《储能材料与器件智能制造技术》课件-2.2.4 工业人机界面（HMI）

《储能材料与器件智能制造技术》工业人机界面（HMI）在智能制造体系中，工业人机界面（HMI，Human-MachineInterface）是操作人员与工业设备、控制系统之间直接交互的“桥梁”。它通过可视化的界面、便捷的操作方式，将复杂的工业数据转化为直观的图形、文字信息，同时接收操作人员的指令并传递给控制系统（如PLC、DCS），实现“人-机-系统”的高效协同。随着工业4.0与智能制造的深入推进，HMI已从传统的“显示与操作工具”升级为“数据监控、故障诊断、生产调度”的综合管理终端，成为工业现场不可或缺的核心组件。本文将从定义、硬件组成、软件功能、与PLC的协同、典型应用及发展趋势等维度，全面解析工业人机界面。组成部分处理器：作为HMI的核心单元，其性能决定整机处理能力。常见处理器有8位、16位和32位等多种等级。显示单元：一般采用LCD或LED显示屏，支持不同尺寸与分辨率，满足各类工业应用场景。输入单元：常见形式包括薄膜键盘、触摸屏、物理按钮、鼠标等，用于输入参数或操作指令。通信接口：如RS232、RS485、USB等，用于与PLC等控制设备进行数据通信。数据存储单元：用于存储用户参数、历史记录、报警信息等，支持数据随时调用与查询。1、硬件部分2、软件部分监控程序：负责实时采集、处理设备运行数据（如温度、压力、速度等），并根据预设逻辑进行判断与响应。接口驱动与应用软件：实现HMI与多种品牌和型号设备之间的兼容通信，确保系统运行稳定。工作原理在实际运行中，传感器采集的物理量（如温度、压力、流量等）会被转换为电信号传输至控制系统（如PLC），PLC对其进行逻辑处理后，将处理结果发送至HMI。HMI内部处理器对这些数据进行分析，并在屏幕上以数字、图表等方式呈现，操作人员可直观看到设备状态。当人员通过HMI输入控制指令后，HMI会将该指令发送至控制系统，进而调整设备运行，实现对生产过程的精确控制。主要功能数据采集与显示：实时采集各类工艺参数，以图形、数字或曲线方式显示，辅助操作判断。远程监控与管理：支持通过网络连接实现远程查看与控制，提高生产响应效率。故障报警与诊断：设备发生异常时可自动报警，并显示故障位置及可能原因，辅助故障定位。历史数据查询与分析：存储设备运行记录，可进行趋势分析、工艺优化。用户权限管理：可设置多级操作权限，保障系统安全性和操作合规性。HMI在储能刀片电池生产中的应用1、模组测试工序实时监控：HMI可实时显示模组的电压、内阻、容量等关键性能参数，便于操作者精准掌握产品状态。2、电芯涂布工序HMI显示涂布机走带速度（仪表盘）、涂层厚度（趋势图）、浆料液位（指示灯），操作人员可在界面上修改速度参数（如从30m/min调整为35m/min），当厚度超差时，HMI触发报警，显示“涂层厚度异常”及排查建议（如检查挤出泵转速）；3、电芯分选工序：HMI显示当前分选电芯的容量、电压、内阻（表格形式），并以不同颜色标注分选结果（绿色=A类，黄色=B类，红色=不合格），同时统计每类电芯的数量（柱状图），方便操作人员掌握分选进度；HMI在储能刀片电池生产中的应用4、电芯组装工序HMI显示堆叠机械臂的位置（动画模拟）、焊接温度（实时曲线），当堆叠偏差超限时，HMI弹出“堆叠偏差报警”，并显示偏差数值（如0.15mm），指导技术员调整机械臂参数。5、化成工序精确控制：HMI能精准控制化成过程中的充放电电压、电流和时长，确保过程稳定一致，提升成品一致性。实时监测：HMI可监控电池在充放电过程中的电压、电流、温度等信息，并根据工艺要求自动调节，防止过充或过放，保障电池安全性与品质稳定。从传统的“显示操作工具”到现代的“智能管理终端”，HMI的发展始终围绕“提升人机协同效率”这一核心目标。它通过硬件的工业级可靠性，适配恶劣的生产环境；凭借软件的多功能性，实现数据可视化、故障诊断与生产管理；与PLC的深度协同，构建“精准控制+便捷交互”的工业控制闭环；在新能源、化工、汽车等领域的广泛应用，成为连接操作人员与工业系统的“关键纽带”。随着智能制造的深入推进，HMI将进一步融合AI、工业互联网等技术，在“智能化预测、集成化管理、轻量化交互”方向持续突破。未来，它不仅是工业现场的“数据窗口”，更将成为“智能决策助手”，帮助企业提升生产效率、降低运营成本、保障生产安全，为制造业数字化转型提供坚