【文章內(nèi)容簡介】 于沒有原點(diǎn)，電容屏的漂移是累積的，在工作現(xiàn)場也經(jīng)常需要校準(zhǔn)。電容觸摸屏最外面的矽土保護(hù)玻璃防刮擦性很好，但是怕指甲或硬物的敲擊，敲出一個(gè)小洞就會(huì)傷及夾層 ITO，不管是傷及夾層 ITO 還是安裝運(yùn)輸過程中傷及內(nèi)表面 ITO 層，電容屏就不能正常工作了。 4．表面聲波觸摸屏 表面聲波觸摸屏的觸摸屏部分可以是一塊平面、球面或是柱面的玻璃平板，安裝在 CRT、 LED、 LCD 或是等離子顯示器屏幕的前面。這塊玻璃平板只是一塊純粹的強(qiáng)化玻璃，區(qū)別于別類觸摸屏技術(shù)是沒有任何貼膜和覆蓋 層。玻璃屏的左上角和右下角各固定了豎直和水平方向的超聲波發(fā)射換能器，右上角則固定了兩個(gè)相應(yīng)的超聲波接收換能器。玻璃屏的四個(gè)周邊則刻有 45176。 角由疏到密間隔非常精密的反射條紋。 發(fā)射換能器把控制器通過觸摸屏電纜送來的電信號(hào)轉(zhuǎn)化為聲波能量向左方表面?zhèn)鬟f，然后由玻璃板下邊的一組精密反射條紋把聲波能量反射成向上的均勻面?zhèn)鬟f，聲波能量經(jīng)過屏體表面，再由上邊的反射條紋聚成向右的線傳播給 X軸的接收換能器，接收換能器將返回的表面聲波能量變?yōu)殡娦盘?hào)。 當(dāng)發(fā)射換能器發(fā)射一個(gè)窄脈沖后，聲波能量歷經(jīng)不同途徑到達(dá)接收換能器，走最右邊 的最早到達(dá)，走最左邊的最晚到達(dá)，早到達(dá)的和晚到達(dá)的這些聲波能量疊加成一個(gè)較寬的波形信號(hào)，不難看出，接收信號(hào)集合了所有在 X 軸方向歷經(jīng)長四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 11 短不同路徑回歸的聲波能量，它們在 Y 軸走過的路程是相同的，但在 X 軸上，最遠(yuǎn)的比最近的多走了兩倍 X 軸最大距離。因此這個(gè)波形信號(hào)的時(shí)間軸反映各原始波形疊加前的位置，也就是 X 軸坐標(biāo)。 發(fā)射信號(hào)與接收信號(hào)波形在沒有觸摸的時(shí)候，接收信號(hào)的波形與參照波形完全一樣。當(dāng)手指或其它能夠吸收或阻擋聲波能量的物體觸摸屏幕時(shí)， X 軸途經(jīng)手指部位向上走的聲波能量被部分吸收，反應(yīng)在接收波形上即某一時(shí)刻位置上波 形有一個(gè)衰減缺口。 接收波形對(duì)應(yīng)手指擋住部位信號(hào)衰減了一個(gè)缺口，計(jì)算缺口位置即得觸摸坐標(biāo)控制器分析到接收信號(hào)的衰減并由缺口的位置判定 X 坐標(biāo)。之后 Y 軸同樣的過程判定出觸摸點(diǎn)的 Y 坐標(biāo)。除了一般觸摸屏都能響應(yīng)的 X、 Y坐標(biāo)外，表面聲波觸摸屏還響應(yīng)第三軸 Z 軸坐標(biāo)，也就是能感知用戶觸摸壓力大小值。其原理是由接收信號(hào)衰減處的衰減量計(jì)算得到。三軸一旦確定，控制器就把它們傳給主機(jī)。 表面聲波觸摸屏一個(gè)特點(diǎn)是抗暴，因?yàn)楸砻媛暡ㄓ|摸屏的工作面是一層看不見、打不壞的聲波能量，觸摸屏的基層玻璃沒有任何夾層和結(jié)構(gòu)應(yīng)力（表面聲波觸摸屏可 以發(fā)展到直接做在 CRT 表面從而沒有任何 屏幕 ），因此非?？贡┝κ褂茫m合公共場所。 表面聲波第二個(gè)特點(diǎn)反應(yīng)速度快，是所有觸摸屏中反應(yīng)速度最快的，使用時(shí)感覺很順暢。 表面聲波第三個(gè)特點(diǎn)是性能穩(wěn)定，因?yàn)楸砻媛暡夹g(shù)原理穩(wěn)定，而表面聲波觸摸屏的控制器靠測量衰減時(shí)刻在時(shí)間軸上的位置來計(jì)算觸摸位置，所以表面聲波觸摸屏非常穩(wěn)定，精度也非常高，目前表面聲波技術(shù)觸摸屏的精度通常是40964096256 級(jí)力度。 表面聲波觸摸屏的第四個(gè)特點(diǎn)是控制卡能知道什么是塵土和水滴，什么是手指，有多少在觸摸。因?yàn)椋何覀兊氖种赣|摸在 40964096256 級(jí)力度的精度下，每秒 48 次的觸摸數(shù)據(jù)不可能是紋絲不變的，而塵土或水滴就一點(diǎn)都不變，控制器發(fā)現(xiàn)一個(gè) 觸摸 出現(xiàn)后紋絲不變超過三秒鐘即自動(dòng)識(shí)別為干擾物。 表面聲波觸摸屏第五個(gè)特點(diǎn)是它具有第三軸 Z 軸，也就是壓力軸響應(yīng)，這是因?yàn)橛脩粲|摸屏幕的力量越大，接收信號(hào)波形上的衰減缺口也就越寬越深。目前在所有觸摸屏中只有聲波觸摸屏具有能感知觸摸壓力這個(gè)性能，有了這個(gè)功能，每個(gè)觸摸點(diǎn)就不僅僅是有觸摸和無觸摸的兩個(gè)簡單狀態(tài)，而是成為能感知力的一第 4章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 12 個(gè)模擬量值的開關(guān)了。這個(gè)功能非常有用，比如在多媒體信息查詢軟件 中，一個(gè)按鈕就能控制動(dòng)畫或者影像的播放速度。 表面聲波觸摸屏的缺點(diǎn)是觸摸屏表面的灰塵和水滴也阻擋表面聲波的傳遞，雖然聰明的控制卡能分辨出來，但塵土積累到一定程度，信號(hào)也就衰減得非常厲害，此時(shí)表面聲波觸摸屏變得遲鈍甚至不工作，因此，表面聲波觸摸屏一方面推出防塵型觸摸屏，一方面建議別忘了每年定期清潔觸摸屏。 5．近場成像觸摸屏 近場成像 (NFI, Near Field Imaging)觸摸屏的傳感機(jī)構(gòu)是中間有一層透明金屬氧化物導(dǎo)電涂層的兩塊層壓玻璃。在導(dǎo)電涂層上施加一個(gè)交流信號(hào)，從而在屏幕表面形成一個(gè)靜電場。當(dāng) 有手指（帶不帶手套均可）或其他導(dǎo)體接觸到傳感器的時(shí)候，靜電場就會(huì)受到干擾。而與之配套的影像處理控制器可以探測到這個(gè)干擾信號(hào)及其位置并把相應(yīng)的坐標(biāo)參數(shù)傳給操作系統(tǒng)。 近場成像觸摸屏非常耐用，靈敏度很好，可以在要求非常苛刻的環(huán)境中使用，也比較適用于無人值守的公眾場合，但其不足之處是價(jià)格比較貴。 觸摸屏的特點(diǎn) 觸摸屏用專用的畫面制作軟件生成畫面。畫面的生成是可視化的，不需要用戶編程。在畫面中用文字或圖形動(dòng)態(tài)地顯示 PLC 中開關(guān)量狀態(tài)和數(shù)字量的數(shù)值，還可以實(shí)現(xiàn)某些動(dòng)畫功能。通過各種輸入方式，將操作人員 的開關(guān)量命令和數(shù)字傳送到 PLC。 觸摸屏的按鍵在屏幕上的畫面中。每個(gè)畫面可以設(shè)置不同大小和個(gè)數(shù)的按鍵，每個(gè)按鍵均可以設(shè)置明確的意義的文字或圖形提示。 用觸摸屏上軟元件代替硬件按鈕和指示燈等外部元件，可以節(jié)省 PLC 的輸入點(diǎn)和輸出點(diǎn)。 觸摸屏的畫面制作軟件帶有豐富的圖庫。使用圖庫中的元件，可以方便地生成各種畫面。 為了實(shí)現(xiàn)觸摸屏與計(jì)算機(jī)或 PLC 之間的通信，只要對(duì)通信參數(shù)進(jìn)行簡單的設(shè)置，用戶不用編寫通信程序。在生成的畫面時(shí)將圖形對(duì)象與控制器中的存儲(chǔ)器地址聯(lián)系起來，就可以實(shí)現(xiàn) PLC 與觸摸屏之間的通信 [12]。 觸摸屏的選型及畫面設(shè)計(jì) 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 13 觸摸屏選用 西門子 OP77B 6AV66410CA010AX0 型觸摸屏 圖形操作終端 ,它是基于 PLC 的軟硬一體人機(jī)界面 ,能以圖形界面方式實(shí)現(xiàn)各種工作狀態(tài)的顯示 ,并具有使用方便、人機(jī)對(duì)話界面友好、組態(tài)技術(shù)易掌握、與 PLC可進(jìn)行良好通信的功能。 西門子 OP77B 6AV66410CA010AX0 型觸摸屏含有兩個(gè)通信接口：RS232 接口； RS422接口，與 PLC通信（通過畫面實(shí)時(shí)監(jiān)控 PLC 的運(yùn)行）。 本文中的觸摸屏操作畫畫 是用 西門子 公司專用的畫面制作軟件 制作的。為了達(dá)到用觸摸屏操作畫面實(shí)時(shí)監(jiān)控 PLC 的運(yùn)行的目的，必須將操作畫面中的圖形對(duì)象與 PLC 中編程軟件聯(lián)系起來。觸摸屏操作畫面如圖 41所示。 由于缺乏觸摸屏，本文采用組態(tài)王軟件進(jìn)行仿真。 打開組態(tài)王軟件，新建項(xiàng)目，見圖 41。 圖 41 新建項(xiàng)目 新建項(xiàng)目完成后，進(jìn)入組態(tài) 王軟件設(shè)置界面，見圖 42。 圖 42 組態(tài)王軟件界面 第 4 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 14 然后進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，雙擊圖 42 中的 COM2,將波特率改為 19200。見圖 43。 圖 43 參數(shù)設(shè)置 設(shè)置完參數(shù)后，進(jìn)行設(shè)備配置設(shè)置。雙擊圖 42 中新建圖標(biāo)，便出現(xiàn)下圖44。 圖 44 設(shè)備配置設(shè)置界面 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 15 選中圖 44中的 PLC，然后選擇西門子中的 S7200，選擇 PPI。見 圖 45。 圖 45 設(shè)備配置設(shè)置 設(shè)置完 后，見圖 46。 圖 46 設(shè)備配置設(shè)置完成 第 4 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 16 設(shè)備配置設(shè)置完成后，進(jìn)行變量設(shè)置。雙擊圖 42 中的數(shù)據(jù)詞典，出現(xiàn)下圖 47，逐一設(shè)置各參數(shù) 圖 47 變量設(shè)置 變量設(shè)置完成后，見下圖 48。 圖 48 變量設(shè)置完成 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 17 變量設(shè)置完成后，便可以進(jìn)行畫面制作。雙擊圖 42中的畫面，新建一個(gè)搶答器畫面，見圖 49。 圖 49 新建畫 面 然后進(jìn)行畫面制作，打開圖庫，找出相應(yīng)的元件進(jìn)行布局，添加文字注釋，便可完成畫面制作，見圖 410。 圖 410 觸摸屏操作畫面 第 4 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 18 操作畫面中的 2...8分別為八個(gè)搶答組的標(biāo)簽指示器，開始、復(fù)位和限時(shí)則為觸摸鍵。完成畫面制作后，還需要在元件中添加對(duì)應(yīng)的變量名。雙擊對(duì)應(yīng)的元件，出現(xiàn)下圖 411所示對(duì)話框，點(diǎn)變量名 后的？找出對(duì)應(yīng)的變量名。 圖 411 添加變量名 觸摸屏操作畫面制作完成后，再通過計(jì)算機(jī)的 RS232C 串行通信口將操作畫面下載到觸摸屏中。 PLC 的 選型及設(shè)計(jì) 現(xiàn)代社會(huì)要求制造業(yè)對(duì)市場要求作出迅速的反應(yīng)，生產(chǎn)小批量、多品種、多規(guī)格、低成本和高質(zhì)量的產(chǎn)品，為了滿足這一要求，生 產(chǎn)設(shè)備和自動(dòng)生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)必須具有極高的可靠性和靈活性， PLC正是順應(yīng)這一要求出現(xiàn)，它是以微處理器為基礎(chǔ)的通用工業(yè)控制裝置。 PLC 慨述 （ 1） PLC 的基本結(jié)構(gòu) PLC 主要由 CPU 模塊、輸入模塊、輸出模塊和編程器組成。 PLC 的特殊功能模塊用來完成某些特殊的任務(wù)。 CPU 模塊：主要由微處理器（ CPU 芯片）和存儲(chǔ)器組成。在 PLC 控制系統(tǒng)中， CPU 模塊相當(dāng)于人的大腦和心臟，它不斷地采集輸入信息，執(zhí)行用戶程序，刷新系統(tǒng)的輸出；存儲(chǔ)器用來儲(chǔ)存程序和數(shù)據(jù)。 I/O 模塊：輸入模塊和輸出模塊簡稱為 I/O 模塊，它相當(dāng)于人的眼、耳、四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 19 手、腳，是聯(lián)系外部現(xiàn)場設(shè)備和 CPU 模塊的橋梁。 編程器：用來生成用戶程序，并用來編輯、檢查、修改用戶程序，監(jiān)視用戶程序的執(zhí)行情況。 電源： PLC 使用 AC220V 電源或 DC24V 電源 [1]。 （ 2） PLC 的特點(diǎn)與應(yīng)用領(lǐng)域 一、 PLC 的特點(diǎn) 編程方法簡單易學(xué) 梯形圖是使用最多的 PLC 的編程語言，其電路符號(hào)和表達(dá)方式與繼電器電路原理圖相似，梯形圖語言形象直觀，易學(xué)易懂，熟悉繼電器電路圖的電氣技術(shù)人員只要花幾天時(shí)間就可以熟悉梯形圖語言，并用來編制用戶程序。 功能強(qiáng)，性能 價(jià)格比高 一臺(tái)小型 PLC 內(nèi)有成千上萬個(gè)可供用戶使用的的編程元件，有很強(qiáng)的功能，可以實(shí)現(xiàn)非常復(fù)雜的控制功能。與相同功能的繼電器控制系統(tǒng)相比，具有很高的性能價(jià)格比。 PLC 可以通過通信聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)分散控制、集中管理。 硬件配套齊全，用戶使用方便，適用性強(qiáng) PLC 產(chǎn)品已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、模塊化，配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用，用戶能靈活方便地進(jìn)行系統(tǒng)配置，組成不同功能、不同規(guī)模的系統(tǒng)。 可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) 傳統(tǒng)的的繼電器控制系統(tǒng)使用了大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器。由于觸點(diǎn)接觸不良，容易出現(xiàn)故障。 PLC用軟件代替大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器，外部僅剩下與輸入和輸出有關(guān)的少量硬件元件，因觸點(diǎn)接觸不良造成的故障大為減少。 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量少 PLC 用軟件功能編程使工作柜的設(shè)計(jì)、安裝、接線工作量大大減少。在現(xiàn)場的統(tǒng)調(diào)過程中發(fā)現(xiàn)的問題一般通過修改程序就可以解決，系統(tǒng)的調(diào)試時(shí)間比、繼電器少得多。 維修工作量小，維修方便 PLC 的故障率很低，且有完善的自診斷和顯示功能。 維修工作量小，維修方便 小型的 PLC 的體積僅相當(dāng)于幾個(gè)繼電器的大小，而且配線少得很，故可以節(jié)第 4 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 20 省大量的配線和附件，減少大量 的安裝接線工時(shí)，加上體積的縮小，可以節(jié)省大量的費(fèi)用。 二、 PLC 的應(yīng)用領(lǐng)域 數(shù)字量邏輯控制 PLC 用“與”、“或”、“非”等邏輯控制指令來實(shí)現(xiàn)觸點(diǎn)和電路的串、并聯(lián)，代替繼電器進(jìn)行組合邏輯控制、定時(shí)控制和順序邏輯控制。數(shù)字量邏輯控制可以用于單臺(tái)設(shè)備，也可以用于自動(dòng)化生產(chǎn)線。 運(yùn)動(dòng)控制 PLC 使用專用的運(yùn)動(dòng)控制模塊，對(duì)直線運(yùn)動(dòng)和圓周運(yùn)動(dòng)的位置、速度和加速度進(jìn)行控制，可以實(shí)現(xiàn)單軸、雙軸和多軸位置控制，是運(yùn)動(dòng)控制與順序控制有機(jī)地結(jié)合在一起。 閉環(huán)過程控制 過程控制是指對(duì)溫度、壓力、流量等連續(xù)變化的模擬量 的閉環(huán)控制。 數(shù)據(jù)處理 現(xiàn)代的 PLC 具有數(shù)學(xué)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送、轉(zhuǎn)換、排序和查表、為操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析和處理。 通信聯(lián)網(wǎng) PLC 的通信包括主機(jī)與遠(yuǎn)程 I/O 之間的通信、多臺(tái) PLC之間的通信、 PLC 與其他智能控制設(shè)備之間的通信。 PLC 與其他智能控制設(shè)備一起可以組成“集中管理、分散控制”的分布式控制系統(tǒng) [1]。 PLC 的功能指令 (1) 梯形圖中的網(wǎng)絡(luò)與指令 在梯形圖中，程序被劃分為網(wǎng)絡(luò) (Network)的獨(dú)立的段，一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中只能有一塊獨(dú)立電路。如果一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中有兩塊獨(dú)立電路，在 編譯時(shí)將會(huì)顯示“無效網(wǎng)絡(luò)或網(wǎng)絡(luò)太復(fù)雜無法編譯”。 梯形圖編輯器自動(dòng)給出了網(wǎng)絡(luò)的編號(hào)，能流只能從左到往右流動(dòng)，網(wǎng)絡(luò)中不能有斷路、開路和反方向的能流。允許以網(wǎng)絡(luò)為單位給梯形圖程序加注釋。 STL程序可以不使用網(wǎng)絡(luò)，但是只有將 STL 程序正