工厂 HMI

工厂里的 HMI（Human Machine Interface，人机界面），本质上就是：

操作员 ↔ PLC/控制器 ↔ 机器设备之间的操作和信息入口。

它不只是“显示几个按钮”。一个成熟的工厂 HMI 可以承担很多事情。

1. 设备操作

最基本的功能：

 

        HMI
         │
 ┌───────┼────────┐
 ↓       ↓        ↓
启动    停止      复位
 ↓       ↓        ↓
        PLC
         ↓
   电机/气缸/阀门

 

例如：

• 自动/手动模式
• 启动/停止
• 点动
• 原点回归
• 气缸动作
• 电机速度设置
• 温度设定
• 压力设定

---

2. 实时监控

把设备状态显示出来：

 

电机1       RUN
电机2       STOP
气缸1       EXTEND
温度        85.2℃
压力        0.62MPa
产量        1258

 

甚至做成设备总览画面：

 

 

 

6

---

3. 报警系统

这是工业 HMI 很重要的功能。

比如：

 

10:32:15  电机1过载       ❌
10:32:20  气压不足        ❌
10:33:01  温度超限        ❌
10:35:21  安全门打开      ❌

 

并且可以：

• 报警确认
• 报警历史
• 报警等级
• 报警时间
• 报警原因
• 报警恢复记录

---

4. 参数管理

比如生产不同产品：

 

产品A
速度：1200 rpm
温度：80℃
压力：0.5 MPa

产品B
速度：1500 rpm
温度：85℃
压力：0.6 MPa

 

操作员选择：

产品B → 加载配方

PLC 参数就自动切换。

这个叫 Recipe（配方管理）。

---

5. 生产数据

HMI 可以显示：

 

今日产量：12580
OK：12450
NG：130
良率：98.97%

运行时间：7.2h
停机时间：0.8h

 

进一步还能做：

• OEE
• UPH
• 良率
• 节拍
• 停机原因
• 设备利用率

---

6. 趋势曲线

例如：

 

温度
100 ┤              ╭──
 90 ┤         ╭────╯
 80 ┤    ╭────╯
 70 ┤────╯
    └────────────────
      08  09  10  11

 

可以监控：

• 温度
• 压力
• 电流
• 电压
• 转速
• 流量

---

7. 设备通信

这其实是你比较值得研究的部分。

HMI 不只是“画界面”，它实际上是一个工业通信终端。

常见：

 

HMI
 │
 ├── Modbus RTU
 ├── Modbus TCP
 ├── Profinet
 ├── EtherNet/IP
 ├── OPC UA
 ├── MQTT
 ├── CAN
 ├── RS485
 └── TCP/IP

 

比如：

 

HMI
 │
 │ Modbus TCP
 ↓
S7-1500
 │
 ├── 变频器
 ├── 伺服
 ├── IO
 └── 传感器

 

这和你之前研究的 S7-1500 + C++/LabVIEW + Modbus 是直接相关的。

---

8. 生产测试 HMI

这个我认为特别适合你。

例如 PCBA 测试：

 

┌─────────────────────────────┐
│       PCBA 自动测试站       │
├─────────────────────────────┤
│ SN：202610050001             │
│                             │
│ 电压测试        PASS        │
│ 电阻测试        PASS        │
│ IO测试          PASS        │
│ RS485测试       PASS        │
│ MCU测试         PASS        │
│ Watchdog测试    PASS        │
│                             │
│       ★ PASS ★              │
│                             │
│ [开始测试] [停止] [报告]     │
└─────────────────────────────┘

 

这种 HMI 可以进一步连接：

 

HMI
 ↓
PLC
 ↓
测试设备
 ├── 万用表
 ├── 电源
 ├── 示波器
 ├── 电子负载
 └── DUT
       ↓
      MES

 

这已经是一个完整的智能测试工作站。

---

9. 权限管理

不同人员看到的功能不同：

 

操作员
 ├── 启动
 ├── 停止
 └── 查看报警

工程师
 ├── 参数设置
 ├── 配方
 └── IO调试

管理员
 ├── 系统设置
 ├── 用户管理
 └── 日志

 

---

10. 和 MES / ERP 对接

现在比较先进的 HMI 已经不只是：

HMI ↔ PLC

而是：

 

                    MES
                     ↑
                     │
                 Ethernet
                     │
                     ↓
HMI ←──────→ PLC ←──────→ 设备
 │
 ├── SQLite
 ├── MQTT
 ├── REST API
 └── WebSocket

 

例如扫描产品 SN：

 

扫码
 ↓
HMI
 ↓
MES查询产品型号
 ↓
获取测试配方
 ↓
PLC执行
 ↓
测试结果
 ↓
MES上传

 

---

如果你想自己开发 HMI

我其实不建议你做成传统的：

“一个触摸屏 + 几个按钮 + Modbus”

可以直接做一个现代版：

Linux + Qt/C++ 工业 HMI

 

┌──────────────────────────────┐
│       Industrial HMI         │
├──────────────────────────────┤
│ Qt / QML                     │
│                              │
│ ├─ PLC通信                   │
│ ├─ Modbus                    │
│ ├─ OPC UA                    │
│ ├─ Alarm                     │
│ ├─ Recipe                    │
│ ├─ Trend                     │
│ ├─ User                      │
│ ├─ SQLite                    │
│ ├─ MQTT                      │
│ ├─ OTA                       │
│ └─ MES API                   │
├──────────────────────────────┤
│ Linux                        │
├──────────────────────────────┤
│ ARM / RISC-V                 │
└──────────────────────────────┘

 

这个方向我认为比单纯学习某个品牌 HMI 组态软件更值得你研究。