人机界面设计原则

1.以用户为中心的基本设计原则在系统的设计过程中，设计人员要抓住用户的特征，发现用户的需求。

在系统整个开发过程中要不断征求用户的意见，向用户咨询。

系统的设计决策要结合用户的工作和应用环境，必须理解用户对系统的要求。

最好的方法就是让真实的用户参与开发，这样开发人员就能正确地了解用户的需求和目标，系统就会更加成功。

2．顺序原则即按照处理事件顺序、访问查看顺序（如由整体到单项，由大到小，由上层到下层等）与控制工艺流程等设计监控管理和人机对话主界面及其二级界面。

3．功能原则即按照对象应用环境及场合具体使用功能要求，各种子系统控制类型、不同管理对象的同一界面并行处理要求和多项对话交互的同时性要求等，设计分功能区分多级菜单、分层提示信息和多项对话栏并举的窗口等的人机交互界面，从而使用户易于分辨和掌握交互界面的使用规律和特点，提高其友好性和易操作性。

4．一致性原则包括色彩的一致，操作区域一致，文字的一致。

即一方面界面颜色、形状、字体与国家、国际或行业通用标准相一致。

另一方面界面颜色、形状、字体自成一体，不同设备及其相同设计状态的颜色应保持一致。

界面细节美工设计的一致性使运行人员看界面时感到舒适，从而不分散他的注意力。

对于新运行人员，或紧急情况下处理问题的运行人员来说，一致性还能减少他们的操作失误。

5．频率原则即按照管理对象的对话交互频率高低设计人机界面的层次顺序和对话窗口莱单的显示位置等，提高监控和访问对话频率。

6．重要性原则即按照管理对象在控制系统中的重要性和全局性水平，设计人机界面的主次菜单和对话窗口的位置和突显性，从而有助于管理人员把握好控制系统的主次，实施好控制决策的顺序，实现最优调度和管理。

7．面向对象原则即按照操作人员的身份特征和工作性质，设计与之相适应和友好的人机界面。

根据其工作需要，宜以弹出式窗口显示提示、引导和帮助信息，从而提高用户的交互水平和效率。

人机交互界面，无论是面向现场控制器还是面向上位监控管理，两者是有密切内在联系的，他们监控和管理的现场设各对象是相同的，因此许多现场设备参数在他们之间是共享和相互传递的。

人机界面的标准化设计应是未来的发展方向，因为它确实体现了易憧、简单、实用的基木原则，充分表达了以人为本的设计理念。

各种工控组态软件和编程工具为制作精美的人机交互界面提供了强大的支持手段，系统越大越复杂越能体现其优越性。

组态软件人机界面设计步骤1.界面风格的设计控制台人机界面选用非标准Windows风格，以实现用户个性化的要求。

但考虑到大多数用户对于标准Windows系统较熟悉，在界面设计中尽量兼容标准Windows界面的特征。

因为位图按钮可在操作中实现高亮度、突起、凹陷等效果，使界面表现形式更灵活，同时可以方便用户对控件的识别。

但是，界面里使用的对话框、编辑框、组合框等都选用Windows标准控件，对话框中的按钮也使用标准按钮。

控件的大小和间距尽量符合Windows界面推荐值的要求。

界面默认窗体的颜色是亮灰色。

因为灰色调在不同的光照条件下容易被识别，且避免了色盲用户在使用窗体时带来的不便。

为了区分输入和输出，供用户输入的区域使用白色作为底色，能使用户容易看到这是窗体的活动区域；显示区域设为灰色（或窗体颜色），目的是告诉用户那是不可编辑区域。

窗体中所有的控件依据Windows界面设计标准采用左对齐的排列方式。

对于不同位置上多组控件，各组也是左对齐2．系统界面布局分析人机界面的布局设计根据人体工程学的要求应该实现简洁、平衡和风格一致。

典型的工控界面分为3部分：标题菜单部分、图形显示区以及按钮部分。

根据一致性原则，保证屏幕上所有对象，如窗口、按钮、莱单等风格的一致。

各级按钮的大小、凹凸效果和标注字体、字号都保持一致，按钮的颜色和界面底色保持一致。

3．打开界面的结构体系选择界面的概念取决于多个界面。

可将界面设计为循环，如果运行大量界面，必须设计一个合理的结构体系来打开界面。

选择简单而永久的结构以便操作员能够快速了解如何打开界面。

用户一次处理的信息量是有限的，所以大量信息堆积在屏幕上会影响界面的友好性。

为了在提供足够的信息量的同时保证界面的简明，在设计上采用了控件分级和分层的布置方式。

分级是指把控件按功能划分成多个组，每一组按照其逻辑关系细化成多个级别。

用一级按钮控制二级按钮的弹出和隐藏保证了界面的简洁。

分层是把不同级别的按钮纵向展开在不同的区域，区域之间有明显的分界线。

在使用某个按钮弹出下级按钮的同时对其他同级的按钮实现隐藏，使逻辑关系更清晰。

通常要由3个层面组成。

层面1是总览界面。

该层面要包含不同系统部分在系统所显示的信息，以及如何使这些系统部分协同工作。

层面2是过程界面。

该层面包含指定过程部分的详细信息，并显示哪个设备对象属于该过程部分。

该层面还显示了报警对应的设各对象。

层面3是详细界面。

该层面提供各个设备对象的信息，例如控制器、控制阀、控制电机等，并显示消息、状态和过程值。

如果合适的话，还包含与其他设备对象工作有关的信息。

电子电气4．文字的应用界面设计中常用字体有中文的宋体、楷体，英文的扭钔等，因为这些字体容易辨认、可读性好考虑到一致性，控制台软件界面所有的文本都选用中文宋体，文字的大小根据控件的尺寸选用了大小两种字号，使显示信息清晰并保证风格统一。

人体工程学要求界面的文本用语简洁，尽量用肯定句和主动语态，英文词语避免缩写。

控制台人机界面中应用的文本有两类：标注文本和交互文本。

标注文本是写在按钮等控件上，表示控件功能的文字，所以尽量使用了描述操作的动词如“设各操作”、“系统设置”等。

交互文本是人与计算机以及计算机与总控制台等系统交互信息所需要的文本，包括输人文本和输出文本。

交互文本使用的语句为了在简洁的同时表达清晰，尽量采用用户熟悉的句子和礼貌的表达方式如“请检查交流电压”、“系统警告装置锁定”。

对于信｀息量大的情况，采用上下滚动而不用左右滚屏，因为这样更符合人的操作习惯。

5.色彩的选择人机界面设计中色彩的选择也是非常重要的。

人眼对颜色的反应比对文字的反应要快，所以不同的信息用颜色来区别比用文字区别的效果要好。

不同色彩给人的生理和心理的感觉是不同的，所以色彩选择是否合理也会对操作者的工作效率产生影响。

在特定的区域，不同颜色的使用效果是不同的。

例如：前景颜色要鲜明一些使用户容易识别，而背景颜色要暗淡一些以避免对眼睛的刺激。

所以，红色、黄色、草绿色等耀眼的色彩不能应用于背景色。

蓝色和灰色是人眼不敏感的色彩，无论处在视觉的中间还是边缘位置，眼睛对它的敏感程度是相同的，作为人机界面的底色调是非常合适的。

但是在小区域内的蓝色就不容易感知，而红色和黄色则很醒目。

因此提示和警告等信息的标志宜采用红色、黄色。

电子电气使用颜色时应注意几点：（1）限制同时显示的颜色数一般同一界面不宜超过4或5种，可用不同层次及形状来配合颜色增加的变化。

（2）界面中活动对象颜色应鲜明，而非活动对象应暗淡，对象颜色应不同，前景色宜鲜艳一些，背景则应暗淡。

中性颜色（如浅灰色）往往是最好的背景颜色，浅色具有跳到面前的倾向，而黑色则使人感到退到了背景之中。

（3）避免不兼容的颜色放在一起（如黄与蓝，红与绿等），除非作对比时用。

6.图形和图标的使用图形和图标能形象地传达信息，这是文本信息达不到的效果。

控制台人机界面通过可视化技术将各种数据转换成图形、图像信息显示在图形区域。

选择图标时力求简单化、标准化，并优先选用已经创建并普遍被大众认可的标准化图形和图标。

工业控制组态软件图形系统设计1引言随着工业控制系统对用户操作界面提出了越来越高的要求，监控组态软件作为强大的软件平台工具，伴随着计算机技术和分布式控制系统的广泛应用而发展起来的，监控软件在自动控制系统中的地位如图1所示。

组态软件产品出现于上世纪80年代初，目前世界上的组态软件有近百种之多，国际上知名的工控组态软件有Intouch，FIX，Paragon，Cimplicity，RSView32等，但由于价格偏高，成套系统达几十万至几百万且界面西化，不能满足一些特殊要求，对于中小型企业来讲，许多功能用不上，造成极大的浪费，另外由于国外产品的实现细节是保密的，系统安全上受制于人，具有很大的安全隐患。

国产化的组态软件逐渐成为市场上的一支生力军，但总体上讲，由于资料来源缺乏，软件工程的组织薄弱等原因，使国产化组态软件的开放性、集成性、可靠性都有一定局限性。

本课题组以工业在线检测试验过程为背景，开发具有自身特色、专用型、实时性的组态软件。

我们的主要工作是在分析出DCS系统中工业数据采集和监控领域要解决的问题后，制定了监控组态软件的整体框架，在此基础上完成组态软件中比较重要的模块――图形组态系统的设计和实现，图形组态的设计实现分成动画连接组态模块，界面生成模块和数据文件管理模块三部分，另外围绕图形组态系统，进行与图形组态系统相关模块的开发和实现，其具体包括实时数据模块、历史数据库模块。

图1DCS控制系统结构图2监控组态软件设计2.1监控组态软件总体框架图2组态软件的结构图2.2监控组态软件实现过程把组态软件划分为下列四个部分：图形组态（界面）系统、实时数据库系统、通信及第三方程序接口组件、I/O设备驱动(其结构图如图2所示)，其中每一部分都可以进行独立开发。

课题组采用对象编程方式（OOP）进行图形界面设计，使画面精细，动画效果直观。

面向对象技术以基本对象模型为单位，将对象内部处理细节封装在模型内部，重视对象模块间的接口联系和对象与外部环境间的联系，能层次清晰地表示系统全局对象模型。

其主要特征概括为：抽象性、继承性、封装性和多态性。

在本软件中，把组态软件图形组态系统划分成动画连接组态模块，界面生成模块和数据文件管理模块三部分，各模块之间的关系如图3所示。

图3图形组态系统框图2.2.1图形生成模块的实现创建新的图元设置图元静态属性编辑典型图元建立图库引入COM组件处理绘图界面的闪烁2.2.2动画连接模块的实现动画连接组态模块完成图形的动画属性，与实时数据库中定义的变量建立相关性的连接关系，作为动画图形的驱动源。

动态属性与设备的I/O变量等相关，它反映图形大小、颜色、位置、可见度、闪烁性等状态的特征参数，随着表达式的值的变化而变化。

动画连接包括颜色连接、填充连接、位置与大小变化连接、图形连接、命令连接和可视连接六部分。

2.2.3脚本模块的实现设计人员可以利用自编的命令语言增强应用程序的灵活性。

命令语言解释命令语言为运行系统功能实现的模块相当于C语言编译器的一个子模块。

一个完整的编译过程包括词法分析、语法分析、语义分析、中间代码生成、代码优化和目标代码生成六个阶段。

而组态软件的命令语言解释模块只需要完成词法分析和语法分析的功能。

2.2.4趋势曲线模块的实现在组态软件中，有时要直观显示数据的变化趋势就需要用到趋势曲线。