觸摸屏技術(shù)及其在堆垛機(jī)系統(tǒng)中的功能應(yīng)用獲獎(jiǎng)科研報(bào)告【摘

要】隨著逐漸普及的觸摸屏技術(shù)，為了滿足生產(chǎn)生活的需要，觸摸屏技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域中都有著廣泛的應(yīng)用。觸摸屏技術(shù)的有效應(yīng)用，用戶只需用手指觸摸屏顯上的文字或符號(hào)即可控制主機(jī)，人機(jī)交互更直接、更人性化。在PLC系統(tǒng)中，觸摸屏的使用通常是與工業(yè)HMI觸摸屏結(jié)合在一起的，可以對(duì)傳統(tǒng)的機(jī)械按鈕和指示燈予以有效的取代。在觸摸屏中，傳統(tǒng)的機(jī)械按鈕用相關(guān)符號(hào)來(lái)進(jìn)行表示。在操作系統(tǒng)中，觸摸屏常通過(guò)連接的軟件作為PLC的輸入輸出設(shè)備。為用戶設(shè)計(jì)合適的控制屏幕以執(zhí)行操作對(duì)象的控制和顯示。

【關(guān)鍵詞】觸摸屏技術(shù);堆垛機(jī);應(yīng)用

1觸摸屏技術(shù)的特點(diǎn)

一般情況下對(duì)觸摸屏進(jìn)行分類，可以分為4類，分別為電阻式觸摸屏、表面電容式觸摸屏、紅外式觸摸屏以及表面聲波式觸摸屏。

1.1電阻式觸摸屏

一般，是由于玻璃基板上形成了一層透明導(dǎo)電膜，以此形成了電阻式觸摸屏的結(jié)構(gòu)鋼，先在導(dǎo)電膜上放置隔板，然后再對(duì)到導(dǎo)電膜進(jìn)行設(shè)置。如果要對(duì)導(dǎo)電膜和玻璃基板施加電場(chǎng)，應(yīng)在垂直的方向上進(jìn)行。一旦與導(dǎo)電膜接觸，則受到玻璃基板上的導(dǎo)電膜的影響被激活，在對(duì)實(shí)際位置進(jìn)行計(jì)算的過(guò)程中，通過(guò)對(duì)電壓的測(cè)量進(jìn)行計(jì)算。

1.2電容式觸摸屏

電容式觸摸屏在觸摸屏的四個(gè)邊上都排列著又長(zhǎng)又窄的電極，四個(gè)角接上電壓，在導(dǎo)電體中形成低壓交流電場(chǎng)。當(dāng)手指觸摸屏幕表面時(shí)，手指和跟蹤器之間會(huì)產(chǎn)生耦合能力。四邊電極發(fā)出的電流流向接觸點(diǎn)。由于高頻信號(hào)連接到工作表面，手指會(huì)吸取很小的電流。這個(gè)電流從電極流向觸摸屏的四個(gè)角，距離成正比，從而準(zhǔn)確計(jì)算出觸摸點(diǎn)的位置。

1.3紅外式觸摸屏

紅外觸摸屏在顯示框的四邊排列著紅外發(fā)射管和接收管，形成水平和垂直的紅外矩陣一一交織。當(dāng)用戶用手指觸摸屏幕上的某個(gè)點(diǎn)時(shí)，會(huì)阻擋通過(guò)該位置的橫向和縱向兩條紅外線，設(shè)備計(jì)算出觸摸點(diǎn)的位置。主要由安裝在觸摸屏外框上的發(fā)射傳感器和紅外接收元件組成。

1.4表面聲波式觸摸屏

將聲波發(fā)生器、反射器以及聲波接手器安裝在表面聲波式觸摸屏的屏幕上。利用聲波發(fā)生器將高頻聲波發(fā)送至整個(gè)屏幕上。一旦與手指進(jìn)行接觸，則會(huì)使得聲波被阻止，為了對(duì)觸摸點(diǎn)的位置予以確定，應(yīng)采用中央處理設(shè)備進(jìn)行。

2觸摸屏技術(shù)在堆垛機(jī)中的功能應(yīng)用

隨著物流行業(yè)的快速發(fā)展，觸摸屏技術(shù)已廣泛應(yīng)用于集運(yùn)起重機(jī)系統(tǒng)中。目前，選擇的品牌一般是根據(jù)使用環(huán)境和滿足客戶的需求來(lái)選擇的。安裝位置更靈活。根據(jù)用戶的不同需求，可安裝在控制柜表面或負(fù)載平臺(tái)的操作室或安裝在地面上的獨(dú)立支架單獨(dú)放置。不同的觸摸屏有不同的功能。

2.1觸摸屏組態(tài)

該項(xiàng)目所用的PLC采用的是西門子S7-300，將西門子電阻式觸摸屏KTP700BasicPN運(yùn)用在觸摸屏上，利用工業(yè)以太網(wǎng)與PLC對(duì)觸摸屏的信息進(jìn)行交換。在對(duì)觸摸屏進(jìn)行組態(tài)編輯的時(shí)采用TIAPortalV13軟件進(jìn)行，對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，用圖1進(jìn)行表示。

2.2設(shè)備狀態(tài)顯示及運(yùn)行監(jiān)控

2.2.1指示燈顯示

為了確保堆垛機(jī)在I/O點(diǎn)的狀態(tài)可以更好的顯示出來(lái)，應(yīng)在觸摸屏的基礎(chǔ)上，利用圖形動(dòng)畫(huà)顯示以及文本字段功能，使得圖形動(dòng)畫(huà)可以與PLC中的變量信息結(jié)合起來(lái)。從觸摸屏的網(wǎng)格指示上進(jìn)行觀察，處在手動(dòng)模式下時(shí)，其指示燈用白色進(jìn)行表示，當(dāng)處于網(wǎng)格模式時(shí)，指示燈用綠色進(jìn)行標(biāo)識(shí)，以此對(duì)于設(shè)備中的PLC接入點(diǎn)狀態(tài)進(jìn)行檢查，并針對(duì)電氣元件的通斷狀態(tài)采用堆垛機(jī)進(jìn)行有效的判斷。

強(qiáng)大的觸摸屏顯示功能取代了傳統(tǒng)的單指示燈顯示，可以使得線路老化以及接觸不良的情況得到有效的降低，以促進(jìn)系統(tǒng)向更加穩(wěn)定的方面發(fā)展。針對(duì)采集器的當(dāng)前狀態(tài)，也可以更加直觀的進(jìn)行判斷。一旦有故障存在于系統(tǒng)中，為了對(duì)故障位置進(jìn)行有效的確定，應(yīng)利用觸摸屏的顯示功能有效的進(jìn)行判定，使得對(duì)設(shè)備的維護(hù)以及故障的排除更加有效的進(jìn)行。

2.2.2報(bào)文狀態(tài)顯示

為了對(duì)堆垛機(jī)系統(tǒng)以及上位機(jī)系統(tǒng)的實(shí)際信息交互情況進(jìn)行分析，觸摸屏I/O域的讀/寫(xiě)功能可以有效實(shí)現(xiàn)該功能。如果沒(méi)有使用觸摸屏技術(shù)，用戶想要了解采集器當(dāng)前執(zhí)行的任務(wù)，應(yīng)該查看主控室的上位機(jī)系統(tǒng)。用戶必須經(jīng)常在主控制室和設(shè)備之間穿梭。如果設(shè)備與主控室之間存在較大的距離的差距，那么在實(shí)際操作時(shí)，可能會(huì)造成大量時(shí)間的浪費(fèi)。為了使得該問(wèn)題可以得到有效的解決，觸摸屏中I/O域讀/寫(xiě)功能的應(yīng)用是最為重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。

2.2.3故障顯示

通過(guò)觸摸屏顯示缺陷顯示功能，用戶不僅可以方便直觀地查看堆垛機(jī)設(shè)備的當(dāng)前錯(cuò)誤，還可以查看實(shí)際缺陷的處理方法。如果是可解決的故障，在對(duì)故障進(jìn)行排除的過(guò)程中，可以采用觸摸屏復(fù)位按鈕進(jìn)行，在上位機(jī)系統(tǒng)中不需要使用檢查和排除系統(tǒng)，使得其檢查的時(shí)間可以得到有效的節(jié)約，同時(shí)，其使用的效率也可以得到有效的提升。為了對(duì)所出現(xiàn)故障的歷史記錄進(jìn)行分析查找，應(yīng)采用“查看記錄”功能進(jìn)行，為用戶在統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行分析研究，實(shí)現(xiàn)設(shè)備維護(hù)計(jì)劃的有效進(jìn)行。為此，重點(diǎn)將檢查和維修故障置于最高位置，有效排除潛在問(wèn)題，進(jìn)一步提高設(shè)備部件的使用壽命，使得設(shè)備出現(xiàn)故障的概率得到有效的降低。

2.2.4運(yùn)行監(jiān)控

根據(jù)觸摸屏的實(shí)時(shí)監(jiān)控功能，用戶可以方便地查看堆垛運(yùn)動(dòng)的實(shí)際數(shù)據(jù)，包括步行距離和行走距離。以fork監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)為例。當(dāng)裝載平臺(tái)處于較高位置并報(bào)警時(shí)，肉眼無(wú)法準(zhǔn)確判斷貨叉位置。這時(shí)用戶可以根據(jù)觸摸屏操作的監(jiān)控顯示判斷貨叉的位置。一般設(shè)置為當(dāng)貨叉當(dāng)前位置數(shù)據(jù)在-1010之間時(shí)。貨叉的位置大于10，這意味著貨叉不在原來(lái)的位置，貨叉向左伸出;當(dāng)前叉位置小于-10時(shí)，表示貨叉不在起始位置，貨叉已向左移動(dòng)。將前叉向右延伸。這樣，用戶可以準(zhǔn)確地確定運(yùn)輸叉的位置并進(jìn)行有效的操作，提高了解決問(wèn)題的效率，及時(shí)有效地避免了用戶誤操作，使得系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)的系數(shù)得到有效的降低。

2.3自動(dòng)控制

根據(jù)自動(dòng)觸摸屏控制功能，用戶可以直接在觸摸屏上輸入執(zhí)行命令。當(dāng)命令輸入正確時(shí)，聚合器將自動(dòng)執(zhí)行命令。以存儲(chǔ)操作為例介紹自動(dòng)觸摸屏控制功能。用戶只需在觸摸屏上依次選擇入庫(kù)口地址，輸入行、列、層，按啟動(dòng)鍵，收貨機(jī)將自動(dòng)前往指定的收貨口取貨物，然后自動(dòng)放置在指定的貨位。該設(shè)備與傳統(tǒng)的人工收發(fā)貨物相比，不僅節(jié)省了大量的時(shí)間和成本，而且大大提高了設(shè)備的利用率和設(shè)備的功能性。對(duì)于類似的自動(dòng)控制，觸摸屏還可以完成自動(dòng)退出操作、自動(dòng)出料操作、指定位置自動(dòng)牽引、自動(dòng)直接操作、自動(dòng)收集空托盤等任務(wù)。

3結(jié)語(yǔ)

在目前觸摸屏技