浅谈工业触摸屏的应用

浅谈工业触摸屏的应用

【摘要】工业触摸屏，是通过触摸式工业显示器把人和机器连为一体的智能化界面。它是替代传统控制按钮和指示灯的智能化操作显示终端。它可以用来设置参数，显示数据，监控设备状态，以曲线/动画等形式描绘自动化控制过程。更方便、快捷、表现力更强，并可简化为PLC的控制程序，功能强大的触摸屏创造了友好的人机界面。触摸屏作为一种特殊的计算机外设，它是目前最简单、方便、自然的一种人机交互方式。它赋予了多媒体以崭新的面貌，是极富吸引力的全新多媒体交互设备。

【关键词】工业触摸屏；安全性；信息交互

0.引言

工业触摸屏HMI是Human Machine Interface 的缩写，也叫“人机接口”。工业触摸屏（又称用户界面或使用者界面）是系统和用户之间进行交互和信息交换的媒介，它实现信息的内部形式与人类可以接受形式之间的转换。凡参与人机信息交流的领域都存在着工业触摸屏。工业触摸屏是实现操作人员同控制系统之间的对话以及其相互作用的一种专用的设备。传统控制系统中，PLC的输入信号通常是各按钮和传感器，输出信号则是各种执行元件与指示元件。该系统的缺点是：（1）硬件的结构和连线多，因此易出故障且维修不便；（2）缺少直观形象的画面显示；（3）硬件输入的设备多，操作繁琐，易出现失误操作的事故；（4）传统数值的输入方法多使用按键或是BCD码数字的拨轮开关并配合有关功能的指令进行输入，因此显然使用不便且回显的内容少，参数检查和修改很麻烦。工业级的人机界面能取代传统控制面板的多数功能，使用时节省PLC的I/O模板、按钮、数字设定以及指示灯等，还能立即显示所有重要信息。操作时只需要按控制元件即可实现对机器的操作。触摸屏画面可根据实际需要进行设计，不会引起失误操作。软件的编程可滞后于系统的配置，程序可改动，就算投产后也可更改程序，且硬件无需改变。

1.触摸屏的分类

根据触摸屏的工作原理，可分类为四大类，即电容式触摸屏、红外线式触摸屏、电阻式触摸屏、表面声波式触摸屏。

1.1电容式触摸屏

这种触摸屏是利用人体的电流感应进行工作的。该种触摸屏上贴有一层透明的薄膜层，它是种特殊的金属导电物质。人体电场、用户和薄膜层形成一个祸合电容，当人体手指触屏幕时，由人体手指与导电体之问形成的祸合电容即会改变，通过触摸屏的控制器检到触摸点的位置。电容式触摸屏的特点是反映速度极快，只要轻微地触摸，控制器就在3ms左右显示执行指令。

1.2红外线式触摸屏

这种触摸屏在显示屏外框四周有红外发射管与接收感测器，从而在X、Y方向上形成横竖交叉的红外线矩阵，当手指碰触显示屏某一点时，手指就会挡住经影响工业触摸屏的安全性主要因素。

人通过视觉和听觉可以从人机系统中获取信息，但是实现真正的交互还需要向机器发出指令，之一功能的实现一般靠控制器。控制器是将人的操控信号传递给机器，通过显示装置显示共同形成人机联系。控制装置的可靠性和安全性直接永祥工业触摸屏的系统安全。所以控制系统设计时要求能准确的、迅速的、安全的将人的指令发送给机器并实现操控。另外随着现代社会对人性化的要求人在操控设备时还更加追求舒适度，减少紧张和疲劳，因此控制器除了有操控机器的基本功能外还必须考虑到人的生理和心里因素，满足人的生理特点和心里习惯。

工业触摸屏是操作者和机电设备信息交换的接口，其安全性主要涉及人体特性、机器特性和环境因素的匹配协调，工业触摸屏的安全分析包含了人体工程、系统工程、安全工程、计算机、心理学等多个学科的有机集成。分析工业触摸屏的安全首先考虑的是机械控制中的主体人的因素。

2.HMI的组成及工作原理

人机界面产品由硬件和软件两部分组成，硬件部分包括处理器、显示单元、输入单元、通讯接口、数据存贮单元等，其中处理器的性能决定了HMI 产品的性能高低，是HMI的核心单元。根据HMI的产品等级不同，处理器可分别选用8位、16位、32位的处理器。HMI软件一般分为两部分，即运行于HMI硬件中的系统软件和运行于PC机Windows操作系统下的画面组态软件（如JB-HMI画面组态软件）。使用者都必须先使用HMI的画面组态软件制作“工程文件”，再通过PC机和HMI 产品的串行通讯口，把编制好的“工程文件”下载到HMI的处理器中运行。

3.触摸屏技术的应用

摸屏是通过外部物体接触面板上的按钮开关或参数设置来完成工艺流程的控制，面板上的操作内容可以人为的通过编程软件来进行编辑，同时可以把完成的工艺状态显示在触摸屏上，所以它既是一个输入设备，也是一个输出设备，其操作灵活，功能强大。PLC系统只需通过DP网络即可和触摸屏连接起来，减少了外部信号传输线路，实现了资源的有机整合。

4.结束语

随着社会的发展对工业触摸屏进行安全分析，越来越重视对人的因素的分析和认识，在工业生产中人的因素是变化的，相对于于机器，在人机环境系统中仍然难以建立或难以完整地建立起人与机械、环境的合理关系。我们不能孤立的、简单的、分割看待机器和操作者。当今人们对人机进行的安全分析、设计和评价，

都是受到其认识水平的局限和制约，这样的系统只能是在一定时间和条件下才是安全的，不可能有所谓的绝对安全，在人一机一环境系统中，安全分析是一个十分重要而又值得不断深入研究的项目。[科]

【参考文献】

[1]景国勋，张迪.于人机工程学的工业设备工业触摸屏安全分析[J].中原工学院学报，2012（1）.

[2]韩太龙，葛金凤.浅谈工业级人机界面在自动控制中的应用[J].科苑论坛，2006，（09）.

[3]刘伟.工业触摸屏设计[M].北京邮电大学出版社，2011（5）.