【摘 要】工業(yè)觸摸屏，是通過觸摸式工業(yè)顯示器把人和機(jī)器連為一體的智能化界面。它是替代傳統(tǒng)控制按鈕和指示燈的智能化操作顯示終端。它可以用來設(shè)置參數(shù)，顯示數(shù)據(jù)，監(jiān)控設(shè)備狀態(tài)，以曲線/動(dòng)畫等形式描繪自動(dòng)化控制過程。更方便、快捷、表現(xiàn)力更強(qiáng)，并可簡(jiǎn)化為PLC的控制程序，功能強(qiáng)大的觸摸屏創(chuàng)造了友好的人機(jī)界面。觸摸屏作為一種特殊的計(jì)算機(jī)外設(shè)，它是目前最簡(jiǎn)單、方便、自然的一種人機(jī)交互方式。它賦予了多媒體以嶄新的面貌，是極富吸引力的全新多媒體交互設(shè)備。

【關(guān)鍵詞】工業(yè)觸摸屏；安全性；信息交互

0.引言

工業(yè)觸摸屏HMI是Human Machine Interface 的縮寫，也叫“人機(jī)接口”。工業(yè)觸摸屏（又稱用戶界面或使用者界面）是系統(tǒng)和用戶之間進(jìn)行交互和信息交換的媒介， 它實(shí)現(xiàn)信息的內(nèi)部形式與人類可以接受形式之間的轉(zhuǎn)換。凡參與人機(jī)信息交流的領(lǐng)域都存在著工業(yè)觸摸屏。工業(yè)觸摸屏是實(shí)現(xiàn)操作人員同控制系統(tǒng)之間的對(duì)話以及其相互作用的一種專用的設(shè)備。傳統(tǒng)控制系統(tǒng)中，PLC的輸入信號(hào)通常是各按鈕和傳感器，輸出信號(hào)則是各種執(zhí)行元件與指示元件。該系統(tǒng)的缺點(diǎn)是：（1）硬件的結(jié)構(gòu)和連線多，因此易出故障且維修不便；（2）缺少直觀形象的畫面顯示；（3）硬件輸入的設(shè)備多，操作繁瑣，易出現(xiàn)失誤操作的事故；（4）傳統(tǒng)數(shù)值的輸入方法多使用按鍵或是BCD碼數(shù)字的撥輪開關(guān)并配合有關(guān)功能的指令進(jìn)行輸入，因此顯然使用不便且回顯的內(nèi)容少，參數(shù)檢查和修改很麻煩。工業(yè)級(jí)的人機(jī)界面能取代傳統(tǒng)控制面板的多數(shù)功能，使用時(shí)節(jié)省PLC的I/O模板、按鈕、數(shù)字設(shè)定以及指示燈等，還能立即顯示所有重要信息。操作時(shí)只需要按控制元件即可實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器的操作。觸摸屏畫面可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行設(shè)計(jì)，不會(huì)引起失誤操作。軟件的編程可滯后于系統(tǒng)的配置，程序可改動(dòng)，就算投產(chǎn)后也可更改程序，且硬件無需改變。

1.觸摸屏的分類

根據(jù)觸摸屏的工作原理，可分類為四大類，即電容式觸摸屏、紅外線式觸摸屏、電阻式觸摸屏、表面聲波式觸摸屏。

1.1電容式觸摸屏

這種觸摸屏是利用人體的電流感應(yīng)進(jìn)行工作的。該種觸摸屏上貼有一層透明的薄膜層，它是種特殊的金屬導(dǎo)電物質(zhì)。人體電場(chǎng)、用戶和薄膜層形成一個(gè)禍合電容，當(dāng)人體手指觸屏幕時(shí)，由人體手指與導(dǎo)電體之問形成的禍合電容即會(huì)改變，通過觸摸屏的控制器檢到觸摸點(diǎn)的位置。電容式觸摸屏的特點(diǎn)是反映速度極快，只要輕微地觸摸，控制器就在3ms左右顯示執(zhí)行指令。

1.2紅外線式觸摸屏

這種觸摸屏在顯示屏外框四周有紅外發(fā)射管與接收感測(cè)器，從而在X、Y方向上形成橫豎交叉的紅外線矩陣，當(dāng)手指碰觸顯示屏某一點(diǎn)時(shí)，手指就會(huì)擋住經(jīng)影響工業(yè)觸摸屏的安全性主要因素。

人通過視覺和聽覺可以從人機(jī)系統(tǒng)中獲取信息，但是實(shí)現(xiàn)真正的交互還需要向機(jī)器發(fā)出指令，之一功能的實(shí)現(xiàn)一般靠控制器?？刂破魇菍⑷说牟倏匦盘?hào)傳遞給機(jī)器，通過顯示裝置顯示共同形成人機(jī)聯(lián)系?？刂蒲b置的可靠性和安全性直接永祥工業(yè)觸摸屏的系統(tǒng)安全。所以控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要求能準(zhǔn)確的、迅速的、安全的將人的指令發(fā)送給機(jī)器并實(shí)現(xiàn)操控。另外隨著現(xiàn)代社會(huì)對(duì)人性化的要求人在操控設(shè)備時(shí)還更加追求舒適度，減少緊張和疲勞，因此控制器除了有操控機(jī)器的基本功能外還必須考慮到人的生理和心里因素，滿足人的生理特點(diǎn)和心里習(xí)慣。

工業(yè)觸摸屏是操作者和機(jī)電設(shè)備信息交換的接口，其安全性主要涉及人體特性、機(jī)器特性和環(huán)境因素的匹配協(xié)調(diào)，工業(yè)觸摸屏的安全分析包含了人體工程、系統(tǒng)工程、安全工程、計(jì)算機(jī)、心理學(xué)等多個(gè)學(xué)科的有機(jī)集成。分析工業(yè)觸摸屏的安全首先考慮的是機(jī)械控制中的主體人的因素。

2.HMI的組成及工作原理

人機(jī)界面產(chǎn)品由硬件和軟件兩部分組成，硬件部分包括處理器、顯示單元、輸入單元、通訊接口、數(shù)據(jù)存貯單元等，其中處理器的性能決定了HMI 產(chǎn)品的性能高低，是HMI的核心單元。根據(jù)HMI的產(chǎn)品等級(jí)不同，處理器可分別選用8位、16位、32位的處理器。HMI軟件一般分為兩部分，即運(yùn)行于HMI硬件中的系統(tǒng)軟件和運(yùn)行于PC機(jī)Windows操作系統(tǒng)下的畫面組態(tài)軟件（如JB-HMI畫面組態(tài)軟件）。使用者都必須先使用HMI的畫面組態(tài)軟件制作“工程文件”，再通過PC機(jī)和HMI 產(chǎn)品的串行通訊口，把編制好的“工程文件”下載到HMI的處理器中運(yùn)行。

3.觸摸屏技術(shù)的應(yīng)用

摸屏是通過外部物體接觸面板上的按鈕開關(guān)或參數(shù)設(shè)置來完成工藝流程的控制，面板上的操作內(nèi)容可以人為的通過編程軟件來進(jìn)行編輯，同時(shí)可以把完成的工藝狀態(tài)顯示在觸摸屏上，所以它既是一個(gè)輸入設(shè)備，也是一個(gè)輸出設(shè)備，其操作靈活，功能強(qiáng)大。PLC系統(tǒng)只需通過DP網(wǎng)絡(luò)即可和觸摸屏連接起來，減少了外部信號(hào)傳輸線路，實(shí)現(xiàn)了資源的有機(jī)整合。

4.結(jié)束語(yǔ)

隨著社會(huì)的發(fā)展對(duì)工業(yè)觸摸屏進(jìn)行安全分析，越來越重視對(duì)人的因素的分析和認(rèn)識(shí)，在工業(yè)生產(chǎn)中人的因素是變化的，相對(duì)于于機(jī)器，在人機(jī)環(huán)境系統(tǒng)中仍然難以建立或難以完整地建立起人與機(jī)械、環(huán)境的合理關(guān)系。我們不能孤立的、簡(jiǎn)單的、分割看待機(jī)器和操作者。當(dāng)今人們對(duì)人機(jī)進(jìn)行的安全分析、設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)，都是受到其認(rèn)識(shí)水平的局限和制約，這樣的系統(tǒng)只能是在一定時(shí)間和條件下才是安全的，不可能有所謂的絕對(duì)安全，在人一機(jī)一環(huán)境系統(tǒng)中，安全分析是一個(gè)十分重要而又值得不斷深入研究的項(xiàng)目。 [科]

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