劉光輝 張少平

PLC又稱為可編程控制器，在電子通信與計(jì)算機(jī)領(lǐng)域多有應(yīng)用，通過對交互界面的設(shè)計(jì)，以可編程形式完成對待處理命令的識別與運(yùn)行，在不同編程思想的影響下，系統(tǒng)將實(shí)現(xiàn)用戶需求，本文將對此系統(tǒng)中人機(jī)界面的設(shè)計(jì)需求與硬軟件配置情況和基本操作邏輯進(jìn)行概述。

一、引言

人們生活在信息時(shí)代下，不但可利用各式各樣的電子設(shè)備完成數(shù)據(jù)交互，以滿足不同需求為目的，基于此背景，可編程的小型電子設(shè)備在生活或生產(chǎn)中出現(xiàn)頻率逐漸提升，因整個(gè)系統(tǒng)具有便捷性與易操作性，運(yùn)行期間存在問題還可通過簡單的編程語句修改形式得以改善，故運(yùn)行成本和使用成本普遍低廉，近年來相關(guān)技術(shù)也得到了無數(shù)人的認(rèn)可，故有必要對系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)步驟予以分析，并探究對應(yīng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的具體原理。

二、人機(jī)界面的設(shè)計(jì)需求分析

人機(jī)交互界面的運(yùn)行需在硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)的共同支持下實(shí)現(xiàn)，不但二者缺一不可，在擁有運(yùn)行環(huán)境后還要根據(jù)不同設(shè)計(jì)需求對用戶界面進(jìn)行個(gè)性化設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)不同功能、滿足用戶需求為目標(biāo)，讓人機(jī)界面被用戶廣為利用。在小型可編程控制器內(nèi)，因相關(guān)電子元件具有體積小、運(yùn)行速率快、可移植性強(qiáng)等特點(diǎn)，同時(shí)若用戶需要對實(shí)現(xiàn)功能靈活調(diào)整時(shí)，也可在易操作的環(huán)境下實(shí)現(xiàn)。

整個(gè)系統(tǒng)不但擁有顯示器、控制終端和對應(yīng)接口，還可通過總線一體化控制方式為在系統(tǒng)中運(yùn)行的其他模塊提供必要運(yùn)行支持，在實(shí)際系統(tǒng)應(yīng)用中，往往也存在多個(gè)可編程控制系統(tǒng)，在確保系統(tǒng)與外部電路連接緊密后，可通過C語言編程方式完成對預(yù)期功能的編程過程，并根據(jù)用戶提出的主要實(shí)現(xiàn)功能，在系統(tǒng)搭建前進(jìn)行需求分析。在對系統(tǒng)軟件配置功能時(shí)，一半根據(jù)系統(tǒng)需求確定各項(xiàng)功能，很多系統(tǒng)的軟件配置，需存在用戶登錄與注冊模塊、主要功能的實(shí)現(xiàn)模塊、管理員模塊等，并可根據(jù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜性對功能實(shí)現(xiàn)模塊合理編寫代碼，因系統(tǒng)在不同運(yùn)行環(huán)境下均有一定可運(yùn)行性，故可讓人機(jī)交互界面具有較高的可執(zhí)行性。

以數(shù)據(jù)輸出功能舉例，當(dāng)系統(tǒng)接收到用戶的請求后，便開始執(zhí)行關(guān)鍵字查找功能，往往此時(shí)還需用戶對操作二次確認(rèn)，并將用戶端頁面顯示確認(rèn)按鈕，在得到用戶確認(rèn)后由系統(tǒng)內(nèi)部發(fā)送對應(yīng)的命令代碼，通過數(shù)據(jù)加密傳輸形式完成執(zhí)行語句，后完成對應(yīng)語句的生命周期，進(jìn)而完成對應(yīng)功能，考慮到不同編譯環(huán)境下程序員對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的理解方式有所區(qū)別，故相關(guān)編程語句需在具有一定寫作規(guī)范的環(huán)境下運(yùn)行，以保證代碼在不同編譯環(huán)境下，具有良好的可運(yùn)行性。

三、人機(jī)界面的硬件配置分析

整個(gè)人機(jī)交互界面是基于ARM控制原理得以實(shí)現(xiàn)功能的，不但是系統(tǒng)運(yùn)行的重要組成部分，還可承擔(dān)對應(yīng)的計(jì)算與通信功能，一般人機(jī)交互界面的硬件環(huán)境由控制器、顯示器、輔助器、總線接口、與其他模塊連接的接口構(gòu)成，顯示器與用戶電腦端相連，顯示器內(nèi)部由一塊液晶顯示屏、顯示屏下的處理器與存儲器組成，其中顯示屏與鍵盤還需保持連接，并通過內(nèi)部驅(qū)動(dòng)讓顯示器與系統(tǒng)相連，在顯示用戶輸入各項(xiàng)參數(shù)以達(dá)到使用目的同時(shí)，還需通過與總線的，實(shí)現(xiàn)高密度數(shù)據(jù)交互。

在不同存儲器大小的背景下，顯示端的實(shí)際顯示效果可能會(huì)受影響，以圖片的存儲與顯示距離，當(dāng)一張150MB大小的圖片需在液晶屏上顯示時(shí)，若存儲器只有128MB空間則無法正常顯示圖片，有可能出現(xiàn)圖片無法讀取、顯示不全等問題，存儲器內(nèi)部也分配多個(gè)存儲單元，在部分單元被用作隨機(jī)空間后，數(shù)據(jù)存儲時(shí)將遵循隊(duì)列存儲原理，并實(shí)現(xiàn)對舊數(shù)據(jù)的自動(dòng)刪除，考慮到數(shù)據(jù)的存儲空間十分有限，還需根據(jù)實(shí)際使用需求確定插入圖片大小與內(nèi)容，在存儲器無法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)保存時(shí)，可通過系統(tǒng)其他模塊，將存儲內(nèi)容保存在電腦硬盤上。

另外用戶在接入外部設(shè)備時(shí)，也需通過對應(yīng)接口與系統(tǒng)連接，輸入設(shè)備主要包括鼠標(biāo)、鍵盤等，而顯示屏做為輸出設(shè)備為用戶提供直觀的信息呈現(xiàn)功能，總線模塊則有總線收發(fā)裝置和對應(yīng)的總線接口組成，在內(nèi)部設(shè)置信號接收器的同時(shí)，可實(shí)現(xiàn)信息實(shí)時(shí)收發(fā)功能，輔助器由電源、報(bào)警、時(shí)鐘、復(fù)位等多個(gè)模塊組成，同時(shí)整個(gè)硬件環(huán)境還要與調(diào)試器相連，并在內(nèi)部擁有多個(gè)U盤插口，是系統(tǒng)中不可或缺的部分，不但可與外部設(shè)備建立良好連接，還可幫助系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)預(yù)期功能。

四、人機(jī)界面的軟件配置分析

人機(jī)界面軟件則多通過編程語言編寫代碼形式，并提供對應(yīng)編譯環(huán)境，以完成相應(yīng)功能，提升用戶對系統(tǒng)的使用滿意度為目標(biāo)進(jìn)行各項(xiàng)軟件配置，因軟件的運(yùn)行需要對應(yīng)操作系統(tǒng)，也需要對運(yùn)行界面進(jìn)行必要設(shè)計(jì)，例如界面背景顏色、界面設(shè)計(jì)模板等內(nèi)容都是確保用戶有良好交互視覺體驗(yàn)的前提，因在操作系統(tǒng)內(nèi)所有鍵碼與編碼間存在邏輯對應(yīng)關(guān)系，不但可通過高效轉(zhuǎn)化實(shí)現(xiàn)對應(yīng)功能，還可通過靈活調(diào)節(jié)開關(guān)狀態(tài)形式，確保各項(xiàng)功能具有良好的可操作性，在對目標(biāo)變量轉(zhuǎn)換時(shí)，也可通過映射與函數(shù)的關(guān)系，根據(jù)計(jì)算方法確定最終結(jié)果。

因人機(jī)交互界面與可編程的主機(jī)內(nèi)部需通過對應(yīng)軟元件連接，其內(nèi)部大致包括輸出與輸入的繼電器、計(jì)數(shù)器、定時(shí)裝置、數(shù)據(jù)存儲設(shè)備、輔助繼電器等元件，在相關(guān)元件被確定初始值后，即會(huì)根據(jù)對應(yīng)關(guān)系完成計(jì)算，因不同元件之間的賦值關(guān)系一一對應(yīng)且互不沖突，不但確保元件編號代碼的唯一性，在對應(yīng)范圍內(nèi)的賦值也將與其他元件不同，在符合各項(xiàng)內(nèi)部通信協(xié)議同時(shí)，以確定數(shù)據(jù)的開始運(yùn)算點(diǎn)、設(shè)備的IP地址、數(shù)據(jù)的基本算法、源代碼、數(shù)據(jù)編號、檢驗(yàn)原理、完成數(shù)據(jù)標(biāo)識等內(nèi)容確保數(shù)據(jù)傳輸過程高效有序。

因可編程在用戶按下運(yùn)行開關(guān)后即會(huì)執(zhí)行各項(xiàng)功能，在確保編程后內(nèi)部系統(tǒng)符合對應(yīng)操作標(biāo)準(zhǔn)后，系統(tǒng)將自動(dòng)分配控制單元給操作器，當(dāng)相關(guān)指令回傳到主機(jī)后，工作狀態(tài)也將隨之調(diào)整，這時(shí)不但計(jì)算機(jī)接收到了相應(yīng)迪文指令，還通過提取鍵碼方式，內(nèi)部完成進(jìn)制轉(zhuǎn)換與新軟元件編碼，在內(nèi)部對數(shù)據(jù)執(zhí)行過程記錄完畢后，將相關(guān)信息通過總線回傳到主機(jī)內(nèi)，進(jìn)而整個(gè)運(yùn)行過程是相關(guān)硬件環(huán)境與軟件環(huán)境高度映射的結(jié)果。

五、人機(jī)界面的基本操作邏輯分析

人機(jī)交互界面一般可通過對應(yīng)繪圖軟件制作，設(shè)計(jì)風(fēng)格因用戶需求和設(shè)計(jì)師對功能的理解不同而有所差異，系統(tǒng)不但實(shí)現(xiàn)對應(yīng)編碼的編譯與轉(zhuǎn)化過程，還可通過相關(guān)物理環(huán)境與編程環(huán)境的映射關(guān)系，不但可從中確定對應(yīng)鍵碼，并通過配置文件對數(shù)據(jù)規(guī)則嚴(yán)格審查，后通過系統(tǒng)內(nèi)部接線與顯示器的存儲容量，確保運(yùn)行過程良好的同時(shí)，還需將數(shù)據(jù)存儲到對應(yīng)單元中，并方便管理員在必要時(shí)完成數(shù)據(jù)的核對與校驗(yàn)。

一般人機(jī)界面在初始運(yùn)行時(shí)，通過設(shè)置對應(yīng)開始按鈕形式確保系統(tǒng)準(zhǔn)備進(jìn)入程序運(yùn)行狀態(tài)，首先可檢查硬件運(yùn)行環(huán)境是否良好，后進(jìn)行對應(yīng)參數(shù)設(shè)置，在前端對話框中根據(jù)實(shí)現(xiàn)功能填寫對應(yīng)數(shù)值，顯示器會(huì)將對應(yīng)內(nèi)容以轉(zhuǎn)化后的代碼，將指令存儲到數(shù)據(jù)單元內(nèi)，當(dāng)編譯器完成數(shù)據(jù)編譯解碼過程后，控制器將完成判斷，以識別功能實(shí)現(xiàn)的鍵碼是否與預(yù)期設(shè)置的參數(shù)完全對應(yīng)，若不對應(yīng)還需重新進(jìn)行編碼、解碼過程。

在相關(guān)程序被運(yùn)行實(shí)現(xiàn)后，讓程序二次運(yùn)行并通過點(diǎn)擊對應(yīng)數(shù)字的形式，輸入數(shù)字后進(jìn)行正誤判斷，在確保用戶輸入值正確并得到二次確認(rèn)后，相應(yīng)光標(biāo)模塊會(huì)被調(diào)用，以實(shí)現(xiàn)關(guān)閉對話框功能，并將輸入的值保存到數(shù)據(jù)存儲單元中，利用顯示器將預(yù)期設(shè)置的值傳送到對應(yīng)單元，此時(shí)也讓硬件環(huán)境和軟件環(huán)境進(jìn)行交換，并通過總線編程形式實(shí)現(xiàn)編碼轉(zhuǎn)換過程，最后將通過編碼信息的傳送，讓系統(tǒng)得以實(shí)現(xiàn)一次徹底的運(yùn)行過程。

六、結(jié)語

隨著信息技術(shù)的發(fā)展和人們對編程理解程度的深化，在機(jī)器學(xué)習(xí)與人工智能、大數(shù)據(jù)領(lǐng)域被更多人熟知，并看到可編程控制器在生活中的應(yīng)用日益廣泛之現(xiàn)狀后，未來還需根據(jù)現(xiàn)有研究水平，做出功能更為齊全的可編程器件。

作者單位：新疆工程學(xué)院

基金項(xiàng)目：

1、2020年度自治區(qū)高校本科教育教學(xué)研究和改革項(xiàng)目 “產(chǎn)教融合背景下項(xiàng)目式一體化教學(xué)模式改革探索與實(shí)踐”（項(xiàng)目編號：PT-2020063）2、2020年全國大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目“人機(jī)交互式PLC教學(xué)裝置的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)”（項(xiàng)目編號：202010994004）