Индустријске контролне табле су механичка игралишта, са прекидачима и дугмадима, линеарним или ротационим потенциометрима које покрећу точкови и клизачи. Будући да су механички, могу постати извори проблема, од лемних спојева до покретних делова. Направљена за одређени скуп контролних задатака, реконфигурисање плоче за било шта друго је тешко, ако не и немогуће. Њих није лако научити како да користе, а за сложене операције често их прате екрани за приказ статуса уређаја.
Данас су ово умирућа раса. Уместо тога, нови уређаји су у потпуности-у чврстом стању; они користе тачпеде на екранима којима управљају ГУИ (графички кориснички интерфејси). Променом слике на екрану, области изнад додирне табле визуелно се повезују са различитим функцијама. То значи да систем може не само да се реконфигурише већ и да води кориснике кроз операције-можда током покретања или гашења, или када се појаве аномалије. Иако овај приступ нуди робуснији, лакши-за-чишћи интерфејс са широм толеранцијом на животну средину, има своју цену: софтвер, често сложен софтвер.
Наравно, различитим уређајима којима управља екран управљају процесори и софтвер. Појединачне машине комуницирају једна са другом и са целокупним системским контролером преко неког облика магистрале, као што је ЦАН или Индустриал Етхернет. Често су потребни робусни-елементи контроле у реалном времену, а апликације могу бити{3}}критичне за безбедност. Сходно томе, целокупна архитектура система мора бити дизајнирана да изолује контролер екрана осетљивог на додир и ГУИ од укупних системских података, осим преко безбедно дефинисаних интерфејса. Ово осигурава да проблеми са ГУИ софтвером не угрожавају безбедност целог система или појединачних уређаја.
Ова изолација може настати због покретања свих ГУИ и активности на екрану осетљивом на додир на посебном процесору који покреће оперативни систем опште{0}}опште намене, док се контролне активности покрећу на оперативном систему у реалном времену- на сопственом процесору. Процесори могу бити физички независни уређаји, независна језгра на једном чипу или виртуелна језгра креирана софтвером за виртуелизацију.
У овом чланку, док ћемо испитати физички независне контролере, већина дискусије се односи и на контролере екрана осетљивог на додир који раде унутар виртуелних језгара.
Слика 1: Контрола екрана осетљивог на додир у индустријском ХМИ окружењу. У овом сценарију, чини се да исти МЦУ/МПУ покреће два уређаја: један је повезан са ПЛЦ-ом преко ЦАН магистрале, а други управља интерфејсом екрана осетљивог на додир.
Технологија екрана
Иако постоји више технологија екрана осетљивог на додир, капацитивна и отпорна технологија су две најзаступљеније и доминантније на тржишту.
Отпорни екрани се обично састоје од два слоја стакла или пластике одвојених ваздушним отвором. Један слој садржи хоризонталне проводне жице, док други има вертикалне жице. Притисак примењен на горњи слој повезује ове жице, обезбеђујући КСИ координате. Иако се специфични детаљи имплементације разликују, екран се обично повезује са контролером преко четири порта.
Екрани са капацитивним сенсингом користе различите детаљне технике, али се ослањају на проводне супстанце (као што су прсти) да промене капацитивност површине екрана, а затим детектују ову промену као КСИ координате. Капацитивно сенсинг има ограничења у индустријским применама: ако су прсти у рукавицама, посебно у тешким радним рукавицама, можда неће доћи до промене капацитивности за мерење, а фактори околине као што су РФ емисије могу утицати на капацитивност. Обе технологије подржавају више{2}}унос додиром-, на пример, два прста која се рашире или скупљају да би увећали или умањили елементе ГУИ.
Величине екрана се значајно разликују. На једном крају спектра налазе се велики екрани од 32 инча произвођача као што је 3М; са друге стране, екрани дијагонале 3,5" (2,83" к 2,07").
ГУИ
Екран осетљив на додир приказује неки облик ГУИ. Ово може бити генерички интерфејс, као што је верзија Виндовс-а, или може бити интерфејс посебно генерисан за апликацију. Јасно је да ће количина меморије доступне у контролеру бити значајан фактор у избору интерфејса. Остали фактори укључују сложеност потребног екрана, ограничења трошкова и величину екрана.
Квалитет приказаних слика није увек темељно истражен. Одабир неколико симбола или икона из библиотеке и њихово постављање на екран ретко је довољно. Постоје значајна истраживања о дизајну интерфејса, а чини се да група унутар ИСА (Интернатионал Социети оф Аутоматион) ради на стандарду ИСА101.
Слика 3: Атмел укључује наменске интерфејсе за екран осетљив на додир у многе своје процесоре, а неки такође садрже хардверску аквизицију КТоуцх-а као наменски периферни интерфејс.Микроконтролери
Многи произвођачи микроконтролера сада нуде подршку за сензор додира, иако су они обично циљани на ручне и преносиве уређаје. У индустријском сектору, Атмел је био кључни играч, посебно након аквизиције компаније Куантум Ресеарцх, произвођача -уређаја осетљивих на додир-посебно клизача, точкића и дугмади. Поред својих обимних АТ42КТ наменских контролера екрана осетљивог на додир, компанија је развила библиотеку софтвера за контролу екрана осетљивог на додир КТоуцх за микроконтролере и додала "тоуцх цханнел" за повезивање екрана осетљивих на додир са бројним породицама процесора, укључујући АВР УЦ3 и АТ Мега и Кс Мега серије, као и ЛЦД контролере. Неки модели, као што су одређени чланови серије тиниАВР, такође укључују хардверску КТоуцх аквизицију. Ови микроконтролери су подржани разним комплетима за развој и евалуацију.
Текас Инструментс (ТИ) је развио серију апликација за екран осетљив на додир „Смарт Дисплаи Модулес“ заснованих на АРМ Цортек-М3 Стелларис процесору. Они служе као референтни дизајн и подржани су шемама, фабрикама материјала, Гербер датотекама за распоред ПЦБ-а и примерима апликација. Штавише, ТИ ће се проширити изван овог обима и понудити модуле за масовну продају, поједностављујући производњу за специфичне апликације. Доступна су три модела, а сви су намењени индустријским апликацијама са температурно{5}}каљеним процесорима. Опције укључују Повер овер Етхернет и Гигабит Етхернет, од којих свака има екран од 2,8- инча са већом опцијом екрана од 3,5 инча. Ове производе подржавају Стелларис софтверске и графичке библиотеке, заједно са ширим екосистемом који окружује Цортек-М3.
Инфинеон је представио контролер са{0}}осетљивим додиром као један од периферних интерфејса за своје КСЦ82к и КСЦ83к 8-битне микроконтролере. Контролер је првенствено дизајниран за једноставне ЛЕД дугмад, клизаче или панеле точкова, деле интерфејс екрана са ЛЕД матричним контролером путем мултиплексирања са временским поделом.
Мицроцхип је развио "Метал Цап" капацитивну сензорску технологију. Ова технологија поставља предњу плочу (која може бити од нерђајућег челика, алуминијума или других одговарајућих материјала) на ПЦБ, са малим ваздушним размаком између њих. Симболи на горњој површини представљају сензоре на штампаној плочи. Притисак изазива отклон горње површине, мењајући размак између панела и сензора, чиме се мења капацитивност. У зависности од апликације, контролни софтвер може да разликује меке и тврде додире. Метал Цап је посебно релевантан за индустријска окружења која захтевају једноставно пребацивање, а библиотека софтвера мТоуцх подржава капацитивни додир. Многи 8-битни, 16-битни и 32-битни чланови породице ПИЦ микроконтролера подржавају ову функцију. Комбинује се са контролом екрана, интерфејсима ЦАН магистрале и УСБ интерфејсима у одређеним производима. Да бисмо подржали ову апликацију, нудимо низ комплета за развој и евалуацију.
Слика 4: Мицроцхипов сензор „прекривен-металом” користи металну плочу која се деформише да би променила капацитет.
Огромна већина производа микроконтролера за контролу екрана осетљивог на додир се користи у преносивим и ручним уређајима. Многи добављачи микроконтролера развили су контролне библиотеке са екраном осетљивим на додир које раде на њиховим стандардним производима, комуницирајући са контролерима путем стандардних У/И (ГПИО) канала опште намене. Иако се ове библиотеке могу користити у индустријским контролним апликацијама, процесори који их покрећу можда неће издржати оштре услове који су типично повезани са индустријским окружењима. Ово је посебно тачно када дизајнери микроконтролера дају предност ниској потрошњи енергије-што није изненађујуће за преносиве уређаје где трајање батерије остаје примарна брига.
Интерфејси екрана осетљиви на додир ће играти све важнију улогу у индустријској аутоматизацији због своје инхерентне робусности и способности да издрже сурову реалност производног окружења. Међутим, иако се наизглед лако примењује, дизајнери морају да обрате велику пажњу на дизајн интерфејса и однос између софтвера интерфејса и софтвера који покреће безбедносне{1}}критичне апликације да би ефикасно функционисали.