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高效工程组态成就高效自动化
今天人类的生活片刻也离不开机器。与机器的和平共处比任何时候都更显重要。而要做到这一点，人与机器的交流必须通畅无阻。设计*精巧的人机界面装置能够让人根本感觉不到是它赋予了人巨大的力量－此时人与机器的界线彻底消融，人与技术合为一体。以下是10种产品被专家们认为是s世纪*伟大的人机界面装置。
扩音器 折叠
扩音器的问世使得人们不仅在乘坐地铁或去郊外远足时能够欣赏自己喜爱的音乐和广播节目，而且还能聆听以电子手段保存下来的早已与世长辞的人的声音以及大自然中根本不存在的种种奇妙声音。在电影院里，扩音器所营造的声的世界将观众们带入一个想象的世界。扩音器亦是本世纪所有具有个性魅力的公众人物与大众沟通的重要工具。
扩音器是1915年发明的，从那以后一代又一代的技术人员为它的完善做出了不懈的努力。今天，随着录音设备和存储技术的飞速发展，用美国著*扩音设备生产企业Bose公司研究员威廉·R·舒特的话说，扩音器“反而成为家庭音响系统中*薄弱的一环”。他说：每当我在家中欣赏音乐的时候，根本没有办法做到想象自己是坐在音乐厅里。扩音技术还做不到这一点，原因何在，尚不得而知。
按键式电话 折叠西门子6ES7211-1BE31-0xB0紧凑型CPU模块
按键式电话业务是美国电话电报公司在1963年11月正式开通的。几乎所有初次接触按键式电话的人都认为它远胜于转盘式电话。贝尔实验室的研究人员为使这种新产品为人们所接纳，真可谓绞尽脑汁。他们实验了16种按键排列方式，交叉式的，圆盘式的，不一而足。他们还在电话机的大小、形状、按键的间距、弹性甚至与手指尖接触的部位的外形上作了大量的文章。
节省拨号时间只是按键式电话的设计初衷之一，实际上从一开始技术专家就抱着一个把新式电话机设计成一种遥控数据输入设备的目的。正是从这一设计思想出发，研究人员在1968年又在键盘上增加了“*”键和“#”键。虽然研究人员的部分设计思想－如通过电话机来控制家用电器的开关－迄今尚未实现，但是按键式电话毕竟开创了语音数据通信的新时代。
方向盘 折叠
*初的汽车是用舵来控制驾驶的。舵不能说不好，但是它会把汽车行驶中产生的剧烈振动传导给驾驶者，增加其控制方向的难度。当发动机被改为安装在车头部位之后，由于重量的增加，驾驶员根本没有办法再用车舵来驾驶汽车了。方向盘这种新设计便应运而生，它在驾驶员与车轮之间引入的齿轮系统操作灵活，很好地隔绝了来自道路的剧烈振动。不仅如此，好的方向盘系统还能为驾驶者带来一种与道路亲密无间的感受。
但是*初设计方向盘的人没有能够预见到在汽车车速越来越快的今天，一旦发生车祸，方向盘却成了造成驾驶员丧命的罪魁祸首。五十年代，不带方向盘的概念型汽车相继问世，可是消费者对这种汽车一点也不感兴趣。毕竟，没有方向盘的汽车根本就不成其为汽车。
折叠
今天在许多场合我们都会用到，如在食堂就餐，在商场购物，乘公共汽车，打电话，进入管制区域等等，不一而足。在西方，人们遗失了钱包之后，往往担心的不是钱包里的现金，而是各种用途的。
70年代早期，带有磁条的信用卡在美国问世，极大的提高了信用卡购物时的验证效率，一下子便受到零售商的青睐。美国的信用卡行业因此进入一个高速增长期。有人问，目前陆陆续续问世的各种“智能卡”会不会取代呢？专家认为暂时是不会的。他们指出，芯片型的智能卡只适用于某些特定的领域，与并不发生冲突，更何况取代的终端设备投放代价高昂，谁也不会愿意这么做的。
交通指挥灯 折叠西门子6ES7211-1BE31-0xB0紧凑型CPU模块
交通指挥灯是非裔美国人加莱特·摩根在1923年发明的。此前，铁路交通已经使用自动转换的灯光信号有一段时间了。但是由于火车是按固定的时刻表以单列方式运行的，而且火车要停下来不是很容易，因此铁路上使用的信号只有一种命令：通行。公路交通的红绿灯则不一样，它的职责在很大程度上是要告诉汽车司机把车辆停下来。
开车的人谁也不愿意看到停车信号。美国夏威夷大学心理学家詹姆斯指出，人有一种将刹车和油门与自尊相互联系的倾向。他说：驾车者看到黄灯亮时，心里便暗暗作好加速的准备。如果此时红灯亮了，马上就会产生一种失望的感觉。他把交叉路口称作“心理动力区”。如果他的理论成立的话，这个区域在佛罗伊德心理学理论中应该是属于超我（supere go）而非本能（id）的范畴。
新式的红绿灯能将闯红灯的人拍照下来。犯事的司机不久就会收到罚款单。有的红绿灯还具备监测车辆行驶速度的功能。
遥控器 折叠
据说，遥控器的开发源于人们对于电视商业广告的反感。美国顶峰公司（Zenith）的总裁尤其痛恨电视节目频频被广告打断的现象。在他的领导下，顶峰公司在1950年开发出了世界上第 一个遥控器。这个遥控器是有线的。顶峰公司再接再厉，在1955年又研制了世界上第 一个使用光学传感器的无线遥控器，后来又发明了超声波遥控器。红外线遥控器则是到了八十年代初才问世。这时遥控器的价格变得非常低廉，谁都能买得起。今天遥控器已经成为家电产品的标准配置，市场上销售的99%的电视机和100%的录像机都配置有它。对了伴着遥控器长大的一代人来说，手持遥控器从一个频道换到另一个频道正是电视给他们带来的欢乐之一。
阴极射线管 折叠
阴极射线管（CRT）是德国物理学家布劳恩（Kari Ferdinand Braun）发明的，1897年被用于一台示波器中首次与世人见面。但CRT得到广泛应用则是在电视机出现以后。电视出现于本世纪20年代，到了50年代在西方得到全面普及，如今电视更是无所不在。据统计，美国人平均每天要观看7个小时的电视。
当然，看电视是一种被动接受。但是当CRT显示器上显示出的是一幅计算机的操作界面，情况就大不相同了。我们可以与之互动、交流，此时显示器便成为我们可以加以利用的一种手段。随着互联网的蓬勃兴起，许多人患上了“上网成瘾症”，这种社会现象从一个侧面充分反映出今天越来越多的人宁愿坐在CRT的面前，而不愿意做其他任何事情。
液晶显示器 折叠西门子6ES7211-1BE31-0xB0紧凑型CPU模块
电视机和计算机屏幕可向人们展示容量庞大的可视信息。然而它们拥有一个共同的缺点：体积太大。因为它们都需要一个阴极射线管作显示器。液晶显示器的发明使得人们可以将显示器携带在身边。西门子6ES7211-1BE31-0xB0紧凑型CPU模块
虽然液晶早在1888年就已经被奥地利植物学家Frederich Reinitzer所发现，但是人们直到1977年才将其用作显示用途。当时Hoffmann-La Roche发明了“螺旋向列液晶显示器”并申请了专利。这种显示器现在被普遍用于计算器和电子手表。80年代，每个像素都由一个晶体管控制的有源矩阵液晶显示器研制成功，有力地推动了笔记本电脑、微型电视机和便携式DVD播放机的发展。
虽然液晶显示器还存在显示速度慢和视角受限等技术缺陷，但是技术专家指出，以薄、平著称的液晶显示器5年内必将淘汰目前普遍使用的又笨又重又占位置的CRT显示器。
鼠标/图形用户界面 折叠
道格拉斯·恩格尔巴特在60年代发明了鼠标和图形用户界面。他曾这样说过：“我当初发明鼠标的时候，几乎谁也不相信人们会愿意坐在计算机显示器跟前进行在线操作。”
但是，鼠标和图形用户界面在70年代在施乐公司的帕罗奥尔托研究中心（PARC）的努力下得到了进一步的完善，80年代在苹果公司的努力下，它终于完成了走向大众的进程。至此，显示在计算机屏幕上的内容在可视性方面大大改善，人们再也不用象从前一样需要记忆计算机文件的名称和路径。由于图形用户界面减轻电脑操作者的记忆负担以及提供了一个良好的视觉空间环境，计算机终于发展成为一种工作场所。美国学者史迪文·约翰逊在《界面设计》一书中盛赞恩格尔巴特的发明“为普及数字化革命所作出的巨大贡献是其他任何在软件上所取得的进步所不能比拟的。”
条形码扫描器 折叠
1992年2月，美国前总统乔治·布什获赠一个用于超级市场的条形码扫描器。据说，布什当时说了句：“ 这东西真是奇特！”但是请注意，令布什感到惊叹不已的并不是这种早在1974年就已经问世的扫描技术。他感叹的是当时他手中拿的那种新式扫描器居然能够扫描被撕成7张碎片的条形码。
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条码扫描器第 一次实际应用是在美国俄亥俄州特洛伊市的马什超级市场，扫描的是10小包一袋的口香糖。此前，条码扫描器经过了一个漫长的开发过程。扫描器对商家*初的吸引力是它的扫描结果非常准确。但是激光能够读取大量信息，包括所售商品的类型、时间和组合。如今，零售商存储的数据量以兆兆位计，对每笔交易都要进行记录，这些信息都将返回给分销商。条形码大大提高了供应链的通信效率，以至于有些商店要在商品销售以后才付款。
简介 折叠
人机交互、人机互动（Human-Computer Interface，简写HCI，又称用户界面或使用者界面）：是一门研究系统与用户之间的互动关系的学问。系统可以是各种各样的机器，也可以是计算机化的系统和软件。人机交互界面通常是指用户可见的部分。用户通过人机交互界面与系统交流，并进行操作。小如收音机的播放按键，大至飞机上的仪表板、或是发电厂的控制室。
人机交互（Human-Computer Interaction，简写HCI）：是研究关于设计、评价和实现供人们使用的交互计算系统以及有关这些现象进行研究的科学。
人机交互与人机界面是两个有着紧密联系而又不尽相同的概念。
人机交互与人机界面的关系 折叠
人机交互是指人与机器的交互，本质上是人与计算机的交互。或者从更广泛的角度理解：人机交互是指人与含有计算机的机器的交互。具体来说，人机交互用户与含有计算机机器之间的双向通信，以一定的符号和
液晶屏被用作人机界面显示器
西门子SIMATIC系列PLC，诞生于1958年，经历了C3,S3,S5,S7系列，已成为应用非常广泛的可编程控制器。
西门子（SIMATIC）PLC的6代西门子（SIMATIC）PLC的6代
1、西门子公司的产品*早是1975年投放市场的SIMATIC S3，它实际上是带有简单操作接口的二进制控制器。
2、1979年，S3系统被SIMATIC S5所取代，该系统广泛地使用了微处理器。
3、20世纪80年代初，S5系统进一步升级——U系列PLC，较常用机型：S5-90U、95U、100U、115U、135U、155U。
4、1994年4月，S7系列诞生，它具有更国际化、更高性能等级、安装空间更小、更良好的WINDOWS用户界面等优势，其机型为：S7-200、300、400。
5、1996年，在过程控制领域，西门子公司又提出PCS7（过程控制系统7）的概念，将其优势的WINCC（与WINDOWS兼容的操作界面）、PROFIBUS（工业现场总线）、COROS（监控系统）、SINEC（西门子工业网络）及控调技术融为一体。
6、西门子公司提出TIA（Totally Integrated Automation）概念，即全集成自动化系统，将PLC技术溶于全部自动化领域。
由*初发展至今，S3、S5系列PLC已逐步退出市场，停止生产，而S7系列PLC发展成为了西门子自动化系统的控制核心，而TDC系统沿用SIMADYN D技术内核，是对S7系列产品的进一步升级，它是西门子自动化系统***端，功能*强的可编程控制器。
产品分类编辑
可编程控制器是由现代化生产的需要而产生的，可编程序控制器的分
西门子PLCS7-200系列西门子PLCS7-200系列
类也必然要符合现代化生产的需求。
一般来说可以从三个角度对可编程序控制器进行分类。其一是从可编程序控制器的控制规模大小去分类，其二是从可编程序控制器的性能高低去分类，其三是从可编程序控制器的结构特点去分类。
控制规模
可以分为大型机、中型机和小型机。
西门子PLCS7-300系列西门子PLCS7-300系列
小型机: 小型机的控制点一般在256点之内,适合于单机控制或小型系统的控制。
西门子小型机有S7-200：处理速度0.8~1.2ms ；存贮器2k ；数字量248点；模拟量35路 。
中型机:中型机的控制点一般不大于2048点,可用于对设备进行直接控制，还可以对多个下一级的可编程序控制器进行监控，它适合中型或大型控制系统的控制。
西门子中型机有S7-300：处理速度0.8~1.2ms ；存贮器2k ；数字量1024点；模拟量128路 ；网络PROFIBUS；工业以太网；MPI。
大型机：大型机的控制点一般大于2048点,不仅能完成较复杂的算术运
西门子PLCS7-400系列西门子PLCS7-400系列
算还能进行复杂的矩阵运算。它不仅可用于对设备进行直接控制，还可以对多个下一级的可编程序控制器进行监控。
西门子大型机有S7-400 ：处理速度0.3ms / 1k字；
存贮器512k ；I/O点12672；
控制性能
可以分为高档机、中档机和低档机。
低档机
这类可编程序控制器，具有基本的控制功能和一般的运算能力。工作速度比较低，能带的输入和输出模块的数量比较少。
比如，德国SIEMENS公司生产的S7-200就属于这一类。
中档机
这类可编程序控制器，具有较强的控制功能和较强的运算能力。它不仅能完成一般的逻辑运算，也能完成比较复杂的三角函数、指数和PID运算。工作速度比较快，能带的输入输出模块的数量也比较多，输入和输出模块的种类也比较多。
比如，德国SIEMENS公司生产的S7-300就属于这一类。
高档机
这类可编程序控制器，具有强大的控制功能和强大的运算能力。它不仅能完成逻辑运算、三角函数运算、指数运算和PID运算，还能进行复杂的矩阵运算。工作速度很快，能带的输入输出模块的数量很多，输入和输出模块的种类也很全面。这类可编程序控制器可以完成规模很大的控制任务。在联网中一般做主站使用。
比如，德国SIEMENS公司生产的S7-400就属于这一类。
结构
整体式
整体式结构的可编程序控制器把电源、CPU、存储器、I/O系统都集成
plc结构plc结构
在一个单元内，该单元叫做作基本单元。一个基本单元就是一台完整的PLC。
控制点数不符合需要时，可再接扩展单元。整体式结构的特点是非常紧凑、体积小、成本低、安装方便。
组合式
组合式结构的可编程序控制器是把PLC系统的各个组成部分按功能分成
plc组合plc组合
若干个模块，如CPU模块、输入模块、输出模块、电源模块等等。其中各模块功能比较单一，模块的种类却日趋丰富。比如，一些可编程序控制器，除了－些基本的I/O模块外，还有一些特殊功能模块，像温度检测模块、位置检测模块、PID控制模块、通讯模块等等。组合式结构的PLC特点是CPU、输入、输出均为独立的模块。模块尺寸统一、安装整齐、I/O点选型自由、安装调试、扩展、维修方便。
叠装式
叠装式结构集整体式结构的紧凑、体积小、安装方便和组合式结构的I/O点搭配灵话、安装整齐的优点于一身。它也是由各个单元的组合构成。其特点是CPU自成独立的基本单元（由CPU和一定的I/O点组成），其它I/O模块为扩展单元。在安装时不用基板，仅用电缆进行单元间的联接，各个单元可以一个个地叠装。使系统达到配置灵活、体积小巧。
详细介绍编辑
1．SIMATIC S7-200 PLC S7-200 PLC是超小型化的PLC，它适用于各行各业，各种场合中的自动检测、监测及控制等。S7-200 PLC的强大功能使其无论单机运行，或连成网络都能实现复杂的控制功能。 S7-200PLC可提供4个不同的基本型号与8种CPU可供选择使用。
2．SIMATIC S7-300 PLC S7-300是模块化小型PLC系统，能满足中等性能要求的应用。各种单独
西门子PLC之S7家族西门子PLC之S7家族
的模块之间可进行广泛组合构成不同要求的系统。与S7-200 PLC比较，S7-300 PLC采用模块化结构，具备高速（0.6~0.1μs）的指令运算速度；用浮点数运算比较有效地实现了更为复杂的算术运算；一个带标准用户接口的软件工具方便用户给所有模块进行参数赋值；方便的人机界面服务已经集成在S7-300操作系统内，人机对话的编程要求大大减少。SIMATIC人机界面（HMI）从S7-300中取得数据，S7-300按用户指定的刷新速度传送这些数据。S7-300操作系统自动地处理数据的传送；CPU的智能化的诊断系统连续监控系统的功能是否正常、记录错误和特殊系统事件（例如：超时，模块更换，等等）；多级口令保护可以使用户高度、有效地保护其技术机密，防止未经允许的复制和修改；S7-300 PLC设有操作方式选择开关，操作方式选择开关像钥匙一样可以拔出，当钥匙拔出时，就不能改变操作方式，这样就可防止非法删除或改写用户程序。具备强大的通信功能，S7-300 PLC可通过编程软件Step 7的用户界面提供通信组态功能，这使得组态非常容易、简单。S7-300 PLC具有多种不同的通信接口，并通过多种通信处理器来连接AS-I总线接口和工业以太网总线系统；串行通信处理器用来连接点到点的通信系统；多点接口（MPI）集成在CPU中，用于同时连接编程器、PC机、人机界面系统及其他SIMATIC S7/M7/C7等自动化控制系统。
3． SIMATIC S7-400 PLC S7-400 PLC是用于中、高档性能范围的可编程序控制器。 S7-400 PLC采用模块化无风扇的设计，可靠耐用，同时可以选用多种级别（功能逐步升级）的CPU，并配有多种通用功能的模板，这使用户能根据需要组合成不同的专用系统。当控制系统规模扩大或升级时，只要适当地增加一些模板，便能使系统升级和充分满足需要。
4工作原理编辑
当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。
输入采样
在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应得单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能*保*在任何情况下，该输入均能被读入。
用户程序执行
在用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。
即，在用户程序执行过程中，只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。
输出刷新
当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是PLC的真正输出。
同样的若干条梯形图，其排列次序不同，执行的结果也不同。另外，采用扫描用户程序的运行结果与继电器控制装置的硬逻辑并行运行的结果有所区别。当然，如果扫描周期所占用的时间对整个运行来说可以忽略，那么二者之间就没有什么区别了。
动作来实现，如击键，移动鼠标，显示屏幕上的符号/图形等。这个过程包括几个子过程：识别交互对象-理解交互对象-把握对象情态-信息适应与反馈等；而人机界面是指用户与含有计算机的机器系统之间的通信媒体或手段，是人机双向信息交互的支持软件和硬件。这里界面定义为通信的媒体或手段，它的物化体现是有关的支持
软件和硬件，如带有鼠标的图形显示终端等。西门子6ES7211-1BE31-0xB0紧凑型CPU模块
交互是人与机-环境作用关系/状况的一种描述。界面是人与机-环境发生交互关系的具体表达形式。交互是实现信息传达的情境刻画，而界面是实现交互的手段。在交互设计子系统中，交互是内容/灵魂，界面是形式/肉体；然而在大的产品设计系统中，交互和界面，都只是解决人机关系的一种手段，不是*终目的，其*终目的是解决和满足人的需求。
交互设计是从属于产品系统的，是对成功的产品设计的一种强有力的支持与完善。
如果利用系统论的观点，交互设计是从属于产品设计系统的子系统。
