淺談觸摸屏在工業(yè)自動化中的應(yīng)用

王春暉 王 建

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,觸摸屏作為一種最新的電腦輸入設(shè)備,成為目前最簡單、方便、自然的一種人機(jī)交互方式。它賦予了多媒體以嶄新的面貌,是極富吸引力的全新多媒體人機(jī)交換結(jié)果設(shè)備。筆者認(rèn)為,當(dāng)前急需普及觸摸屏技術(shù),以適應(yīng)自動控制技術(shù)的發(fā)展需要。

一、觸摸屏的基本知識

1.觸摸屏的用途

觸摸屏在我國的應(yīng)用范圍非常廣闊,主要應(yīng)用于公共信息的查詢,以及辦公、工業(yè)自動化控制、軍事指揮、電子游戲、點(diǎn)歌點(diǎn)菜、多媒體教學(xué)、銀行及通訊手機(jī)等。觸摸屏不僅適用于多媒體信息查詢,而且具有堅(jiān)固耐用、響應(yīng)速度快、節(jié)省空間、易于交流等許多優(yōu)點(diǎn)。

2.觸摸屏的特點(diǎn)

(1)操作簡單。利用這種技術(shù),用戶只要用手指輕輕地碰觸顯示屏上的圖符或文字,就能實(shí)現(xiàn)對主機(jī)的操作,從而使人機(jī)交互更為直截了當(dāng)。這種技術(shù)大大方便了那些不懂計(jì)算機(jī)操作的用戶。

(2)界面友好。使用者即使沒有計(jì)算機(jī)專業(yè)知識,根據(jù)評模上指示的信息、指令,也可進(jìn)行操作。

(3)信息豐富。存儲信息種類豐富,包括文字、聲音、圖形、圖像等。信息存儲量幾乎不受限制,任何復(fù)雜的數(shù)據(jù)信息,都可納入多媒體系統(tǒng)。

(4)安全可靠。觸摸屏可長時(shí)間連續(xù)運(yùn)行,系統(tǒng)穩(wěn)定可靠,正常操作不會出現(xiàn)錯(cuò)誤和死機(jī),易于維護(hù)。

(5)擴(kuò)充性好。觸摸屏具有良好的擴(kuò)充性,可隨時(shí)增加系統(tǒng)內(nèi)容和數(shù)據(jù),并為系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行、多數(shù)據(jù)庫的操作提供方便。

(6)動態(tài)聯(lián)網(wǎng)。根據(jù)用戶需要,可與各種局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)連接。

3.觸摸屏的組成

觸摸屏由觸摸檢測部件和觸摸屏控制器組成。觸摸檢測部件安裝在顯示器屏幕前面,用于檢測用戶的觸摸位置,接受后送往觸摸屏控制器;而觸摸屏控制器的主要作用是從觸摸點(diǎn)檢測裝置上接收觸摸信息,并將它轉(zhuǎn)換成觸點(diǎn)坐標(biāo),再送給CPU,它同時(shí)接收CPU發(fā)來的命令并加以執(zhí)行。

4.觸摸屏的工作原理

為使操作方便,人們用觸摸屏來代替鼠標(biāo)、鍵盤和控制屏上的開關(guān)、按鈕。工作時(shí),用戶必須首先用手指或其他物體觸摸安裝在顯示器前端的觸摸屏,然后系統(tǒng)根據(jù)手指觸摸的圖標(biāo)或菜單的位置來定位選擇信息輸入。當(dāng)人們觸摸觸摸屏?xí)r,所觸摸的位置就會被觸摸屏檢測出來形成坐標(biāo)值。觸摸屏的位置坐標(biāo)是絕對坐標(biāo),一般以屏幕的左上角為原點(diǎn)。

5.觸摸屏的種類

按照觸摸屏的工作原理和傳輸信息的介質(zhì),把觸摸屏分為4種:電阻式觸摸屏、電容觸摸屏、紅外線觸摸屏和表面聲波觸摸屏。每一種觸摸屏都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)以及使用場合。

6.對觸摸屏的技術(shù)要求

(1)透明。它直接關(guān)系到觸摸屏的視覺效果,很多觸摸屏都是由多層復(fù)合薄膜制成的,其總體視覺效果技術(shù)指標(biāo)應(yīng)該包括四個(gè)方面:透明度、色彩失真度、反光性和清晰度。

(2)絕對坐標(biāo)系統(tǒng)。觸摸屏是絕對坐標(biāo)系統(tǒng),與鼠標(biāo)這類相對定位坐標(biāo)系統(tǒng)具有本質(zhì)區(qū)別,確定位置不僅具有直觀性,而且更具準(zhǔn)確性。絕對坐標(biāo)系統(tǒng)的特點(diǎn)是每一次定位坐標(biāo)與上一次定位坐標(biāo)沒有關(guān)系,因而沒有積累誤差。

(3)檢測觸摸并定位。各種觸摸技術(shù)都是依靠各自的傳感器來工作的,甚至有的觸摸屏本身就是一套傳感器。各自的定位原理和各自所用的傳感器決定了觸摸屏的反應(yīng)速度、可靠性、穩(wěn)定性和壽命。

二、觸摸屏在工業(yè)自動化中的應(yīng)用

可編程終端應(yīng)用最早的場所主要是工業(yè)現(xiàn)場,它是一種與PLC進(jìn)行人機(jī)交互的終端設(shè)備。帶有觸摸功能的可編程終端稱為觸摸屏。觸摸屏在工業(yè)現(xiàn)場主要具有以下功能:

1.顯示和狀態(tài)監(jiān)視功能

它可以用來現(xiàn)實(shí)各種信息,如工業(yè)控制系統(tǒng)或設(shè)備的工作狀態(tài)。觸摸屏可以通過燈、實(shí)物圖形等方式來顯示各開關(guān)量的狀態(tài);也可以通過液位計(jì)、折線圖或趨勢圖等方式來顯示溫度、壓力、流量等過程量的狀態(tài);還可通過儀表圖形、數(shù)字等方式來顯示電流、電壓等現(xiàn)場參數(shù)的數(shù)據(jù)。

2.實(shí)時(shí)報(bào)警功能

當(dāng)現(xiàn)場和設(shè)備出現(xiàn)問題、故障,或者控制系統(tǒng)發(fā)生錯(cuò)誤時(shí),觸摸屏可以顯示,發(fā)出報(bào)警聲提示操作者,并給出多種處理方案,以便操作者進(jìn)行選擇,正確處理問題;也可按預(yù)定方案,通報(bào)給執(zhí)行機(jī)構(gòu),進(jìn)行適當(dāng)處理。

3.數(shù)字輸入功能

使用數(shù)字輸入功能,輸入控制系統(tǒng)所需要的參數(shù),如PID的各種參數(shù)等。

4.控制功能

利用按鈕等功能元素,可通過PLC對開關(guān)量進(jìn)行控制,并可在多個(gè)控制面板之間進(jìn)行切換。觸摸屏可以運(yùn)行用戶設(shè)計(jì)的各種控制界面,并且可以使用界面上的各種觸摸開關(guān)作為上位機(jī)的輸入。控制界面的個(gè)數(shù)以及界面的布置是根據(jù)用戶需要進(jìn)行設(shè)計(jì)的。觸摸屏越來越多地代替了控制面板開關(guān)。

(作者單位:王春暉,河南醫(yī)藥技師學(xué)院;

王建,河南省開封市技師學(xué)院)