IEC61499 系统的HMI

IEC61499 标准是面向分布式工业过程，控制，测量系统的组件化标准，它使用功能块以图形的方式开发应用程序的算法和逻辑。但是它并不支持人机交互界面（HMI）。作为一个控制系统所必需的重要组成部分，人机交互界面HMI 需要进一步地扩展。

在工业控制系统中，有两种HMI 的方式，第一种是硬件方式，通常是在设备上设置一个LCD面板，LED指示灯和按键。实现简单简单的人机交互。在这种方式下我们只要建立一个对应的服务功能块（service function block）就可以实现了。

另一种方式是通过网络来实现人机交互，传统的方式是连接一台工业PC机，编写一个基于Windows的程序来实现HMI。而现在，更多的是使用浏览器或者手机App 访问设备内置的web 服务器来实现HMI，这就是所谓基于web 的HMI。现代HTML5网页能够实现丰富的人机交互。完全可以设计出比原先PC 程序更加快捷地设计出满足各种控制系统需要的丰富的HMI。

web HMI 实现的方式也有许多种，可以是基于HTML 页面的方式，也可以是基于SVG 图形方式。可以使用各种按键，图形，滑杆，表单等各种HTML5 widget, 网络上也可以找到各种JavaScript库。比如JQWidgets，highcharts，D3.js 等等都是我们比较喜爱的UI 工具库。使用SVG 图形可以设计出类似PC 端程序实现的SCADA 图形界面。我们在这里就不展开讨论了，毕竟涉及到HTML5的前端设计技术，内容太多了。

     回到我们的主题，设计IEC61499 HMI 的问题，由于4diac 已经支持了MQTT 的publish/subscribe 通信方式，我们HMI 的设计思路是在独立地运行一个webHMI 服务器，支持人机交互，结构图-1 所示。

IEC61499 应用程序使用Publish /subscribe 功能块发布和订阅消息，ID 配置成MQTT 模式。实现通过MQTT 代理与web 服务器交互。

为了实现与web服务器实现双向实时交互，web 服务器与网页中的JavaScript 程序采用Websocket 通信方式。

实现基于HTML5 的HMI 的难点在于如何让HTML 网页上的控件组件化。不过为了实现完美的UI，开发通用的HMI组件库并非易事。我们可以采取折中的方式，将web 服务器设计成为一个协议转换软件，将MQTT 的topic 和payload 直接转化成为一个json结构通过websocket 传送给网页。这样做的好处是不再需要开发web server 的程序了。

json_msg={

 topic:”some topic”

 payload:”payload”

}

反向过程类似。这样实现了网页与IEC61499 应用之间消息的透明传送。用户需要做的是设计一个面向具体应用的HTML5 网页添加到web server 的文件目录中就可以了。

 

 由于大多数运行IEC 61499 运行时Forte 的系统将是Arm 处理器的Linux 系统，所以，我们可以采取容器化技术来部署各种应用程序。Forte和web 服务器将是两个独立运行于容器中的微服务。

值得一提的是，我们也可以使用 NodeRED 软件来构建IEC61499 应用程序的HMI。

我的实验项目：

1 使用go语言实现了一个 MQTT<->WebSocket 转换的webserver。

2 在ubuntu 上运行mosquitto MQTT Broker。

3 网页实现了 一个基于canvas的数据曲线图型，4个LED 指示灯和两个按键。

4 为了是实现多个数据的交互，MQTT 的topic 采用通配置方式，IEC61499 应用程序发生两种tiopc，分别是

out/wave

out/led1

网页向IEC61499 应用发送的MQTT topic 只有一个 Start，payload 为TRUE 时启动，FALSE 时停止。

 下面是ＩＥＣ６１４９９　程序和ＨＭＩ　界面