自动化工控电脑导入图形操作界面 强化操作

视觉化的操作UI，在工控市场已经相当常见，简化自动化产线蒐集来的各式原始数据重新组构可辅助决策的图形界面，已成新的设计趋势。ADVANTECH

在自动化应用环境，工控电脑扮演不可或缺的角色，由于数据来源自生产线汇集而来，实时动态更新的生产现况若透过数据、表格数据结构检视，很难在第一时间发现生产问题；新的应用趋势是在工控电脑导入更直觉的图形操作界面，利用视觉图形的呈现方式，让重要数据得以凸显，即早进行产线调整与因应...

在电脑应用领域，GUI(Graphical user interface)一直是消费型产品设计的重要议题，在工业控制应用的单板电脑，早期的设计反而是较重视产品的稳定性、功耗、机构尺寸、扩充性...等产品条件，在重要生产数据与产线撷取数据的呈现方面，多数设计仍以单纯的文字、数据表方式呈现，工控产品甚至是导入应用的业者，并不太注重工控电脑的图形界面设计问题。

图形界面可以简省特殊设备的学习曲线

但实际在消费型产品上已经相当成熟的图形界面呈现与操作互动形式，现在也慢慢导入工业控制与自动化应用领域，为了缩短产线操作员了解控制设备的学习曲线，部分产线自动化的控制面板端点，已经逐步导入如消费性产品的图形人机互动界面，不只是重要的生产数据不再用单纯的数据表而是改用图表重点呈现，以前大多采键盘手动输入修改数据的操作型态，也逐步改成如数量控制滑块、虚拟图形化旋钮、虚拟计量表等设计型态。

尤其在追求简化方面，在产线的重点运作数据的撷取，虽然采行实时(Realtime)传送递增或递减的数字变化，在处理信息的耗时最短，因为整个过程仅以最直觉的方式转送数据数据，而呈现终端仅是把原始数据再呈现于控制面板，至于「数据」是否能转化成具有帮助操作判断的「信息」，仍需要产线或是控制系统人员的丰富经验，才能达到仅以单纯的数据就能得知产线隐藏的数据变化问题。

工控电脑开始导入i5/i7新款处理器

而随着工控、自动化电脑端点的设计方案，如单板电脑、工业控制用电脑所采行的硬件等级，在运算效能方面已有长足进步，例如，目前主流单板电脑大多已有Intel i5/i7水准，搭配北桥芯片所整合的图形呈现能力，新一代的芯片组也将整合型的北桥芯片，直接搭载性能更高、整合3D图像处理的整合型显示功能支持，在单板电脑制造商或是第三方自动化软件开发商，不需额外寻求图形加速卡的扩充升级，就能在有限的单板电脑运算能力下，为工控电脑或自动化控制端点电脑加入视觉图形的操作界面。

追加实用的视觉图形操作界面后，可让负责产线关键操作的人员，利用视觉化、图形化界面，以直觉反应进行操作，以利提早发现生产可能潜藏的重要问题，同时搭配辅助系统快速让设备操作员可以用最简单、直觉的方式熟悉应用服务机制。

但发展图形界面的基础，在于必须有丰沛的硬件图形处理加速设计支持，这对于强调稳定运行的工控系统来说，多余的图像处理等于会让系统设计增添变量，一般的作法会将图像整合部分与底层工控系统分离，即GUI图形界面作为统整分散式的工控子系统的集合。

GUI图形互动系统 必须投入更多硬件效能

透过GUI界面汇整生产流程各处蒐集来的关键数据，同时利用高效能的绘图与运算机制，将关键信息重组呈现，让视觉系统与工控系统底层可适度分离，也能让强调实时反馈、控制的工控系统，可以同时达到系统设计要求，又能让系统升级具前卫、实用的视觉操作型态。

而这种将视控系统独立拆出的设计架构，也有工控产品针对此需求建构解决方案，整合视觉GUI操控界面，搭配可程序化套装形式的工控视觉开发套件，让系统人员开发具视觉操控机制的工控系统，可以利用视觉化的开发套件快速架构工控自动化环境所需的视觉操作界面。

同时也因为系统的可独立扩充特性，让视控系统作为现有工控系统环境的视觉控制升级，在不影响现有设备架构与组态前提下，使无视觉化直觉操作优势的工控系统，在最低开发成本下快速完成部署。

此外，具直观视觉化的GUI平台，最直接的需求就是需要大量的2D图像运算能力，同时必需具有大量扩充I/O来汇整工控自动化环境现场蒐集来的各个数据处理端点。以目前的常规单板电脑架构在I/O数量或许可以满足设计需求，但图形运算能力方面在现有解决方案可能就会显得有些力有未逮。

若观察非工控单板电脑的常规PC，目前在游戏应用推动下，让PC的图形运算效能持续攀高，尤其加上网际网络宽频连接应用热潮，也推动人类与PC设备间的图形化操作互动模式渐渐成为操作主流，而这种操作应用PC硬件的形态，也令硬件开发人员必须针对图形处理应用找寻更快的解决方案。

师法PC效能提升方案 单板电脑也看得到高效能版

像是将图形与数据运算的处理分离，利用独立显示处理器来加速图像计算，光基本型图像处理器的性能就能提升至每秒数百万指令(Millions of Instructions Per Second；MIPS)，不只是视觉与数据的切割分离运算来加速图形呈现，周边的数据速度也同步获得提升，周边设备的数据传输率可超越近百Mbit/s，甚至硬件系统的芯片对芯片的外部带宽(On and off-chip bandwidth)可扩大至Gbit/s等级。

另外，视觉化UI的工控平台，在提升显示效能后，目前这类主流设备因应GUI的大量互动与呈现需求，软件的图形化需求也带来新的效能问题，而搭配高性能硬件视讯加速解码器来改善整体算图效能，是最简单直觉的作法。视讯加速解码器大多具有高达30fps D1(720 X 576)或1080p分辨率，同时新款图形加速器另支持H.264、H.263、MPEG-4、MPEG-2、VC1和JPEG等多种格式。

相同的设计概念也影响了工控电脑的开发基础，尤其是针对图像化操作界面的设计强化，其应用硬件平台已有趋近于PC设计方案的倾向，只是在设计方案的主板用料、设计概念延续单板工控自动化电脑的高标准要求，而针对性在画面重绘能力大幅加强，已达到加速智能化图形使用界面操作更为流畅、更实时呈现自I/O蒐集来的大量端点数据图像呈现的设计目的。

触控整合图像UI 操作优势倍增

若是针对图像式控制工控电脑，其操作人机界面则多半会采取触控设计，即便目前最热门的触控屏幕设计方案仍为电容式触控设计方案，但实际上工控电脑除非设计必要，基本上大多会采行电阻式触屏设计方案！因为在工控自动化应用环境下，设备操作现场操作者可能会带着手套，或基于安全必须穿着防护衣，在这些情境下电容式触控屏幕无法达成用指腹亲触以完成触点指令的条件限制。

电容式触控设计方案在生产线应用现场势必无法达到设计目的，而即便电阻式触屏可能在寿命、耗损、屏幕透明度等特性上略逊于电容式触控屏幕，但在工控自动化的图形化终端平台，还是以电阻式触屏为常见设计方案。

除了触控还必须追加手势控制！因为在生产现场的工控自动化应用触控屏幕，受限于需节省生产线的设备体积，将更多操作空间留给生产线的设计目标，使得具图形化操作界面的工控电脑，大多仅配置7~10寸的电阻触控屏幕，很少有低于7寸或高于10寸的设计方案。因为7寸可以搭载在4U的设备机架中，10寸电阻触控屏幕可搭载在机箱型设备来进行整合，而当触控屏幕受限于7~10寸时，能在小屏幕上以戴着手套的手指进行触控其实难度相当高，新的设计方案开始导入所谓的「手势」指令，来进行工控电脑更进阶的操作。