Il-pannelli tal-kontroll industrijali huma playgrounds mekkaniċi, li fihom swiċċijiet u buttuni, potenzjometri lineari jew rotatorji misjuqa minn roti u sliders. Billi huma mekkaniċi, jistgħu jsiru sorsi ta 'problemi, minn ġonot tal-istann għal partijiet li jiċċaqalqu. Mibnija għal sett speċifiku ta 'kompiti ta' kontroll, ir-rikonfigurazzjoni tal-bord għal kull ħaġa oħra hija diffiċli, jekk mhux impossibbli. Mhumiex faċli biex titgħallem kif tuża, u għal operazzjonijiet kumplessi, ħafna drabi jkunu akkumpanjati minn skrins biex juru l-istatus tal-apparat.
Illum, dawn huma razza li tmut. Minflok, apparati ġodda huma kompletament solidi-state; huma jużaw touchpads fuq wirjiet immexxija minn GUIs (Graphical User Interfaces). Billi tbiddel l-immaġni tal-iskrin, iż-żoni 'l fuq mill-pannell tat-touch jorbtu viżwalment ma' funzjonijiet differenti. Dan ifisser li s-sistema tista' mhux biss tiġi kkonfigurata mill-ġdid iżda wkoll tiggwida lill-utenti permezz tal-operazzjonijiet-forsi waqt l-istartjar jew l-għeluq, jew meta jseħħu anomaliji. Filwaqt li dan l-approċċ joffri interface aktar robust,-eħfef biex-tnaddaf b'tolleranza ambjentali usa', dan iġib miegħu spiża: softwer, ħafna drabi softwer kumpless.
Naturalment, id-diversi apparati kkontrollati mill-iskrin huma nfushom ġestiti minn proċessuri u software. Magni individwali jikkomunikaw ma 'xulxin u mal-kontrollur tas-sistema ġenerali permezz ta' xi forma ta 'xarabank, bħal CAN jew Industrial Ethernet. Elementi robusti ta' kontroll-ħin reali huma ta' spiss meħtieġa, u l-applikazzjonijiet jistgħu jkunu ta' sikurezza-kritika. Konsegwentement, l-arkitettura tas-sistema kollha għandha tkun iddisinjata biex tiżola l-kontrollur tat-touchscreen u l-GUI mid-dejta ġenerali tas-sistema, ħlief permezz ta' interfaces definiti b'mod sigur. Dan jiżgura li kwalunkwe kwistjoni bis-softwer GUI ma tikkompromettix is-sigurtà tas-sistema kollha jew apparat individwali.
Dan l-iżolament jista' jirriżulta mit-tmexxija ta' l-attivitajiet kollha tal-GUI u tat-touchscreen fuq proċessur separat li jħaddem sistema operattiva għal skopijiet ġenerali-, filwaqt li l-attivitajiet ta' kontroll jitmexxew fuq sistema operattiva-ħin reali fuq il-proċessur tagħha stess. Il-proċessuri jistgħu jkunu tagħmir fiżikament indipendenti, qlub indipendenti fuq ċippa waħda, jew qlub virtwali maħluqa minn softwer tal-virtwalizzazzjoni.
F'dan l-artikolu, filwaqt li se neżaminaw kontrolluri fiżikament indipendenti, il-biċċa l-kbira tad-diskussjoni tapplika wkoll għal kontrolluri touchscreen li jaħdmu fi ħdan qlub virtwali.
Figura 1: Kontroll tat-touchscreen f'ambjent HMI industrijali. F'dan ix-xenarju, l-istess MCU/MPU jidher li qed jaħdem żewġ apparati: wieħed imqabbad mal-PLC permezz tal-linja CAN, u l-ieħor li jopera l-interface tat-touchscreen.
Teknoloġija tal-iskrin
Filwaqt li jeżistu teknoloġiji multipli tat-touchscreen, it-teknoloġiji abilità u resistivi huma t-tnejn l-aktar prevalenti u dominanti fis-suq.
Skrins reżistenti tipikament jikkonsistu f'żewġ saffi ta 'ħġieġ jew plastik separati minn spazju ta' arja. Saff wieħed għandu wajers konduttivi orizzontali, filwaqt li l-ieħor għandu wajers vertikali. Pressjoni applikata għas-saff ta 'fuq tgħaqqad dawn il-wajers, u tipprovdi koordinati XY. Għalkemm id-dettalji speċifiċi tal-implimentazzjoni jvarjaw, l-iskrin normalment jgħaqqad ma 'kontrollur permezz ta' erba 'portijiet.
Skrins ta 'sensing capacitiv jimpjegaw diversi tekniki dettaljati iżda jiddependu fuq sustanzi konduttivi (bħal swaba') biex jibdlu l-kapaċità taż-żona tal-iskrin, imbagħad jiskopru din il-bidla bħala koordinati XY. Sensing kapaċità għandu limitazzjonijiet fl-applikazzjonijiet industrijali: jekk is-swaba 'ġewwa l-ingwanti, speċjalment l-ingwanti tax-xogħol tqal, jista' jkun hemm bidla tal-kapaċità insuffiċjenti biex titkejjel, u fatturi ambjentali bħall-emissjonijiet RF jistgħu jaffettwaw il-kapaċità. Iż-żewġ teknoloġiji jappoġġjaw l-input multi-touch-per eżempju, żewġ swaba' jinfirxu 'l bogħod minn xulxin jew joqros flimkien biex iżidu jew jonqsu l-elementi tal-GUI.
Id-daqsijiet tal-iskrin ivarjaw b'mod sinifikanti. F'tarf wieħed tal-ispettru hemm wirjiet kbar ta '32 pulzier minn manifatturi bħal 3M; fuq l-oħra, skrins żgħar daqs 3.5" djagonali (2.83" x 2.07").
GUI
Il-touchscreen juri xi forma ta' GUI. Dan jista 'jkun interface ġeneriku, bħal verżjoni tal-Windows, jew jista' jkun interface ġenerat speċifikament għall-applikazzjoni. B'mod ċar, l-ammont ta 'memorja disponibbli fil-kontrollur se jkun fattur sinifikanti fl-għażla tal-interface. Fatturi oħra jinkludu l-kumplessità tal-wiri meħtieġ, ir-restrizzjonijiet tal-ispiża, u d-daqs tal-wiri.
Il-kwalità tal-immaġini murija mhux dejjem tiġi esplorata bir-reqqa. L-għażla ta 'ftit simboli jew ikoni minn librerija u t-tqegħid tagħhom fuq l-iskrin rarament huwa biżżejjed. Teżisti riċerka konsiderevoli dwar id-disinn tal-interface, u grupp fi ħdan l-ISA (Soċjetà Internazzjonali tal-Awtomazzjoni) jidher li qed jaħdem fuq l-istandard ISA101.
Figura 3: Atmel jinkorpora interfaces tat-touchscreen ddedikati f'ħafna mill-proċessuri tiegħu, b'uħud juru wkoll l-akkwist tal-ħardwer QTouch bħala interface periferali ddedikat.Mikrokontrolluri
Ħafna manifatturi tal-mikrokontrolluri issa joffru appoġġ ta 'sensing tal-mess, għalkemm dawn huma tipikament immirati lejn apparat li jinżamm fl-idejn u li jinġarr. Fis-settur industrijali, Atmel kienet attur ewlieni, b'mod partikolari wara l-akkwist tagħha ta' Quantum Research, manifattur ta' tagħmir sensittiv għall-mess-speċifikament sliders, roti u buttuni. Lil hinn mill-kontrolluri tat-touchscreen dedikati AT42QT estensivi tagħha, il-kumpanija żviluppat il-librerija tas-softwer tal-kontroll tat-touchscreen QTouch għall-mikrokontrolluri u żiedet "kanal tat-touch" għall-interfacing ta 'touchscreens ma' bosta familji ta 'proċessuri, inklużi serje AVR UC3 u AT Mega u X Mega, kif ukoll kontrolluri LCD. Xi mudelli, bħal ċerti membri tas-serje tinyAVR, jinkorporaw ukoll l-akkwist tal-ħardwer QTouch. Dawn il-mikrokontrolluri huma appoġġjati minn varjetà ta 'kits ta' żvilupp u evalwazzjoni.
Texas Instruments (TI) żviluppat sensiela ta' applikazzjoni ta' touchscreen "Moduli Smart Display" ibbażati fuq il-proċessur ARM Cortex-M3 Stellaris. Dawn iservu bħala disinji ta 'referenza u huma appoġġjati minn skematiċi, kambjali ta' materjali, fajls Gerber għat-tqassim tal-PCB, u applikazzjonijiet ta 'kampjuni. Barra minn hekk, TI se tespandi lil hinn minn dan l-ambitu u toffri l-moduli għall-bejgħ tal-volum, u tissimplifika l-produzzjoni għal applikazzjonijiet speċifiċi. Tliet mudelli huma disponibbli, kollha mmirati għal applikazzjonijiet industrijali bi proċessuri-ebusija tat-temperatura. L-għażliet jinkludu Power over Ethernet u Gigabit Ethernet, kull wieħed minnhom bi skrin ta' 2.8-pulzier b'għażla ta' skrin akbar ta' 3.5 pulzieri. Dawn il-prodotti huma appoġġjati minn libreriji tas-software u grafika Stellaris, flimkien mal-ekosistema usa 'madwar il-Cortex-M3.
Infineon introduċa kontrollur touch-sensing bħala wieħed mill-interfaces periferali għall-mikrokontrolluri XC82x u XC83x 8-bit tiegħu. Il-kontrollur huwa primarjament iddisinjat għal buttuni LED sempliċi, sliders, jew pannelli tar-roti, li jaqsmu l-interface tal-iskrin mal-kontrollur tal-matriċi LED permezz ta 'multiplexing tad-diviżjoni tal-ħin.
Microchip żviluppa teknoloġija ta 'sensing abilità "Metal Cap". Din it-teknoloġija tpoġġi pannell ta 'quddiem (li jista' jkun azzar li ma jissaddadx, aluminju, jew materjali oħra adattati) fuq PCB, bi spazju żgħir ta 'arja bejniethom. Is-simboli fuq il-wiċċ ta 'fuq jirrappreżentaw sensuri fuq il-PCB. Il-pressjoni tikkawża li l-wiċċ ta 'fuq jiddevja, u tbiddel id-distakk bejn il-pannell u s-sensuri, u b'hekk tbiddel il-kapaċità. Skont l-applikazzjoni, is-softwer ta 'kontroll jista' jiddistingwi bejn touchs artab u iebes. Metal Cap huwa partikolarment rilevanti għal ambjenti industrijali li jeħtieġu swiċċjar sempliċi, u l-librerija tas-softwer mTouch tappoġġja touch capacitive. Ħafna membri 8-bit, 16-bit, u 32-bit tal-familja tal-mikrokontrolluri PIC jappoġġjaw din il-karatteristika. Huwa kkombinat ma 'kontroll tal-wiri, interfaces CAN bus, u interfaces USB f'ċerti prodotti. Biex tappoġġja din l-applikazzjoni, noffru firxa ta 'kits ta' żvilupp u evalwazzjoni.
Figura 4: Is-sensor tal-"metall-kopert" tal-Mikroċippa juża pannell tal-metall li jiddeforma biex ibiddel il-kapaċità.
Il-maġġoranza l-kbira tal-prodotti tal-mikrokontrolluri għall-kontroll tal-touchscreen jintużaw f'apparati portabbli u li jinżammu fl-idejn. Bosta fornituri tal-mikrokontrolluri żviluppaw libreriji ta' kontroll tat-touchscreen li jaħdmu fuq il-prodotti standard tagħhom, li jikkomunikaw mal-kontrolluri permezz ta' kanali standard ta' I/O għal skopijiet ġenerali-(GPIO). Filwaqt li dawn il-libreriji jistgħu jintużaw f'applikazzjonijiet ta 'kontroll industrijali, il-proċessuri li jmexxuhom jistgħu ma jifilħux il-kundizzjonijiet ħarxa tipikament assoċjati ma' ambjenti industrijali. Dan huwa partikolarment minnu meta d-disinjaturi tal-mikrokontrolluri jipprijoritizzaw konsum baxx ta' enerġija-mhux sorprendenti għal apparati portabbli fejn il-ħajja tal-batterija tibqa' tħassib primarju.
L-interfaces tat-touchscreen se jkollhom rwol dejjem aktar vitali fl-awtomazzjoni industrijali minħabba r-robustezza inerenti tagħhom u l-kapaċità li jifilħu r-realtajiet ħorox tal-ambjenti tal-manifattura. Madankollu, filwaqt li jidher faċli biex jiġu skjerati, id-disinjaturi għandhom jagħtu attenzjoni kbira lid-disinn tal-interface u r-relazzjoni bejn is-softwer tal-interface u s-softwer li jħaddem applikazzjonijiet ta' sikurezza-kritiċi biex dawn jiffunzjonaw b'mod effettiv.