PLC與觸摸屏控制原理分析及其在工業(yè)中的應(yīng)用

一、PLC的定義

可編程序控制器(Programmable Logic Controller)簡稱PLC，其定義是：專門為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)。它采用一類可編程的存儲器，用于存儲用戶程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬量輸入，輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)和通信技術(shù)發(fā)展起來的一種通用的工業(yè)自動控制裝置。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和可編程序控制器的不斷發(fā)展，功能不斷增強(qiáng)，其定義也會發(fā)生變化。

二、PLC的結(jié)構(gòu)組成

可編程控制器實(shí)質(zhì)上是一種工業(yè)控制專用計(jì)算機(jī)，其系統(tǒng)的實(shí)際組成與微機(jī)基本相同，一般由以下五個(gè)部分組成：

1．中央處理器。進(jìn)行邏輯和數(shù)學(xué)運(yùn)算，控制整個(gè)系統(tǒng)，使之協(xié)調(diào)地工作；

2．存儲器。用于存放系統(tǒng)的監(jiān)控程序、用戶程序、邏輯變量和一些其他信息；

3．接口電路。它是PLC與現(xiàn)場設(shè)備以及外圍設(shè)備的聯(lián)系通道，如輸入／輸出接口、鍵盤／顯示接口、通信接口和擴(kuò)展接口，等等；

4．輸入，輸出電路。輸入電路用來對輸入信號進(jìn)行隔離和電平轉(zhuǎn)換；輸出電路用來對PLC的輸出結(jié)果進(jìn)行放大和電平轉(zhuǎn)換，驅(qū)動現(xiàn)場設(shè)備；

5．電源。包括系統(tǒng)電源、備用電源和掉電保護(hù)電源等。

三、PLC的工作原理

PLC采用了一種不同于一般微型計(jì)算機(jī)的運(yùn)行方式——掃描技術(shù)。當(dāng)PLC投入運(yùn)行后，其工作是以循環(huán)掃描的方式來完成的，一般分為3個(gè)階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新3個(gè)階段。完成上述3個(gè)階段稱作一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運(yùn)行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述3個(gè)階段，一個(gè)周期所用時(shí)間為：T=(讀入時(shí)間*輸入點(diǎn)數(shù))+(運(yùn)算速度*程序步數(shù))+(輸出時(shí)間*輸出點(diǎn)數(shù))+自診斷時(shí)間 四、觸摸屏技術(shù)在PLC中的應(yīng)用

用戶需要設(shè)定的量為電壓，頻率的目標(biāo)值，這是利用撥碼開關(guān)數(shù)字設(shè)定輸入?yún)^(qū)達(dá)到這一目的的。用戶可直接在撥碼開關(guān)上進(jìn)行增減操作以得到需要的目標(biāo)值。在撥碼開關(guān)上設(shè)定之后，點(diǎn)擊“確定”按鈕，該數(shù)值送入PLC目標(biāo)值保存單元，點(diǎn)擊“取消”按鈕、則維持原數(shù)值不變、數(shù)值的倍數(shù)、精度以及該數(shù)值在PLC內(nèi)在單元中的地址都是在撥碼開關(guān)的屬性中設(shè)置的。

根據(jù)工作原理，觸摸屏可以分位紅外感應(yīng)式、聲表面波式、電容感應(yīng)式和電阻壓力式四大類，不同的工作原理將決定觸摸屏的響應(yīng)時(shí)間、定位精度及工作環(huán)境。在國外，觸摸屏技術(shù)已相當(dāng)成熟，在歐美如：Micro Touch，ELO及Dynapro等廠商都有近二十年的生產(chǎn)制造歷史；日本的Nisha，Gunze等也有十年以上的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)。而在產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展方面，東西方各有不同，歐美的觸摸屏以電容式、表面聲波式以及五線電阻式為發(fā)展方向，產(chǎn)品以大尺寸產(chǎn)品居多；日本的觸摸屏技術(shù)則是以四線電阻式為主要發(fā)展方向，產(chǎn)品以中小尺寸為主要目標(biāo)；臺灣以及韓國廠商則大部分緊隨日本的腳步，以發(fā)展四線電阻式居多。

觸摸是人類最簡單、最本能的共有行為之一。采用觸控技術(shù)的原因有很多，其中包括在崗?fù)ば蛻?yīng)用中限制終端用戶對計(jì)算機(jī)的訪問，還包括需要在數(shù)據(jù)輸入和計(jì)算機(jī)的密封、保護(hù)之間兩相權(quán)衡的惡劣環(huán)境。觸摸屏的工作原理是將屏幕圖像區(qū)域劃分為預(yù)先確定的網(wǎng)格(主要取決于屏幕尺寸和分辨率)。觸摸菜單選項(xiàng)的一個(gè)象限會執(zhí)行一個(gè)子程序，效果和使用鼠標(biāo)或在提示行輸入命令相同。涉及觸摸屏技術(shù)的部件共有五個(gè)：觸摸感應(yīng)器、LED顯示器、控制器、軟件驅(qū)動程序、觸摸屏里的CPU。觸摸屏是用戶和計(jì)算機(jī)之間實(shí)現(xiàn)互動的最簡單、最直接的方式。盡管觸摸屏技術(shù)相對較新，但是用戶和觸摸屏交互的基本方式已非常久遠(yuǎn)：你的手會伸向你想要的東西，這幾乎是所有兒童和成人的本能。各行各業(yè)的公司都已成功地將觸摸屏的效用發(fā)揮到各自的應(yīng)用中。

航空公司使用它來模擬機(jī)艙、訓(xùn)練飛行員駕駛飛機(jī)；機(jī)車上觸摸屏用來全方位顯示列車運(yùn)行的狀態(tài)；房地產(chǎn)公司通過它使購房者能夠在彈指之間觀看商品房的全彩圖像；餐館飯店使用它來簡化店內(nèi)的POS終端；銀行的ATM機(jī)使用它來簡化用戶存取款的操作。

在所有行業(yè)的應(yīng)用中，觸摸屏技術(shù)帶來的實(shí)質(zhì)益處始終未變：觸摸屏能夠讓用戶無須經(jīng)過任何培訓(xùn)就能馬上對上位機(jī)進(jìn)行操作，也無須計(jì)算機(jī)方面的專門培訓(xùn)。由于供用戶選擇的菜單設(shè)置非常明確，觸摸屏的使用幾乎消除了操作員誤操作的可能性。觸摸屏在真正意義上做到了輸入、輸出設(shè)備的一體化，它成功取代了鍵盤和鼠標(biāo)，結(jié)實(shí)耐用，可以承受鍵盤和鼠標(biāo)易受損壞的惡劣環(huán)境通過觸摸屏可以快速訪問所有類型的數(shù)字媒體，不會受到文本界面的妨礙；使用觸摸屏可以保證空間不被浪費(fèi)，因?yàn)檩斎朐O(shè)備已完全整合到顯示器中。

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審核編輯 黃宇