HMI 面板（faceplate）设计：电机、阀门与 PID 回路
面板（faceplate）是操作员在工艺画面上点击某个对象时打开的面板。画面让人一眼看清每台电机和每个阀门的状态；面板则显示其中某一个的全部信息，并且是操作员下达命令的地方。好的面板能在两秒内回答三个问题：它处于什么状态，为什么，以及我能做什么。
简而言之
- 标题栏：位号、描述，以及与工艺画面相同的状态图片。
- 主体：模式、命令、数值，然后是联锁和报警，按此顺序，始终在同一位置。
- 每种对象类型一种布局：每台电机的外观都和其他电机一样。
- 说明原因：命令被阻止时，显示缺失的许可条件，而不是一个失效的按钮。
- 整定和维护放在第二个标签页，远离操作员的主视图。
面板的用途
工艺画面必须保持平静：设备用灰色，颜色只用于状态和报警，不放不需要的数字。这样每个对象上就没有空间放启动按钮、设定值输入框或联锁列表。面板的解决办法是把细节挪到一次点击之外。操作员选中一个对象，面板在画面上方打开，操作员动手操作，然后关闭。这与画面层级中的细节层级是同一个思路，只是应用于单个对象。
由此得出两点。第一，面板必须可预测：没有人应该为了找到启动按钮而去阅读它。第二，它必须诚实：它显示现场上报的真实状态，而不是已发出的命令。
面板的结构
无论是什么对象，同样的五个区域都自上而下出现。在整个项目中保持它们的顺序固定：
- 标题栏。位号、描述和状态图片。使用对象在工艺画面上的同一张图片，让操作员一眼认出。关闭按钮始终在同一个角落。
- 模式。自动、手动、就地。当前模式为实心填充，其他为空心轮廓。切换模式和其他命令一样，也是一条命令。
- 命令。启动和停止、打开和关闭，或设定值输入。只有当前模式下允许的命令才处于启用状态。
- 联锁和许可条件。对象运行之前必须满足的条件，每条都有自己的状态圆点。缺少这个区域时，操作员最容易因此吃亏。
- 报警和链接。该对象的活动报警及其优先级，以及指向趋势、参数和维护数据的一行链接。
每种类型的面板上放什么
电机、泵和风机
电机状态清单中的九种状态是起点。在上述区域之外，如果项目测量了运行反馈（例如转速或电流），就加上它。存在未满足的联锁时，启动命令被阻止：把按钮置灰，并且在联锁区域列出缺失的条件。
开关阀
打开和关闭命令，来自两个限位开关（开到位、关到位）的位置反馈，以及两者都未动作时的状态：行程中或卡住。如果阀门有故障安全位置，在标题栏中注明。状态图片见阀门符号指南。
调节阀和 PID 回路
| 项目 | 显示什么 |
|---|---|
| PV | 过程值，带单位，字号大，并且在每个回路中位置相同。 |
| SP | 设定值，仅在自动或串级模式下可编辑。显示允许范围，并拒绝范围之外的值。 |
| OUT | 控制器输出，以百分比表示，仅在手动模式下可编辑。 |
| 模式 | 手动、自动、串级。当前模式为实心填充。 |
| 棒图或迷你趋势 | PV、SP 和 OUT 在最近几分钟的变化，让操作员无需离开面板就能看到回路的趋势。 |
| 报警 | 高限和低限，活动的高亮显示。 |
把整定参数放在第二个标签页。它们是给调试回路的人用的，不是给当班操作员用的，而且误改它们可能让过程失稳。
让每个面板都易读的规则
- 每种对象类型一个面板，所有实例复用。操作员只需学一次电机面板。它有十种变体，就有十样东西要学。
- 位置相同，顺序相同。模式在同一行，命令在其下，报警在底部。肌肉记忆胜过巧妙的布局。
- 显示反馈，而不是命令。电机显示绿色运行，是因为接触器和转速反馈这么说，而不是因为按下了启动按钮。如果两者不一致，就显示“无反馈”状态。
- 颜色只用于状态和报警。按钮保持中性。把绿色、黄色、橙色和红色留给它们各自的含义，如平静配色所述。
- 危险命令需要有意识的操作。确认、按住操作或两步命令，取决于该命令可能损坏什么。常规命令不应需要确认，否则操作员会习惯于全部点过去。
- 不要遮住对象。面板应在被点击对象的附近打开，不要盖住它所控制的设备或报警栏。
- 按屏幕和用户确定尺寸。文字至少 14 px，按钮要大到在触摸屏上能用戴手套的手指点中。
- 记录操作员的操作。命令和设定值修改通常连同时间和用户一起记录。从一开始就要为此做好规划。
实际构建
每个 HMI 平台都有自己制作可复用弹出窗口或对象类型的方式，术语也因平台而异。上面的设计不依赖于此：每种对象类型画一个面板，把它绑定到被点击实例的变量，并从工艺画面上的每个实例打开它。集成指南涵盖了常见平台的导入步骤。
标题栏的图片是只需绘制一次、反复使用的部分。在符号编辑器 (Symbol Builder) 中，你可以绘制对象，并在 ZIP 中导出每个状态一张图片，这样面板的标题栏和工艺画面上的对象就是同一张图片。以后改一个颜色，两处同时改变。
为你的面板绘制状态图片
绘制一次电机、阀门或泵，并把每个状态（停止、启动中、运行、无反馈、手动、禁用、故障）导出为 PNG 或 SVG。编辑器免费使用，绘制无需账户；下载需要免费账户，Free 计划每月 5 次。
打开编辑器 → 阅读 9 种电机状态 →常见问题
什么是 HMI 面板（faceplate）？
操作员在工艺画面上点击某个对象（例如电机、阀门或 PID 回路）时打开的面板。它显示该对象的完整状态（状态、模式、数值、联锁、报警），并提供它的命令。工艺画面让人一眼看清状态；面板是操作员动手操作的地方。
电机面板应该显示什么？
位号和描述，当前状态（使用与工艺画面相同的图片），模式（自动、手动、就地），启动和停止命令，许可条件缺失时启动被阻止的原因，带优先级的活动报警，以及趋势和维护数据的链接。
PID 回路面板应该显示什么？
并排显示过程值、设定值和输出，模式（手动、自动、串级），活动报警，以及一个显示这三个值在最近几分钟变化的棒图或小趋势图。整定放在第二个标签页。
ISA-101 要求使用面板吗？
不要求。ISA-101 没有规定面板的布局；它要求的是一致性。同一类对象在任何地方都应外观一致、行为一致。定义面板通常是项目 HMI 风格指南的一部分。
如何在我的 HMI 软件中构建面板？
每个平台都有自己的可复用弹出窗口或对象类型机制。设计规则是相同的：每种对象类型一个面板，绑定到被点击实例的变量，并从每个实例打开。标题栏的状态图片可以从符号编辑器导出。
继续阅读
- HMI 画面层级 — 面板在各级显示画面中的位置。
- 每个 HMI 都应显示的 9 种电机状态 — 面板标题栏所显示的状态。
- 报警管理 — 报警优先级如何在画面上显示。
- 平静的 HMI 配色方案 — 颜色在面板上的含义。
- HMI 平台指南 — 把符号导入你的软件。
- 向社区提问 — 你想听听第二意见的面板布局。