sydd ei angen i ddatblygu un platfform ar gyfer lefel mynediad i AEM pen uchel ac yn cefnogi dibynadwyedd diwydiannol.
Gallwch ddod o hyd i HMIS mewn offer cartref, peiriannau gwerthu, adeiladu systemau awtomeiddio fel paneli rheoli tân neu godwyr, a gorsafoedd gwefru cerbydau trydan; Fodd bynnag, un o'r defnyddiau mwyaf cyffredin o HMIs diwydiannol yw awtomeiddio ffatri.
HMIS mewn systemau awtomeiddio ffatri mewn systemau awtomeiddio ffatri, gweithredwyr peiriannau Cysylltu HMIS i reoli swyddogaethau, rheolwyr rhesymeg rhaglenadwy fel arfer (PLCs), sy'n rheoli synwyryddion, actiwadyddion, a pheiriannau ar lawr y ffatri. Mae HMIs hefyd wedi'u cynnwys yn fwy cyffredin ar y peiriannau a'r robotiaid eu hunain ac, mewn rhai achosion, yn rheoli rhai o'r swyddogaethau rheoli o fewn yr AEM. Mae'r cymwysiadau hyn yn gosod nifer o alwadau ar y prosesydd yn AEM, gan gynnwys yr angen am alluoedd cyfathrebu diwydiannol, dibynadwyedd gradd ddiwydiannol, a nodweddion diogelwch.
Nid oes gan yr Ethernet Safon Cyfathrebu Diwydiannol y nodweddion penderfyniadol sy'n ofynnol ar gyfer awtomeiddio diwydiannol. Dyma lle mae protocolau a ddyluniwyd ar gyfer cyfathrebu diwydiannol yn dod i rym. Mae protocolau Ethernet diwydiannol yn galluogi'r cyfathrebiadau amser real, penderfyniadol sydd eu hangen rhwng gwahanol fathau o ddyfeisiau diwedd mewn system reoli.
Mae mwy na dwsin o wahanol brotocolau wedi'u creu ar gyfer Ethernet diwydiannol. Mae angen prosesydd, FPGA, neu ASIC ar brosesu'r protocolau hyn mewn AEM. Mewn llawer o achosion, bydd gan yr AEM brosesydd gwesteiwr a ASIC neu FPGA ar wahân yn rhedeg protocol sengl.
Fel dewis arall yn lle FPGAs neu ASICs, mae datrysiadau integredig yn bodoli a all wasanaethu fel prosesydd cais Ethernet diwydiannol ac injan gyfathrebu; Gellir ymestyn yr atebion hyn hyd yn oed i gefnogi protocolau lluosog.
Mae cefnogaeth aml-brotocol yn HMIS yn ychwanegu hyblygrwydd mawr ei angen i ddiwydiant 4. 0, gan fod systemau rheoli mewn ffatrïoedd craff yn aml yn glytwaith o wahanol atebion sy'n rhedeg gwahanol brotocolau. Gyda chefnogaeth aml-brotocol, gall yr AEM weithredu fel porth rhwng gwahanol brotocolau.
Yn y rhan fwyaf o achosion, mae planhigion o ansawdd diwydiannol yn gweithredu trwy gydol 24/7 trwy gydol y flwyddyn. A gall yr amodau amrywio o dan y rhewbwynt i dymheredd berwedig, yn dibynnu ar yr hyn y mae'r planhigyn yn ei gynhyrchu. Rhaid i'r AEM yn y planhigyn allu gwrthsefyll yr amodau hyn, ac felly hefyd y proseswyr ynddo. Mae'n codi'r angen am broseswyr gradd ddiwydiannol mewn Awtomeiddio Ffatri AEM.
Rhaid i broseswyr gradd ddiwydiannol allu gwrthsefyll ystod eang o dymheredd, yn nodweddiadol -40 gradd i 105 gradd. Yn ogystal, mae angen profi bywyd dyfeisiau helaeth ar oriau gweithredu hir offer ffatri. Un metrig a ddefnyddir i fesur oes dyfais yw ei hamser pŵer-ymlaen (POH), sef nifer yr oriau y gellir ei bweru ar waith yn iawn. Yn y bôn, gall proseswyr ag ystod tymheredd eang a POH o fwy nag 88, 000 redeg am fwy na 10 mlynedd. Mae angen i'r mwyafrif o HMIs diwydiannol gwrdd ag o leiaf 100, 000 poh.
Diogelwch Er bod AEM a gweddill y rhwydwaith rheoli fel arfer wedi'u ffurfweddu ar rwydwaith Ethernet mewnol sydd wedi'i ynysu o'r prif rhyngrwyd, mae posibilrwydd o hyd o barti maleisus yn clustfeinio ar neu newid cyfathrebiadau rhwng AEM a gweddill y system. Er mwyn helpu i atal ymyrraeth ddiangen, mae proseswyr gwreiddio yn aml yn integreiddio pedalau nwy cryptograffig i amgryptio data. Mae Secure Boot yn opsiwn diogelwch poblogaidd arall a all helpu i amddiffyn eiddo deallusol y gwneuthurwr AEM.
Mae agweddau AEM eraill oherwydd bod AEM yn rhyngwyneb defnyddiwr yn bennaf, mae angen defnyddio systemau gweithredu poblogaidd system weithredu lefel uchel (OS) ar gyfer AEM mae Windows CE, Android, a Linux Windows CE wedi bod yn boblogaidd i HMIs ers blynyddoedd lawer, Yn enwedig yn y gofod awtomeiddio ffatri, ond mae Android a Linux yn cael sylw am sawl rheswm. Mae Windows CE wedi bod yn boblogaidd yn AEM ers blynyddoedd lawer, yn enwedig mewn awtomeiddio ffatri, ond mae Android a Linux wedi cael sylw am sawl rheswm.
Yn gyntaf, mae Android a Linux yn systemau gweithredu ffynhonnell agored, sy'n golygu eu bod yn rhydd i'w gweithredu. Yn ogystal, oherwydd eu bod yn ffynhonnell agored, mae yna gymuned fawr sy'n cefnogi'r feddalwedd ac yn darparu cod sampl ar gyfer pob system weithredu.
Mae Android yn boblogaidd mewn systemau lle bydd nifer fawr o ddefnyddwyr yn rhyngweithio â'r AEM, megis mewn peiriannau gwerthu neu offer. Mae Android eisoes yn boblogaidd yn y farchnad law, felly mae'r gromlin ddysgu yn cael ei lleihau i'r eithaf ar gyfer newydd -ddyfodiaid i AEM a allai fod yn gyfarwydd â'r system weithredu eisoes.
Mewn awtomeiddio ffatri, mae Linux wedi dod yn ddewis tebygol oherwydd ei fod yn cael ei gydnabod yn eang fel sefydlog, dibynadwy a diogel. Nid oes angen yr holl nodweddion sy'n dod gyda Android ar lawer o HMIs diwydiannol. Ar y llaw arall, mae Linux hefyd yn cefnogi fframweithiau fel QT a'r Llyfrgell Graffeg Agored (OPEnGL), sy'n helpu i adeiladu GUIs effeithiol.
Nodwedd arall sy'n ennill poblogrwydd yn HMIS yw rhithwiroli. Fel y soniwyd yn gynharach, mae HMIs yn cael eu hintegreiddio'n gyffredin â dyfeisiau diwedd eraill fel PLCs, robotiaid diwydiannol, a pheiriannau CNC. Un dull o integreiddio yw cael proseswyr ar wahân ar gyfer yr AEM a chymwysiadau eraill, ond gall hyn fod yn ddrud ac mae angen lle bwrdd ychwanegol arno.
Dull arall yw defnyddio un prosesydd aml-graidd, gydag un craidd wedi'i neilltuo i'r AEM a chraidd arall wedi'i neilltuo i'r cais. Yn dibynnu a oes angen gweithrediad amser real, gall y creiddiau redeg gwahanol systemau gweithredu fel RTOs a Linux.
I grynhoi AEau cwmpasu ystod eang o gymwysiadau defnydd terfynol ar bob lefel perfformiad, ond mae ganddynt rai nodweddion cyffredin gan gynnwys GUIs, cysylltedd i reoli systemau, a rheolaeth ar sail cyffwrdd. Rhaid i'r prosesydd allu cefnogi'r gofynion AEM lefel mynediad hyn o leiaf. Gall HMIs sylfaenol, canol-ystod a phen uchel ddefnyddio'r nodweddion hyn ymhellach, gan gynnwys graffeg diffiniad uchel, pori gwe, fideo, a chefnogaeth aml-sgrin.