人机界面的演进

通过数字化转型，工业企业可以降低成本、提高效率和生产率，同时满足现代化制造环境的约束，交付安全性、可靠性确有保障的产品。

在数字化转型过程中，人机界面(HMI)显得格外重要。HMI现在完全处于软件控制之下，可以根据特定的用户、角色或机器状态进行配置和定制。这种新的灵活性为简明高效的用户体验提供了巨大的空间。
为工业企业构建简明的HMI，可以利用HTML5等现代软件技术来交付。然而，并非所有操作系统都针对工业嵌入式系统所要求的健壮性能进行了优化，也并非所有HTML5浏览器都针对此类应用进行了优化。在本文中，我将讨论工业人机界面数字化转型应考虑的关键要素，并介绍为部署在这一领域而经过优化和验证的操作系统与浏览器技术。风河公司和Enghouse共同展示了我们的技术组合，强力支持工业企业的数字化转型。

工业企业所追求的关键价值

在数字化转型的推动下，先进的人机交互系统(HMI)受到了广泛关注，因为它可以助推工业机器自动化的进步。这些人机界面通常是集成了多种功能的触摸屏，包括控制功能、监控和视频。由此允许用户在不离开机器工作站的情况下引入更多操作所需的附加信息和控制功能。HMI所调阅和显示的信息既可以是本地的，也可以是远程的，包括基于云的。
这种灵活的HMI在很多行业领域都能发挥作用，例如机械、医疗、汽车、消费电子以及水运和空运等。这些HMI让工业运营者能够了解生产系统的状态、收集信息并采取行动。这些界面通常包括理解系统状态所需的所有功能——包括视频和富媒体的整合。其中可以整合所有必要的信息以便理解数据的含义——包括访问历史/记录信息和其他参考资源，如用户手册。
为了确保这些接口能够提供真正的价值，需要具备:

• 易于使用，可以无缝集成多个数据源，包括本地和远程。
• 为用户提供响应性和性能体验。
• 轻松地定制特定的部署方式，以便与操作实践和自动化路线图保持一致。
• 支持语言、部署环境和设备价格/功能定制。
• 支持机器接口，包括移动和Web的远程接口。

过渡性方法存在的问题
HMI需要运行在RAM/ROM/CPU等资源受限的平台上，对RTOS的要求很高，可能支持的API也非常受限。在过去，或许都是直接使用C或C++来创建HMI，但如今典型的方法是使用工具集和框架来构建原生界面。这些工具集和框架已广泛部署在大量的工业部门，并在资源有限的平台上进行了高性能优化。HMI正在变得越来越先进，创建方法也遇到了挑战。

• 这些都是专用的工具，需要专门的资源来开发和构建，这就可能会增加部署成本和时间。
• 它们或许可以运行在手机和网页平台上，但没有为此进行优化，所以开发工作量可能会更大。
• 它们通常需要大量的高成本集成工作，诸如网络功能、视频、远程数据和控制等。
• 对于特定的应用，集成和裁剪工作可能既昂贵又缓慢。
• GPL授权软件在用于商业部署时可能存在问题。

为什么HTML5具备颠覆性

HTML5在全行业被广泛用于Web界面的开发，它具备多个面向云数据和视频等数据源的标准接口，而且还原生支持Web内容呈现，因此可以用来直接解决定制HMI开发的问题。主要表现在：
1. HTML5是基于标准的，并且有大量的国际社区以非常快的速度支持其发展。这就意味着它追踪最新的标准和API，使其可以被简洁快速集成进入Web功能、视频、远程数据和控制。
2. 容易取得现成的开发人员，无论是自身员工，还是聘用独立人员，或与人力派遣机构合作。
3.为设备部署而构建的接口也可以用于PC/MAC或移动平台上的远程访问。
4. 无论是初始集成，还是持续更新和改进，都非常快速简便。
5. 可以根据不同的模型(Good、Better、Best)或不同的工业环境快速定制。

关键性价值

RTOS在工业控制应用领域已经非常普及。在这类应用中功能安全性、信息安全性和认证都非常重要。因此，拥有跨越Linux和RTOS的HMI技术确实有助于企业从他们的HMI项目中获得最大的投资回报，并为部署在更小、资源更受限的硬件上提供支持。
Wind River VxWorks是部署最广泛的实时操作系统，已经在市场上超过40年。它支持企业在可靠的软件基础上可靠地部署嵌入式和安全关键型应用。从医用透析机到火星探测器，各个领域都长期信任和依赖VxWorks作为其创新解决方案的实时操作系统。这是因为VxWorks始终保持着硬实时性、确定性和企业需要的性能，满足最严格的行业安全法规。
在稀缺资源平台上构建高性能HTML5界面一直是个难题。嵌入式浏览器技术提供了很好的解决方案。嵌入式浏览器提供了对HTML5的广泛支持，同时占用ROM、RAM和CPU资源最少，并提供了与原生人机界面类似的性能。
Chromium之类的标准网络浏览器并没有针对受限制的环境进行优化，要么根本无法运行，要么会出现严重的性能问题。Enghouse提供了一个嵌入式浏览器(Enghouse智能浏览器)，它针对嵌入式部署进行了全面优化。
在向嵌入式应用提供基于浏览器的解决方案方面，Enghouse拥有丰富的经验，并且在过去几年里已经部署在数百万的设备上。Enghouse智能浏览器具有高度灵活的移植层，可以快速轻松地移植到新的操作系统和SOC平台上。它提供了广泛的标准化API，可以轻松地将多个数据和视频源集成到HMI。

风河和Enghouse共同创造了实际可行的解决方案

风河和Enghouse现在已经实现了将Enghouse智能浏览器移植到Wind River Linux和Wind River VxWorks操作系统的解决方案。这些解决方案都已经部署在NXP和其他领先供应商的芯片组上。下面作为案例研究提供了最近集成的一些细节。

客户需求

案例客户是全球部署工业机器的领先制造商。他们的机器需要先进的人机界面，可以在屏幕上集成数据、动作、媒体和网络资源。因为通常是针对特定环境进行集成和定制，因此简便和灵活性非常重要。客户提供了从高端到低端的一系列机型，每个机型都需要运行相同的HMI。客户想要一个图形化和高性能的HMI。

风河/Enghouse 解决方案

硬件/操作系统平台是:

• SOC:NXP i.MX8 Family
• VxWorks 7 for Arm 64 bit
• ROM (用于浏览器) – 100MB
• RAM (用于浏览器以及基于浏览器的应用)—— 250MB
• 图形 OpenGL ES 2.0

支持 HTML5 特性/扩展:

• 标准 HTLM5/CSS
• MP4/H.264 视频回放
• RTSP 流回放H.264视频和 Motion-JPEG
• 多重视频回放
• 可用的网络摄像头控制JavaScript API，包括PTZ
• 支持第三方字体引擎

Enghouse提供了智能浏览器来渲染基于html5的HMI。这套HMI支持:

• 本地和远程数据视
• 查看PDF文档
• 查看Web网页
• 控制/动作
• 查看实况摄像机
• 查看云端录制摄像机

案例客户现在拥有一个基于标准的、易于开发和集成/定制的人机界面。该界面集成了多个数据和视频馈送，使操作人员能够非常快速地了解随时发生的情况，并根据需要采取行动。多地点、云和基于Web的资源可在人机界面为机器操作员——确保他们在最短的时间内做出正确的决定。