HMI (Human-Machine-Interface) là từ viết tắt của (Human-Machine-Interface) là
thiết bị giao tiếp giữa người điều hành thiết kế với máy móc thiết bị. Nói một cách chính
xác, bất cứ cách nào mà con người “giao diện” với một máy móc thì đó là một HMI. Ví
dụ như cảm ứng trên lò viba là một HMI, hệ thống số điều khiển trên máy giặt, bảng
hướng dẫn lựa chọn phần mềm hoạt động từ xa trên TV đều là HMI,…cho phép người
dùng theo dõi, ra lệnh điều khiển toàn bộ hệ thống. HMI có giao diện đồ họa, giúp cho
người dùng có cái nhìn trực quan về tình trạng của hệ thống.
HMI chia làm 2 loại chính:
· HMI trên nền PC và windows/ Mac:Scada
· Ngoài ra còn có một số loại màn hình biến thể khác Mobile HMI dùng
cho Palm, Pocket PC
Các thông số đặc trưng của giao diện HMI:
· Số lượng các phím và các phím cảm ứng trên màn hình: khả năng thao
tác vận hành.
· Độ lớn màn hình: quyết định thông tin cần hiển thị cùng lúc của HMI.
· Dung lượng bộ nhớ chương trình, bộ nhớ dữ liệu, Flash dữ liệu: quyết
định số lượng tối đa biến số và dung lượng lưu trữ thông tin.
Thông số kỹ thuật màn hình HMI OP 73
· Số phím chức năng: 4
· Hiển thị: 3-6 dòng.
· Giao diện: RS485.
· Tốc độ lên đến 1.5MB.
· Kết nối: S7-200 qua PPI, S7-300/400 qua MPI/DP.
· Ngôn ngữ online: 5
HMI là gì và các khái niệm cơ bản.
HMI là từ viết tắt của Human-Machine-Interface, có nghĩa là thiết bị giao tiếp
giữa người điều hành thiết kế với máy móc thiết bị.
Nói một cách chính xác, bất cứ cách nào mà con người “giao diện” với một
máy móc thì đó là một HMI. Cảm ứng trên lò viba của bạn là một HMI, hệ
thống số điều khiển trên máy giặt, bảng hướng dẫn lựa chọn phần mềm hoạt
động từ xa trên TV đều là HMI,…

Bộ truyền và cảm biến trước kia đều không có HMI, nhiều thiết bị trong số đó
thậm chí không có cả một HMI đơn giản như một hiển thị đơn thuần. Rất
nhiều trong số đó không có hiển thị, chỉ với một tín hiệu đầu ra. Một số có
một HMI thô sơ: một hiển thị ASC II đơn hoặc hai dòng ASCII với một tập hợp
các arrow cho lập trình, hoặc 10 phím nhỏ. Có rất ít các thiết bị hiện trường,
cảm biến và bộ phân tích từng có bảng HMI thực sự có khả năng cung cấp
hình ảnh đồ họa tốt, có cách thức nhập dữ liệu và lệnh đơn giản, dễ hiểu,
đồng thời cung cấp một cửa sổ có độ phân giải cao cho quá trình.
HMI sử dụng toàn bộ máy tính và màn hình hiển thị thì hạn chế đối với các
phòng điều khiển bởi vì mạch máy tính, màn hình và ổ đĩa dễ hỏng. Vỏ bọc
được phát triển để giúp cho HMI sử dụng máy tính có thể định vị bên ngoài
sàn nhà máy, nhưng rất rộng, kềnh càng và dễ hỏng do sức nóng, độ ẩm, sự
rửa trôi và các sự cố khác ở sàn nhà máy.
HMI máy tính trước đây cũng tiêu thụ rất nhiều điện năng. Một máy tính
“desktop” thông thường trong những năm 80 của thế kỷ 20 có công suất 200
W.
2. Hỗ trợ người vận hành
Khi các quá trình ở sàn nhà máy được tự động hóa nhiều hơn, người điều
khiển cần có thêm nhiều thông tin về quá trình, và yêu cầu về hiển thị và
điều khiển nội bộ trở nên phức tạp hơn. Một trong những đặc điểm tiến bộ
trong lĩnh vực này là hiển thị dạng cảm ứng. Điều này giúp cho người điều
khiển chỉ cần đơn giản ấn từng phần của hiển thị có một “nút ảo” trên thiết bị
để thực hiện hoạt động hay nhận hiển thị. Nó cũng loại bỏ yêu cầu có bàn
phím, chuột và gậy điều khiển, ngoại trừ công tác lập trình phức tạp ít gặp có
thể được thực hiện trong quá trình rửa trôi.
Một ưu điểm khác nữa là hiển thị dạng tinh thể lỏng. Nó chiếm ít không gian
hơn, mỏng hơn hiển thị dạng CRT, và do đó có thể được sử dụng trong những
không gian nhỏ hơn.
Ưu điểm lớn nhất là trong các máy tính nhúng có hình dạng nhỏ gọn giúp nó
thay thế hiển thị 2 đường trên một công cụ thông thường hay trên bộ truyền

với một HMI có đầy đủ tính năng.
Người điều khiển làm việc trong không gian rất hạn chế tại sản nhà máy. Đôi
khi không có chỗ cho họ, các công cụ, phụ tùng và HMI cỡ lớn nên họ cần có
HMI có thể di chuyển được.
II. Các thiết bị HMI truyền thống:
1.HMI truyền thống bao gồm:
• Thiết bị nhập thông tin: công tắc chuyển mạch, nút bấm…
• Thiết bị xuất thông tin: đèn báo, còi, đồng hồ đo, các bộ tự ghi dùng giấy.
2. Nhược điểm của HMI truyền thống:
• Thông tin không đầy đủ.
• Thông tin không chính xác.
• Khả năng lưu trữ thông tin hạn chế.
• Độ tin cậy và ổn định thấp.
• Đối với hệ thống rộng và phức tạp: độ phức tạp rất cao và rất khó mở rộng.
III. Các thiết bị HMI hiện đại:
Do phát sự phát triển của Công nghệ thông tin và Công nghệ Vi điện tử, HMI
ngày nay sử dụng các thiết bị tính toán mạnh mẽ.
1. HMI hiện đại chia làm 2 loại chính:
• HMI trên nền PC và Windows/MAC: SCADA.
• HMI trên nền các máy tính nhúng: HMI chuyên dụng
• Ngoài a còn có một số loại HMI biến thể khác MobileHMI dùng Palm,
PoketPC.
2. Các ưu điểm của HMI hiện đại:
• Tính đầy đủ kịp thời và chính xác của thông tin.
• Tính mềm dẻo, dễ thay đổi bổ xung thông tin cần thiết.
• Tính đơn giản của hệ thống, dễ mở rộng, dễ vận hành và sửa chữa.
• Tính “Mở”: có khả năng kết nối mạnh, kết nối nhiều loại thiết bị và nhiều
loại giao thức.
• Khả năng lưu trữ cao.
3.Vị trí của HMI trong hệ thống tự động hoá hiện đại:

4. Các thành phần của HMI:
• Phần cứng:
• Màn hình:
• Các phím bấm
• Chíps: CPU, ROM,RAM, EPROM/Flash, …
• Phần Firmware:
• Các đối tượng
• Các hàm và lệnh
• Phần mềm phát triển:
• Các công cụ xây dựng HMI.
• Các công cụ kết nối, nạp chương trình và gỡ rối.
• Các công cụ mô phỏng
• Truyền thông:
• Các cổng truyền thông.
• Các giao thức truyền thong
5. Các thông số đặc trưng của HMI:
• Độ lớn màn hình: quyết định thông tin cần hiển thị cùng lúc của HMI.
• Dung lượng bộ nhớ chương trình, bộ nhớ dữ liệu, Flash dữ liệu: quyết định
số lượng tối đa biến số và dung lượng lưu trữ thông tin.
• Số lượng các phím và các phím cảm ứng trên màn hình: khả năng thao tác
vận hành.
• Chuẩn truyền thông, các giao thức hỗ trợ.
• Số lượng các đối tượng, hàm lệnh mà HMI hỗ trợ.
• Các cổng mở rộng: Printer, USB, CF, PCMCIA, PC100
6. Quy trình xây dựng hệ thống HMI:
a. Lựa chọn phần cứng:
• Lựa chọn kích cở màn hình: trên cơ sở số lượng thông số/thông tin cảm biến
hiển thị đồng thời. nhu cầu về đồ thị, đồ họa(lưu trình công nghệ ).
• Lựa chọn số phím cứng, số phím cảm ứng tối đa cùng sử dụng cùng lúc.
• Lựa chọn các cổng mở rộng nếu có nhu cầu in ấn, đọc mã vạch, kết nối các

thiết bị ngoại vi khác.
• Lựa chọn dung lượng bộ nhớ: theo số lượng thông số cần thu thập số liệu,
lưu trữ dữ liệu, số lượng trang màn hình cần hiển thị.
b. Xây dựng giao diện:
• Cấu hình phần cứng: chọn phần cứng, chuẩn giao thức
• Xây dựng các màn hình.
• Gán các biến số (tag) cho các đối tượng.
• Sử dụng các đối tượng đặc biệt.
• Viết các chương trình script (tùy chọn).
• Mô phỏng và gỡ rối chương trình.
• Nạp thiết bị xuống HMI.
7. Các thuật ngữ và khái niệm cơ bản của HMI:
a. Màn hình( Screen ):
• Là thành phần của phần mềm ứng dụng HMI được xây dựng trên công cụ
phần mềm phát triển HMI và được nạp xuống thiết bị để chạy.
• Là nơi chứa đựng các đối tượng (Obj), các biến số (tags), các chương trình
dạng ngữ cảnh (script).
Đối tượng HMI
b. Biến số (Tags):
Gồm các biến số nội tại bên trong hệ điều hành thiết bị HMI, dùng để làm các
biến số trung gian cho quá trình tính toán, các biến số quá trình trong các
thiết bị trên mạng điều khiển: trong PLC, trong thiết bị đo lường thông minh,
trong các thiết bị nhúng nà controller khác
c. Kiểu biến:
- Kiểu biến số (Tag type/Data type ):
• Bit: 0/1 (true/false)
• Byte: 0 255
• Word: 2 byte = 0 65025.
• Interger (Nguyên): -32512 +32512
• Long, Float, BCD.

• String: abc.
d. Chương trình script:
• Script toàn cục (global): đoạn mã chương trình Script có tác động đến toàn
bộ hệ thống HMI
• Script đối tượng (Object script): là script chỉ tác dụng đến đối tượng đó.
Thường là các đoạn mã chương trìnhviết cho các sự kiện (event) của đối
tượng. Ví dụ: Script cho button, với sự kiễn “nhấn nút”.
e. Trend:
Là dạng đồ thị biểu diễn sự thay đổi của một biến(tag) theo thời gian.
Có 2 loại trend chính: Trend hiện thời và trend quá khứ (history).
f. Cảnh báo Alarm:
Là một loại đối tượng để đưa ra các báo động hay thông báo sự cố cho hệ
thống.
Khái niệm về HMI
HMI là viết tắt của Human-Machine-Interface, có nghĩa là thiết bị giao tiếp giữa người
thi hành, thiết kế và máy móc.
Biểu thị dữ liệu cho người vận hành và cho phép nhập lệnh điều khiển qua nhiều dạng:
hình ảnh, sơ đồ, cửa sổ, menu, màn hình cảm ứng …
HMI có thể là màn hình GOT(Graphic Operation Terminal) của Mitsubishi, màn hình NT
của Omron, hoặc một PC chạy phần mềm SoftGOT của Mitsubishi…
Nói một cách chính xác, bất cứ cách nào mà con người “giao diện” với một máy móc thì
đó là một HMI, hệ thống số điều khiển trên máy giặt, bảng hướng dẫn lựa chọn phần
mềm hoạt động từ xa trên TV đều là HMI.
Các thiết bị HMI truyền thống
Thành phần HMI truyền thống
• Thiết bị nhập thông tin: công tắc chuyển mạch, nút bấm…
• Thiết bị xuất thông tin: đèn báo, còi, đồng hồ đo…
HMI truyền thống
Nhược điểm của HMI truyền thống
• Thông tin không đầy đủ.

• Thông tin không chính xác.
• Khả năng lưu trữ thông tin hạn chế.
• Độ tin cậy và ổn định thấp.
• Đối với hệ thống rộng và phức tạp: độ phức tạp rất cao và rất khó mở rộng.
Các thiết bị HMI hiện đại
Các ưu điểm của HMI hiện đại :
• Tính đầy đủ kịp thời và chính xác của thông tin.
• Tính mềm dẻo, dễ thay đổi bổ xung thông tin cần thiết.
• Tính đơn giản của hệ thống, dễ mở rộng, dễ vận hành và sửa chữa.
• Tính “Mở”: có khả năng kết nối mạnh, kết nối nhiều loại thiết bị và nhiều loại giao
thức.
• Khả năng lưu trữ cao.
Các thành phần của HMI
Phần cứng:
• Màn hình.
• Các phím bấm.
• Chíps: CPU, ROM,RAM, EPROM/Flash, …
Phần Firmware:
• Các đối tượng.
• Các hàm và lệnh.
Phần mềm phát triển:
• Các công cụ xây dựng HMI.
• Các công cụ kết nối, nạp chương trình và gỡ rối.
• Các công cụ mô phỏng.
Truyền thông:
• Các cổng truyền thông.
• Các giao thức truyền thông.
Các thông số đặc trưng của HMI
• Độ lớn màn hình: quyết định thông tin cần hiển thị cùng lúc của HMI.
• Dung lượng bộ nhớ chương trình, bộ nhớ dữ liệu, Flash dữ liệu: quyết định số

lượng tối đa biến số và dung lượng lưu trữ thông tin.
• Số lượng các phím và các phím cảm ứng trên màn hình: khả năng thao tác vận
hành.
• Chuẩn truyền thông, các giao thức hỗ trợ.
• Số lượng các đối tượng, hàm lệnh mà HMI hỗ trợ.
• Các cổng mở rộng: Printer, USB, PC100
Quy trình xây dựng hệ thống HMI
Lựa chọn phần cứng
• Lựa chọn kích cở màn hình: trên cơ sở số lượng thông số/thông tin cảm biến hiển
thị đồng thời nhu cầu về đồ thị, đồ họa(lưu trình công nghệ ).
• Lựa chọn số phím cứng, số phím cảm ứng tối đa cùng sử dụng cùng lúc.
• Lựa chọn các cổng mở rộng nếu có nhu cầu in ấn, đọc mã vạch, kết nối các thiết bị
ngoại vi khác.
• Lựa chọn dung lượng bộ nhớ: theo số lượng thông số cần thu thập số liệu, lưu trữ
dữ liệu, số lượng trang màn hình cần hiển thị.
Xây dựng giao diện
• Cấu hình phần cứng: chọn phần cứng, chuẩn giao thức
• Xây dựng các màn hình.
• Gán các biến số (tag) cho các đối tượng.
• Sử dụng các đối tượng đặc biệt.
• Viết các chương trình.
• Mô phỏng chương trình.
• Nạp thiết bị xuống HMI
Bảng 1: Xác định yêu cầu và đánh giá một nhà cung cấp HMI
Yêu
cầu/mong
muốn cho
ứng dụng
Mô tả Mức độ
quan trọng

của ứng
dụng
Nhà
cung
cấp
Tác động
Kết nối HMI có bộ driver phù hợp giúp
loại bỏ nhu cầu về card I/O PLC
đắt đỏ và phát triển mã PLC mở
rộng
10 5 Chi phí và thời gian
phát triển
Dung lượng
dữ liệu
HMI có các chức năng ghi, chia
sẻ và tải dữ liệu tới server từ xa
để báo cáo
7 10 Tích hợp dữ liệu dễ
dàng vào phần mềm
nhà máy hiện nay
Giám sát từ
xa
Các công cụ sẵn sàng để truy
cập, giám sát từ xa quá trình của
bạn
Không cần
quan tâm
10 Không yêu cầu
Khả năng
phục vụ từ

xa
Công cụ sẵn sàng cho phục vụ,
khắc phục sự cố và điều khiển
HMI từ xa
10 2 HMI đòi hỏi hỗ trợ
tại chỗ
Môi trường
và các chứng
chỉ
HMI được thiết kế cho môi
trườngmà nó sẽ được lắp đặt
(nóng,hóa chất, áp lực, bụi bẩn,
sốc và rung….)
10 10 Đòi hỏi hoặc không
Nâng cấp
ứng dụng
HMI
Các phương pháp thuận tiện để
nâng cấp ứng dụng HMI trong
hiện trường.(nâng cấp thực hiện
qua Ethernet, bàn phím USB,
CF card, không PC, …)
5 0 Nâng cấp hiện
trường không được
hỗ trợ
Bảo dưỡng
hệ thống
HMI có công cụ hiển thị hỗ trợ
quá trình và bảo dưỡng máy
(phát Video, ghi sự kiện bảo

dưỡng, xem hướng dẫn sử dụng
máy…)
8 10 Giảm thời gian chết
máy móc và lỗi bảo
dưỡng
Chuyển đổi
sản phẩm
Ảnh hưởng tới các hoạt động
khi sản phẩm hiện nay không
được sản xuất nữa
10 10 Có thể thay thế
trường thiết kế lại
panel bị giới hạn
Trong bảng 1, chúng ta có thể thấy yêu cầu nào là quan trọng và nhà cung cấp được xếp
thứ tự như thế nào theo những yêu cầu này. Cột ảnh hưởng được sử dụng để xác định sự
thỏa hiệp với ứng dụng nếu nhà cung cấp này được lựa chọn. Thí dụ, nếu chúng ta chấp
nhận khuyết điểm kết nối của nhà cung cấp HMI, chi phí thứ 2 sẽ phải hứng chịu khi sử
dụng PLC với card I/O để làm cho ứng dụng hoạt động được. Một khối lượng thời gian
và tiền bạc có thể phí phạm vào đây.
Ngược lại, nhà cung cấp này có một khả năng chuyển đổi sản phẩm mạnh sẽ chắc chắn
giảm được chi phí trang bị thêm. Nghiên cứu bảng và xem xét kỹ lưỡng về tác động chi
phí và thời gian của mỗi loại. Thật dễ khi nói rằng, “Chúng ta có một giải pháp thay thế
cho kết nối” cho tới khi bạn mất một lượng thời gian và chi phí vào đó. Khi đó một bức
tranh trung thực sẽ được tạo ra.
Phương thức kết nối giúp chi phí giảm xuống
Kết nối có thể được phân thành kết nối phần cứng và phần mềm. Kết nối phần cứng
mang lại giá trị ở công suất cao hơn, độ tin cậy cao hơn và điều khiển máy hay quá trình
chặt chẽ hơn. Kết nối phần mềm giảm đáng kết chi phí cấp phép chia sẻ dữ liệu đối với
mỗi bộ phận mà rất nhiều nhà máy hiện nay đang phải chi trả.
Giá trị kết nối phần cứng mở rộng thông qua một HMI được thực hiện bằng cách giảm

gánh nặng giao tiếp PLC. Không phải mọi thứ đều cần chạy qua PLC. Các thành phần
điều khiển không quan trọng như chuyển động, điều khiển và bộ quét mã vạch có thể
được quản lí dễ dàng bằng HMI. Điều này cho phép PLC được tối ưu hóa cho ứng dụng
điều khiển quan trọng, ít sử dụng card I/O chuyên dụng, ít phải phát triển mã logic cồng
kềnh. Kết quả có thể được quan sát ở công suất cao cộng với lựa chọn các thành phần
thiết bị ngoại vi tốt nhất không hạn chế đối với driver do PLC cung cấp.
HMI có các công cụ kết nối phần mềm không đòi hỏi chi phí cấp phép cho từng bộ HMI
để chia sẻ dữ liệu từ bất kỳ thiết bị nào mà nó được kết nối với các hệ thống ERP, MES,
hay SCADA của nhà máy hiện nay. Cần hạn chế chi tiêu thậm chí là rất nhiều đối với
mỗi HMI để thực hiện chức năng này. Thí dụ: Một nhà máy với khoảng 50 tổ sản xuất sử
dụng cấp phép SCADA nghìn đô la cho mỗi tổ sẽ tiết kiệm 5000 USD về chi phí cấp
phép mà không ảnh hưởng tới các hoạt động khác
Sự linh hoạt của ứng dụng: Nâng cấp tại hiện trường
Các ứng dụng thay đổi qua thời gian. Điều này có nghĩa là ứng dụng HMI của bạn phải
được cập nhật để phù hợp với nhu cầu của ứng dụng ngày càng cao. Phần mềm HMI rất
linh hoạt. Vấn đề ở đây là HMI được lắp đặt và hoạt động ở nơi xa. Làm cách nào để bạn
đi nâng cấp những vị trí xa xôi này? Bạn không muốn mang một PC tới đây hay bạn cũng
không muốn đem cho ai đó toàn bộ file nguồn phát triển HMI. Không phải tất cả các nhà
cung cấp HMI đều tạo ra phương thức nâng cấp hiện trường dễ dàng. Tuy nhiên có một
nhóm nhà cung cấp đem đến một số phương pháp hữu hiệu cập nhật HMI tại hiện trường.
Một số phương pháp nên quan tâm là:
• Card flash nhỏ gọn: Upload ứng dụng mới vào HMI
• Thẻ nhớ USB: Giống như phương pháp flash nhỏ gọn
• Ethernet: Kết nối từ xa và download ứng dụng trong nhà máy
• Internet: Cập nhật cho HMI sử dụng internet để loại bỏ tác vụ này tại hiện trường
• Tiện ích truyền: Một tiện ích phần mềm không đòi hỏi toàn bộ phần mềm HMI
phải cập nhật ứng dụng HMI
Khả năng nâng cấp hiện trường này không tìm thấy dễ dàng trên bảng dữ liệu phần cứng.
Có rất nhiều chi phí liêu quan đến nâng cấp hiện trường bao gồm dịch vụ và bảo dưỡng
thiết bị khi được lắp đặt.

Điều này rất quan trọng, cần phải xem xét trước khi lựa chọn nhà cung cấp hay sản phẩm.
Càng thực hiệc nhiều công việc nâng cấp từ xa sử dụng công cụ nâng cấp, càng tiết kiệm
thời gian và tiền bạc.
Những điểm lưu ý về hoạt động bên trong:
Các dịch vụ mà nhà cung cấp HMI cung cấp là một điều cần xem xét quan trọng. Một số
điều cơ bản cần nghiên cứu là:
• Có hỗ trợ tại chỗ hay không?
• Liệu nhà cung cấp có chuyên gia hỗ trợ kỹ thuật tại hiện trường và kiến thức về
sản phẩm không hay họ có cung cấp hỗ trợ sản phẩm cơ bản?
• Nhà cung cấp có thể cung cấp một thiết bị nhanh chóng như thế nào để sửa chữa
hay cần mua một thiết bị dự trữ?
• Chất lượng phần mềm phát triển HMI như thế nào và chúng có thể thực hiện nâng
cấp phần mềm như thế nào?
• Nhà cung cấp cung cấp công cụ nào mà bạn không thể sử dụng trong thời gian
ngắn trong nhà máy của bạn nhưng có thể trở thành một nhu cầu trong tương lai?