【文章內(nèi)容簡介】 積的，在工作現(xiàn)場也經(jīng)常需要校準。電容觸摸屏最外面的矽土保護玻璃防刮擦性很好，但是怕指甲或硬物的敲擊，敲出一個小洞就會傷及夾層 ITO，不管是傷及夾層 ITO 還是安裝運輸過程中傷及內(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相應(yīng)的超聲波接收換能器。玻璃屏的四個周邊則刻有 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)殡娦盘枴? 當發(fā)射換能器發(fā)射一個窄脈沖后，聲波能量歷經(jīng)不同途徑到達接收換能器，走最右邊的最早到達，走最左邊的最晚到達，早到達的和晚到達的這些聲波能量疊加成一個較寬的波形信號，不難看出，接收信號集合了所有在 X 軸方向歷經(jīng)長四川理工學院畢業(yè)設(shè)計 (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，最遠的比最近的多走了兩倍 X 軸最大距離。因此這個波形信號的時間軸反映各原始波形疊加前的位置，也就是 X軸坐標。 發(fā)射信號與接收信號波形在沒有觸摸的時候，接收信號的波形與參照波形完全一樣。當手指或其它能夠 吸收或阻擋聲波能量的物體觸摸屏幕時， 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刻位置上波形有一個衰減缺口。 接收波形對應(yīng)手指擋住部位信號衰減了一個缺口，計算缺口位置即得觸摸坐標控制器分析到接收信號的衰減并由缺口的位置判定 X 坐標。之后 Y 軸同樣的過程判定出觸摸點的 Y 坐標。除了一般觸摸屏都能響應(yīng)的 X、 Y坐標外，表面聲波觸摸屏還響應(yīng)第三軸 Z 軸坐標，也就是能感知用戶觸摸壓力大小值。其原理是由接收信號衰減處的衰減量計算得到。三軸一旦確定，控制器就把它們傳給主機。 表面聲波觸摸屏一個特點是抗暴， 因為表面聲波觸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 ），因此非常抗暴力使用，適合公共場所。 表面聲波第二個特點反應(yīng)速度快，是所有觸摸屏中反應(yīng)速度最快的，使用時感覺很順暢。 表面聲波第三個特點是性能穩(wěn)定，因為表面聲波技術(shù)原理穩(wěn)定，而表面聲波觸摸屏的控制器靠測量衰減時刻在時間軸上的位置來計算觸摸位置，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 級力 度。 表面聲波觸摸屏的第四個特點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。因為：我們的手指觸摸在 40964096256 級力度的精度下，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都不變，控制器發(fā)現(xiàn)一個 觸摸 出現(xiàn)后紋絲不變超過三秒鐘即自動識別為干擾物。 表面聲波觸摸屏第五個特點是它具有第三軸 Z 軸，也就是壓力軸響應(yīng)，這是因為用戶觸摸屏幕的力量越大，接收信號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性能，有了這個功能，每個觸摸點就不僅僅 是有觸摸和無觸摸的兩個簡單狀態(tài)，而是成為能感知力的一第 4章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 12 個模擬量值的開關(guān)了。這個功能非常有用，比如在多媒體信息查詢軟件中，一個按鈕就能控制動畫或者影像的播放速度。 表面聲波觸摸屏的缺點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，信號也就衰減得非常厲害，此時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 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)電涂層上施加一個交流信號，從而在屏幕表面形成一個靜電場。當有手指（帶不帶手套均可）或其他導(dǎo)體接觸到傳感器的時候，靜電場就會受到干擾。而與之配套的影像處理控制器可以探測到這個干擾信號及其位置并把相應(yīng)的坐標參數(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?？量痰沫h(huán)境中使用，也比較適用于無人值守的公眾場合，但其不足之處是價格比較貴。 觸摸屏的特點 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，還可以實現(xiàn)某些動畫功能。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。每個畫面可以設(shè)置不同大小和個數(shù)的按鍵，每個按鍵均可以設(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的輸入點和輸出點。 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。 為了實現(xiàn)觸摸屏與計算機或 PLC之間的通信，只要對通信參數(shù)進行簡單的設(shè)置 ，用戶不用編寫通信程序。在生成的畫面時將圖形對象與控制器中的存儲器地址聯(lián)系起來，就可以實現(xiàn) PLC與觸摸屏之間的通信 [12]。 觸摸屏的選型及畫面設(shè)計 四川理工學院畢業(yè)設(shè)計 (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 的軟硬一體人機界面 ,能以圖形界面方式實現(xiàn)各種工作狀態(tài)的顯示 ,并具有使用方便、人機對話界面友好、組態(tài)技術(shù)易掌握、與 PLC可進行良好通信的功能。 西門子 OP77B 6AV66410CA010AX0 型觸摸屏含有兩個通信接口：RS232接口； RS422 接口，與 PLC通信（通過畫面實時監(jiān)控 PLC的運行）。 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。為了達到用觸摸屏操作畫面實時監(jiān)控 PLC的運行的目的，必須將操作畫面中的圖形對象與 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)王軟件進行仿真。 打開組態(tài)王軟件，新建項目，見圖 41。 圖 41 新建項目 新建項目完成后，進入組態(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 14 然后進行參數(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，進行設(shè)備配置設(shè)置。雙擊圖 42 中新建圖標，便出現(xiàn)下圖44。 圖 44 設(shè)備配置設(shè)置界面 四川理工學院畢業(yè)設(shè)計 (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 16 設(shè)備配置設(shè)置完成后，進行變量設(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 四川理工學院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 17 變量設(shè)置完成后，便可以進行畫面制作。雙擊圖 42中的畫面，新建一個搶答器畫面，見圖 49。 圖 49 新建畫面 然后進行畫面制作，打開圖庫，找出相應(yīng)的元件進行布局，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 18 操作畫面中的 2...8分別為八個搶答組的標簽指示器，開始、復(fù)位和限 時則為觸摸鍵。完成畫面制作后，還需要在元件中添加對應(yīng)的變量名。雙擊對應(yīng)的元件，出現(xiàn)下圖 411所示對話框，點變量名后的？找出對應(yīng)的變量名。 圖 411 添加變量名 觸摸屏操作畫面制作完成后，再通過計算機的 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 現(xiàn)代社會要求制造業(yè)對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）和存儲器組成。在 PLC 控制系統(tǒng)中， CPU模塊相當于人的大腦和心臟，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；存儲器用來儲存程序和數(shù)據(jù)。 I/O模塊：輸入模塊和輸出模塊簡稱為 I/O模塊，它相當于人的眼、耳、四川理工學院畢業(yè)設(shè)計 (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 的特點與應(yīng)用領(lǐng)域 一、 PLC的特點 編程方法簡單易學 梯形圖是使用最多的 PLC的編程語言，其電路符號和表達方式與繼電器電路原理圖相似，梯形圖語言形象直觀， 易學易懂，熟悉繼電器電路圖的電氣技術(shù)人員只要花幾天時間就可以熟悉梯形圖語言，并用來編制用戶程序。 功能強，性能價格比高 一臺小型 PLC內(nèi)有成千上萬個可供用戶使用的的編程元件，有很強的功能，可以實現(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，具有很高的性能價格比。 PLC可以通過通信聯(lián)網(wǎng)，實現(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 PLC產(chǎn)品已經(jīng)標準化、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 傳統(tǒng)的的繼電器控制系統(tǒng)使用了大量的中間繼電器、時間繼電器。由于觸點接觸不良，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，因觸點接觸不良造成的故障大為減少。 系統(tǒng)的設(shè)計、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、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的體積僅相當于幾個繼電器的大小，而且配線少得很，故可以節(jié)第 4 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 20 省大量的配線和附件，減少大量的安裝接線工時，加上體積的縮小，可以節(jié)省大量的費用。 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現(xiàn)觸點和電路的串、并聯(lián)，代替繼電器進行組合邏輯控制、定時控制和順序邏輯控制。數(shù)字量邏輯控制可以用于單臺設(shè)備，也可以用于自動化生產(chǎn)線。 運動控制 PLC使用專用的運動控制模塊，對直線運動和圓周運動的位置、速度和加速度進行控制，可以實現(xiàn)單軸、雙軸和多軸位 置控制，是運動控制與順序控制有機地結(jié)合在一起。 閉環(huán)過程控制 過程控制是指對溫度、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)學運算、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的通信包括主機與遠程 I/O之間的通信、多臺 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)的獨立的段，一個網(wǎng)絡(luò)中只能有一塊獨立電路。如果一個網(wǎng)絡(luò)中有兩塊獨立電路，在編譯時將會顯示“無效網(wǎng)絡(luò)或網(wǎng)絡(luò)太復(fù)雜無法編譯”。 梯形圖編輯器自動給出了網(wǎng)絡(luò)的編號，能流只能從左到往右流動，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程序正確地劃分為網(wǎng)絡(luò)，才能將 STL程序轉(zhuǎn)換為梯形圖程序。 四川理工學院畢業(yè)設(shè)計 (論文 )