工业触摸屏一体机在工业现场CAN总线控制系统应用

　　工业触摸屏一体机在工业现场总线控制系统应用
　　传统个人计算机或工作站必须使用键盘或鼠标来实现人与计算机的沟通，这些输入设备对不具备计算机操作技巧的人来说是项严重的障碍，使信息交流的目的大打折扣。为满足快速信息交流的需求，目前发展成熟的技术之一就是触摸屏。触摸屏以方便、简单、自然的输入手段，广泛应用于ATM、办公设备以及医疗设备上。本课题所要解决的问题--面向现场总线控制仪表的人机界面的实现，它是用触摸屏构建一个直观的信息交互平台，实现对总线控制系统运行状态的监测以及对其进行可视化的人工干预。 本文围绕“工业现场智能化设备的嵌入式软件构件平台”，用触摸屏设计了基于TMS320F2812现场智能仪表的人机界面。与DSP的SCI模块进行人机之间的数据传送交互，通讯协议采用工业控制领域广泛应用的Modbus协议，从Modbus协议中优化精选出FUN3，FUN15，FUN16三条命令，来完成与DSP的SCI模块与触摸屏的通信，完成浮点数，位开关量和整形量的读写。FLIN3，FUN15，FUN16三条命令可以解决监控界面的所有的数据显示和修改功能。全文系统地介绍了触摸屏整个监控界面的设计及实现，界面设计美观，支持棒图和趋势图的功能。阐述了通信功能的实现，并编写了下位机的相关程序。 此方案已经成功的应用在直接转矩控制系统上。触摸屏的通信实验证明，该方案切实可行，可靠性高，通用性强，通信稳定，触摸屏与实验装置相隔离，互不干扰。触摸屏的软件界面显示电机运行的参数，调节PID控制器的自动手动功能，显示参数曲线等。同时也发现了触摸屏自身的一些问题：棒图，趋势图不支持浮点数的功能，数值元件不能设置采样数据的采样周期，XY曲线的X轴和Y轴的地址必须连续，不能任意读取我们需要数据的点的坐标，而且数据的显示也不是点的形式，是直线的形式。这些问题在应用中都得到了解决。 触摸屏在电机直接转矩上的应用方案，为以后触摸屏在现场总线控制系统上应用Modbus协议作为人机界面提供了有益的尝试。
　　工业触摸屏一体机在工业现场的位置分析：

　　下面，对控制现场各层进行由下到上的逐层分析：
　　现场采集层：主要是传感器、执行器等现场设备组成，带有总线通讯模块。
　　现场总线：现场设备通过现场总线，比如CAN、LonWork、ProfiBus等总线，和控制器相连；
　　现场控制层：通过逻辑控制器比如PLC、PAC等，可以通过现场总线监控设备，同时，也可以通过I/O信号，实现传统的分布式控制。
　　本地网络：可以是现场总线，比如CAN总线或者PROFIBUS总线，同时，也可以是各种设备厂家支持的其他通讯网络，比如MPI网络、其他工业现场使用的局域网等。是控制器的信息传递给操作控制平台的通道。
　　本地操作层：现场监视的工业触摸屏一体机，通过各种组态软件进行各种数据采集、显示、存储，也可以对下面的控制器进行控制和设置。由于现在的控制器支持多种通讯方式，所以，本层可以大量使用运行组态工程的人机界面产品，监视运行、控制、数据上传等。同时，可以使用便携式调试设备进行控制器和人机界面产品的实时维护。比如，使用西门子的TP270HMI产品进行系统监视、控制，使用西门子便携式编码器PG产品或者装有西门子HMI软件和STEP7系列控制器PLC编程软件的笔记本（带串行口和以太网等网络通讯口），进行TP270HMI组态工程的维护和修改，同时，可以修改PLC控制器的逻辑命令，监视控制器的运行状况。
　　管理网络：可以是以太网，甚至因特网，比如厂域网、802.11G的无线网络、MODEME网络、GPRS网络等。主要负责大量现场数据上传和远程管理。
　　中心控制层：由工业计算机，或者高端的人机界面组成的硬件平台，运行管控一体化的工业组态软件，对工业现场的大量数据进行统计、计算、存储，并形成报表，同时负责远程监视、调度、管理。

　　通过分析，人机界面处于现在的管控一体化现场的核心位置，连接现场总线，完成总线逻辑控制系统上层的现场操作和管理，同时，负责将现场数据汇总后，将中心管理层关心的数据上传。所以，硬件通讯接口丰富，软件具有多种通讯处理功能，成为工业触摸屏一体机系统的重要特点之一。
　　业自动控制的应用 工业控制自动化技术是一种运用控制理论、仪器仪表、计算机和其它信息技 术，对工业生产过程实现检测、控制、优化、调度、管理和决策，达到增加产量、 提高质量、降低消耗、确保安全等目的的综合性技术。工业控制自动化技术作为 20世纪现代制造领域中Zui重要的技术之一，主要解决生产效率与一致性问题。 虽然自动化系统本身并不直接创造效益，但它对企业生产过程有明显的提升作 用。工业控制自动化技术是当代发展极为迅速、应用十分广泛、Zui引人注目的高 技术之一，也是推动新技术革命和新产业革命的核心技术。随着现代控制理论的 发展，自动控制技术已从单变量控tilN多变量控制，从自动调节到Zui优控制。现 在对自动控制的要求己不仅是保持个别变量（如温度、转数、电压等）的稳定， 而是要求实现多个变量的Zui优控制。分析与设计Zui优控制系统已成为现代控制理 论的基本内容。随着微型计算机的出现，特别是微型计算机应用于控制系统，为 计算机控制带来了根本性的变革。对于复杂的、分散的控制对象，由于它们往往 是同时、并行，且独立地工作，控制对象分白面又很广，因此把它们联系起束实 现分布控制是现代控制技术中的一个重要发展方向。 工业控制计算机是工业自动化设备和信息产业基础设备的核心。传统意义 上，将用于工业生产过程的测量，控制和管理的计算机统称为工业控制计算机， 包括计算机和过程输入、输出通道两部分。但今天的工业控制计算机的内涵已经 远不止这些，其应用范围也已经远远超出工业过程控制。因此，工业控制计算机 是“应用在国民经济发展和国防建设的各个领域、具有恶劣环境适应能力、能长 期稳定工作的加固计算机”，简称“工控机”。随着计算机硬件、软件技术及集成 电路技术的迅速发展，工业控制系统取得了巨大进步。由于对系统可靠性和灵活 性的高要求，工业控制系统的发展主要表现为：控制面向多元化，系统面向分散 化，即负载分散、功能分散、危险分散和地域分散。分散式工业控制系统就是为 适应这种需要而发展起柬的。