Trong thiết kế hệ thống SCADA, để thiết kế một màn hỡnh HMI tốt phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố. Hiện nay, tất cả cỏc panel điều khiển hiện đại được hiển thị trực quan, nú cú thể được thiết kế bằng nhiều cỏch khỏc nhau vẫn đỏp ứng được cỏc yờu cầu, tuy nhiờn cho hiệu quả hoạt động khỏc nhau. Trong khi đú để thiết kế một màn hỡnh HMI với nhiều phần tử hiển thị trực quan, hai yếu tố chớnh luụn cần được xem xột đú là, (1) màn hỡnh phải cú khả năng tạo được sự chỳ ý lớn nhất của người vận hành và (2) thiết kế phải cho phộp một người khụng được đào tạo hoặc ớt kinh nghiệm vẫn cú thể vận hành được mỏy.
Trong phần này, chỳng ta tập trung vào một vài yếu tố cơ bản, quan trọng để thiết kế màn hỡnh HMI. Mục tiờu ở đõy là để cung cấp những hướng dẫn thiết kế để thực hiện một màn hỡnh HMI hiệu quả, sao cho vừa đơn giản, thõn thiện với người sử dụng nhưng cho phộp khai thỏc tối đa cỏc hoạt động của hệ thống.
5.1.1 Bố cục màn hỡnh
Việc bố trớ màn hỡnh thớch hợp là rất quan trọng. Như khi quan sỏt bất kỳ màn hỡnh thụng thường khỏc người vận hành sẽ quột màn hỡnh HMI bắt đầu từ gúc trờn bờn trỏi sang phải và từ trờn xuống dưới màn hỡnh. Vỡ vậy, cỏc đối tượng quan trọng của một hệ thống phải nằm trong khu vực của trang màn hỡnh mà dễ dàng tạo được sự chỳ ý của người vận hành. Cỏc phần tử bỏo động nờn được đặt trờn đầu của trang. Cỏc đối tượng hỡnh ảnh đồ họa nờn được đặt ở giữa bờn trỏi với cỏc đối tượng dữ liệu đặt ở bờn phải của màn hỡnh. Cỏc nỳt khởi động, dừng hoặc cỏc nỳt điều khiển khỏc được đặt ở phớa dưới bờn trỏi và nỳt điều hướng được đặt ở phớa dưới bờn phải của màn hỡnh. Tất cả cỏc đối tượng cần được đỏnh dấu bằng đường viền màu đen.
5.1.2 Cỏc vấn đề về màu sắc
Trước khi thiết kế một màn hỡnh HMI, một vấn đề rất quan trọng đem lại hiệu quả với project đú là người thiết kế phải cú một sự hiểu biết rất tốt về cỏch lựa chọn màu sắc như thế nào . Màu sắc là một cụng cụ rất mạnh giỳp vận hành viờn tăng khả năng quan sỏt đối với cỏc đối tượng quan trọng, đồng thời nú cũng cú thể gõy nguy hiểm trong hoạt động nếu sử dụng sai. Màu quỏ nhạt đối với cỏc nỳt, biểu tượng cho trường hợp khẩn cấp, sẽ khụng thu hỳt được sự chỳ ý của vận hành viờn. Màu sắc sặc sỡ cho nhiều loại đối tượng sẽgõy ra tỡnh trạng lộn xộn hoặc quỏ tải thụng tin.Vỡ vậy,
việc chọn đỳng màu cho nền, nỳt điều khiển, bỏo động, văn bản và cỏc đối tượng khỏc là rất quan trọng cho thiết kế HMI.
a) Màu nền
Cỏc màu cơ bản (đỏ, xanh lỏ cõy, xanh dương) khụng bao giờ được sử dụng làm màu nền trong một HMI. Mặc dự màu đen và màu trắng tạo sự tương phản màu sắc tốt nhưng sử dụng những màu nền này làm cho màn hỡnh nhỡn bị chúi. Vỡ vậy, đõy cũng khụng phải là lựa chọn đỳng đắn làm màu nền màn hỡnh. Đối với một nền màn hỡnh HMI, nú luụn được khuyến khớch sử dụng màu xanh sang, xỏm nhạt, và nõu sỏng vv Những màu này dễ dàng để cú cấp độ tương phản tốt hơn so với cỏc màu đỏ, vàng, xanh lỏ cõy, xanh vv khi sử dụng cho cỏc thành phần khỏc trong trang hiển thị.
Trong khi kết hợp với nhiều trang trong một màn hỡnh hiển thị , cỏch hợp lý nhất là tạo ra độ búng cho mỗi trang khỏc nhau để người khai thỏc cú thể xỏc định được cỏc trang khỏc nhau nhanh nhất ngay cả khi ở xa.
b) Hiển thị màu sắc cho cỏc đối tượng
Theo tiờu chuẩn thiết kế SCADA / HMI, cú một vài màu sắc đặc biệt sau đõy nờn được sử dụng để biểu diễn những hoạt động nhất định.
Đỏ = Dừng lại, cấm, nguy hiểm . Vàng = Cảnh bỏo, Cẩn thận. Xanh lỏ cõy = An toàn.
Xanh đậm = Hành động bắt buộc .
Như vậy trong thiết kế HMI màu sắc cho cỏc nỳt trờn màn hỡnh thường là 3 màu cơ bản: đỏ, xanh và xanh da trời; hoặc màu thứ sinh (do hai màu cơ bản trộn vào tạo ra). Mặt khỏc những màu tối khụng nờn sử dụng cho những hỡnh khối lớn bởi vỡ nú cú thể tạo ra lưu ảnh trờn vừng mạc.
5.1.3 Cỏc vấn đề vềhỡnh ảnh và đồ họa
Khi thiết kế HMI với ý tưởng mụ tả gần nhất với hoạt động thật của hệ thống đồng thời tạo nờn một sản phẩm sống động những người ớt kinh nghiệm thường bao giờ cũng tạo ra cỏc đối tượng nhấp nhỏy, chuyển động, như làm quay mỏy bơm hoặc di chuyển băng tải hoặc những hỡnh ảnh 3D với màu sắc sặc sỡ. Tuy nhiờn đõy khụng phải là những màn hỡnh HMI cú tớnh hiệu quả cao trong vận hành bởi vỡ những hiệu ứng đú thường làm mất đi sự tập trung của người điều khiển. Một màn hỡnh HMI luụn cần phải cú một nền màu xỏm và nờn hạn chế sử dụng hỡnh ảnh động.
Điều quan trọng nhất khi thiết kế HMI, là phải thiết kế được một giao diện sao cho thể hiện toàn bộ quy trỡnh hoạt động.. Điều này giỳp cho cỏc người vận hành dễ hỡnh dung kế hoạch và xỏc định vị trớ của cỏc phộp đo. Một HMI tốt nờn được thực hiện bằng mụ tả quỏ trỡnh lưu hoạt động tĩnh và phải hạn chế việc sử dụng màu sắc. Hỡnh dưới đõy cho thấy một màn hỡnh HMI khụng tốt và một màn hỡnh HMI tốt.
a b
Hỡnh 5.1: Màn hỡnh cú bố cục hỡnh ảnhkhụng tốt (a) vàtốt (b)
5.1.4 Trỡnh bày văn bản
Text chớnh là cỏch truyền tải thụng tin hiệu quả nhất tới vận hành viờn.
a) Chọn phụng chữ
Cú hàng trăm loại phụng chữ, nhưng ta chỉ nờn chọn một vài loại phụng chữ phự hợp. Nờn chọn cỏc loại phụng chữ thụng dụng mà nhiều mỏy tớnh, panel đều hỗ trợ như Arial, Helvetica, System… Nếu thiết kế HMI trờn hệ điều hành Windows và sử dụng phụng chữ khụng thụng dụng thỡ khi ta tải kết quả thiết kế từ mỏy này sang mỏy khỏc cú thể sẽ xảy ra hiện tượng lỗi font khụng mong muốn.
b) Chọn cỡ chữ.
Vận hành viờn phải đọc được thụng tin trờn HMI dự cú cỏch màn hỡnh vài một. Cỏc chữ cho tiờu đề và nhón nờn lớn hơn cỏc chữ sử dụng cho cỏc nỳt bấm và bỏo động. Nhưng quỏ nhiều sự thay đổi trong kớch thước chữ cú thể làm cho màn hỡnh hiển thị lộn xộn và dễ gõy nhầm lẫn cho cỏc người vận hành. Phụng chữ Arial với cỡ 16 là phự hợp nhất cho những loại chữ thụng thường. Đối với tiờu đề nờn tăng lờn 2 cỡ. Nờn sử dụng 1 loại phụng chữ đồng nhất và khụng nờn sử dụng quỏ 3 cỡ phụng chữ. Trong trường hợp cần miờu tả chi tiết ứng dụng bằng text, nờn sử dụng pop-up.
Trỏnh sử dụng quỏ nhiều chữ in hoa vỡ nú cú thể gõy khú đọc và nhức mắt,đặc biệt khụng nờn sử dụng gạch chõn. Chữ in hoa chỉ nờn sử dụng cho tiờu đề lớn. Cũn cỏc đoạn text chỉ nờn dựng chữ thường.
5.1.5 Giỏ trị dữ liệu
Nờn nhúm text, và giỏ trị dữ liệu vào cựng khu vực trờn màn hỡnh. Nếu đặt giỏ trị dữ liệu tựy tiện cạnh cỏc ảnh/biểu tượng sẽ gõy khú quan sỏt. Nếu muốn người sử dụng so sỏnh dữ liệu, thỡ nờn nhúm chỳng vào một bảng. Nếu cú nhiều bảng cú loại dữ
liệu giống nhau vớ dụ như nhiệt độ, ỏp suất, tốc độ, thỡ ta bố trớ chỳng sao cho dễ tỡm kiếm và theo dừi.
5.1.6 Cảnh bỏo và thụng tin sự kiện
Cảnh bỏo và thụng tin sự kiện là một phần quan trọng trong việc thiết kế màn hỡnh HMI vỡ nú cho phộp người vận hành xỏc định được cỏc hoạt động hệ thống và trỏnh tỡnh huống phỏt sinh nguy hại cú thể xảy ra quỏ trỡnh hoạt động.
Cảnh bỏo xem xột những thay đổi trong một quỏ trỡnh hoạt động hoặc trong hệ thống điều khiển của nú (vớ dụ cỏc tỏc động, thay đổi cấu hỡnh vv) và những cỏi này cần phải được ghi lại. Khi thiết kế một màn hỡnh HMI, cảnh bỏo được chia thành những loại như sau:
1. Thụng bỏo: Khụng cú hành động cần thiết, vớ dụ Hệ thống dừng vào 10:00 am. 2. Cảnh bỏo: Quỏ trỡnh hoạt động cú thể "Dừng" hoặc cú thể được bỏo "Hư hỏng" nếu khụng cú hành động khắc phục., vớ dụ Chai khụng được đặt đỳng hướng.
3. Ngăn chặn: Bộ điều khiển đưa ra một tỏc động chống lại bất kỳ điều kiện nguy hiểm để bảo vệ và tiếp tục được ngăn chặn cho đến khi nguyờn nhõn được xúa bỏ.
Khụng nờn chỉ sử dụng màu sắc để hiển thị cảnh bỏo mà nờn kết hợp với hỡnh ảnh, hoặc trong trường hợp quan trọng ta kết hợp với cả õm thanh.
Hiển thị cảnh bỏo bằng hỡnh ảnh gồm thay đổi kớch cỡ nỳt/biểu tượng, thay đổi vị trớ hiển thị, xuất hiện text hoặc vật nếu cú cảnh bỏo. Hiển thị õm thanh là phương phỏp rất hữu ớch, đặc biệt nếu hệ thống được trang bị những õm vực cao thấp khỏc nhau. Âm vực truyền tải mức độ khẩn cấp của cỏc trường hợp cảnh bỏo.
Dự chọn hỡnh thức thể hiện cảnh bỏo nào đi nữa thỡ cỏc biểu tượng này cần được đặt những nơi dễ quan sỏt nhất. Một vị trớ thường được sử dụng đú là trờn đầu màn hỡnh.
5.1.7 Điều hướng và điều khiển
a) Điều hướng
Để giỏm sỏt cỏc màn hỡnh, vận hành viờn phải chuyển từ trang này sang trang khỏc dễ dàng và nhanh chúng. Với sự phổ biến của Microsoft Windows, thiết bị điều khiển chớnh cho vận hành viờn là chuột và bàn phớm. Bờn cạnh đú, màn hỡnh cảm ứng đang được ưa chuộng.
Dự đú là cụng cụ nào đi nữa thỡ cỏc “điểm núng” trờn màn hỡnh cũng phải rừ ràng và đủ lớn để cú thể kớch chuột dễ dàng. Cú hai cỏch thường được dựng để hiển thị “điểm núng”, đú là sử dụng nỳt ấn và hỡnh ảnh. Với cỏch sử dụng hỡnh ảnh, khi vận hành viờn “di chuột” qua khu vực hỡnh ảnh, thỡ nú sẽ hiện ra một màn hỡnh chi tiết.
Sự điều hướng giữa cỏc màn hỡnh nờn được thiết kế đơn giản, rừ ràng và thuận tiện. Cú thể thiết kế theo kiểu cấu trỳc hỡnh cõy. Giữa cỏc bước chuyển tiếp nờn đặt nỳt
147
“Next step” ở phớa dưới bờn phải màn hỡnh. Tất cả cỏc trang trong màn hỡnh nờn bố trớ nỳt “Overview” — tương đương nỳt “Trang chủ” trong cỏc trỡnh duyệt web. Nỳt này nờn đặt vị trớ dễ quan sỏt và tại cựng một vị trớ ở cỏc trang khỏc nhau. Nếu người sử dụng cú nhu cầu chuyển đổi giữa cỏc trang liờn tục trong quỏ trỡnh sử dụng, nờn đặt cỏc nỳt như “Next page” ở cựng một vị trớ giỳp họ dễ dàng click hơn mà khụng phải di chuột nhiều.
b) Điều khiển.
Đối với cỏc nỳt điều khiển, nờn cú pop-up như kiểu “Khởi động bơm cấp liệu - OK or Cancel” nhằm trỏnh sai sút vụ tỡnh, và giỳp những nhõn viờn mới tiếp cận hệ thống mà khụng lo sợ gõy thiệt hại hay hỏng húc cho nhà mỏy.