工业HMI选型指南（下）：边缘计算、一体化架构与Web化趋势

 

前言

前两篇我们已探讨了工控屏HMI的硬件基础和核心软件体验。
 

宏集干货 | 工业HMI选型指南（上）：决定可靠性的5个“硬核”硬件指标
 

宏集干货 | 工业HMI选型指南（中）：决定效率的九项核心软件功能指标

在本收官篇中，我们将视野提升至数字化架构层面。现代的工控屏HMI不再是孤立的显示设备，而是企业数字化转型中的关键边缘节点。本篇将聚焦于区分“传统HMI”与“物联网HMI”的五个前瞻性特征，这些特性决定了设备的长远生命周期和持续创造价值的能力。

 

边缘计算能力与数据本地化处理

 

传统架构中，HMI将原始数据传输到中央服务器进行计算，造成网络和服务器压力，并可能导致实时性不足。先进的HMI应具备强大的本地计算能力。

 

开放的编程环境：内置脚本引擎，支持JavaScript、Python、C/C++等通用编程语言。工程师可自由编写定制化算法，实现本地数据分析。

 

实时本地KPI计算：直接在HMI端将原始数据转化为有价值的运营指标，例如：

 OEE分析：实时计算并显示设备综合效率，提供即时绩效反馈。

 能耗分析：实时计算“单件产品能耗”，将能耗与产量关联，支持精细化成本管理。

 故障损失分析：自动统计常见故障的频率，并关联计算故障造成的生产损失。

 

减轻中心系统负荷：由于复杂计算在HMI端完成，仅需向中央系统传输关键计算结果（如OEE值），大幅减轻网络带宽和中央服务器的负载，同时保障了操作员获取数据的实时性。

 

 

控制器与HMI一体化集成（PLC+HMI）

 

 

传统方案中，PLC（逻辑控制）和HMI（显示操作）是两个独立的硬件。高度集成的现代化HMI应具备将控制和显示功能整合到同一设备的能力。

 

硬件整合与可靠性提升：例如，集成CODESYS Runtime，使HMI转变为PLC+HMI一体机。此举节省电柜空间，并消除了HMI与PLC间的物理通信接线，降低了故障点。

 

性能提升：控制逻辑和可视化界面在同一CPU的内存总线中直接交换数据，数据传输速度远超传统网络通信，响应速度实现毫秒级，对于高速、高精度应用至关重要。

 

工程效率优化：工程师可在同一个开发环境中完成逻辑编程和界面设计，变量一次定义、两端共用，简化了项目管理、备份及后期维护工作，缩短项目交付时间。

 

 

开放的容器化平台架构

 

传统HMI系统封闭，限制了工程师部署第三方程序或定制化应用。面向未来的HMI必须是一个开放的创新平台。

 

容器技术集成：集成Docker、Podman、Containerd等容器工具，允许工程师在HMI上部署和运行独立的第三方应用。

 

支持定制化物联网应用：可直接在HMI中运行MQTT Broker，搭建局域IIoT网络；部署InfluxDB等数据库，用于高频时间序列数据存储。

 

边缘智能部署：支持部署用Python等语言编写的算法包，实现本地实时数据分析和机器学习模型应用，推动边缘智能化。

 

标准操作系统支持：HMI操作系统本身采用标准版操作系统（如Windows 10 IoT或Debian/Ubuntu等Linux发行版），进一步提升系统的开放性和可定制性。

 

 

数据存储的高效性与可靠性

 

传统HMI将历史数据存储为CSV/TXT文件的方式效率低下，难以支持快速检索和复杂查询。专业高效的HMI应采用结构化数据管理。

 

集成嵌入式数据库：集成SQLite、LiteDB等轻量级嵌入式数据库。数据库的索引技术支持在海量记录中实现毫秒级检索，并支持标准的SQL语句进行多条件复杂查询。

 

数据可靠性保障：数据库的事务机制（ACID特性）保证了数据的完整性。即使在非正常断电情况下，数据库文件也不会损坏，保障历史记录的可靠存储。

 

支撑高级功能：高效的本地数据库是HMI实现自动化报表生成、审计追踪、高级边缘计算等功能的核心基础。

 

 

通用工业Web终端功能

 

随着PLC和智能设备（如CODESYS PLC、西门子S7-1500）普遍内置Web服务器，HMI应能化身通用的Web终端，取代昂贵的工业PC或重复的组态工作。

 

内置浏览器集成：HMI应集成高性能浏览器内核（如Chromium），使其能够直接访问并完美显示PLC或其他智能设备（如变频器、机器人）内置的Web诊断和监控页面。

 

零组态成本：对于支持WebVisu的控制器，用户无需在HMI上重复绘制画面，直接输入IP地址即可访问，将工程开发时间从数天缩短到数分钟。

 

高可靠性与低成本：Web HMI通常运行精简、可靠的嵌入式系统，避免了传统工业PC的系统维护、病毒和频繁更新问题，同时具备更低的硬件成本和运行功耗。

 

 

小结

一个真正具备长远价值的物联网HMI，不再仅是一个简单的操作和显示工具。它通过强大的边缘计算能力、一体化控制架构、开放的容器化平台、高效的嵌入式数据库以及对工业Web趋势的全面拥抱，完成了从“显示终端”到“智能边缘节点”的转型。

 

这五大前瞻性特征，标志着工控屏HMI已成为企业数字化战略资产的一部分。选择具备这些架构先进性的HMI，意味着为企业注入了适应未来技术发展和持续创新的竞争力。

 

宏集EXOR凭借其X-Platform（X平台） 架构，实现了控制、显示与边缘计算的深度融合。通过原生支持CODESYS V3与 Docker容器技术，宏集EXOR工控屏HMI允许用户在边缘侧直接部署控制逻辑与数据分析应用。配合基于HTML5的 JMobile 软件，它不仅能提供卓越的本地交互体验，更支持无缝的Web远程访问，是构建开放、安全、可扩展工业系统的理想选择。