摘要：本文介紹了基于LEODO人機(jī)界面的液壓馬達(dá)試驗(yàn)臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)，使用ET組態(tài)軟件進(jìn)行監(jiān)控畫面的編制，實(shí)現(xiàn)液壓馬達(dá)試驗(yàn)臺(tái)的實(shí)時(shí)監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集與處理,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，應(yīng)用性強(qiáng)。

關(guān)鍵字：人機(jī)界面（HIM），液壓試驗(yàn)臺(tái)，ET組態(tài)軟件，數(shù)據(jù)采集

一、行業(yè)背景：

液壓馬達(dá)作為整個(gè)液壓系統(tǒng)的執(zhí)行元件，其性能的好壞直接影響著液壓系統(tǒng)的可靠性，進(jìn)而影響生產(chǎn)設(shè)備的正常運(yùn)行。根據(jù)液壓馬達(dá)型式試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)其系統(tǒng)簡(jiǎn)圖如圖1所示。

圖1液壓馬達(dá)試驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖

在工業(yè)測(cè)控軟件中,組態(tài)軟件能充分利用Windows的圖形編輯功能,方便地構(gòu)成監(jiān)控畫面,以動(dòng)畫方式顯示控制設(shè)備的狀態(tài),具有報(bào)警窗口,實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線等功能。并可運(yùn)用PC機(jī)豐富的軟硬件資源進(jìn)行二次開發(fā),方便地生成各種報(bào)表,為應(yīng)用程序的開發(fā)提供了十分方便的平臺(tái)，因此它在工業(yè)控制中運(yùn)用越來越廣泛。

摘要：介紹LCD的控制驅(qū)動(dòng)及基與MCU接口的特點(diǎn)；詳細(xì)闡述嵌入式系統(tǒng)人機(jī)界面中各種常見LCD的控制驅(qū)動(dòng)與MCU接口設(shè)計(jì)，以及一些基礎(chǔ)LCD外圍電路設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：LCDMCU接口控制驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)液晶顯示，穩(wěn)定可靠、成本低、功耗小、控制驅(qū)動(dòng)方便、接口簡(jiǎn)單易用、模塊化結(jié)構(gòu)緊湊，在嵌入式系統(tǒng)中作為人機(jī)界面獲得了廣泛的應(yīng)用。近年來，國內(nèi)許多廠商，如紫晶、冀雅、晶華、信利、蓬遠(yuǎn)等已經(jīng)能夠滿足各種定制液晶顯示的需求；很多著名半導(dǎo)體廠商，如Hitachi、SeikoEpson、Toshiba、Holtek、Solomon、Samsung等相繼推出了許多控制驅(qū)動(dòng)器件。本文以現(xiàn)有的控制驅(qū)動(dòng)器件和液晶顯示器如何構(gòu)成各種結(jié)構(gòu)緊湊、成本低廉、簡(jiǎn)單易用、性能優(yōu)良的嵌入式人機(jī)界面的設(shè)計(jì)進(jìn)行綜合闡述。1液晶顯示及其控制驅(qū)動(dòng)與接口概述液晶顯示LCD（LiquidCrystalDisplay），是利用液晶材料在電場(chǎng)作用下發(fā)生位置變化而遮蔽/通透光線的性能制作成為一種重要平板顯示器件。通常使用的LCD器件有TN型（TwistNematic，扭曲向列型液晶）、STN型（SuperTN，超扭曲向列型液晶）和TFT型（ThinFilmTransistor，薄膜晶體管型液晶）。TN、STN、TFT型液晶，性能依次增強(qiáng)，制作成本也隨之增加。TN和STN型常用作單色LCD。STN型可以設(shè)計(jì)成單色多級(jí)灰度LCD和偽彩色LCD，TFT型常用作真彩色LCD。TN和STN型LCD，不能做成大面積LCD，其顏色數(shù)在218種以下。218種顏色以下的稱為偽色彩，218種及其以上顏色的稱為真彩色。TFT型可以實(shí)現(xiàn)大面積LCD真彩顯示，其像素點(diǎn)可以做成0.3mm左右。TFT-LCD技術(shù)日趨成熟，長期困擾的難題已獲解決：視角達(dá)170°，亮度達(dá)500cd/m2(500尼特)，顯示器尺寸達(dá)101.6cm(40in)，變化速度達(dá)60幀/s。

進(jìn)行LCD設(shè)計(jì)主要是LCD的控制/驅(qū)動(dòng)和外界的接口設(shè)計(jì)?？刂浦饕峭ㄟ^接口與外界通信、管理內(nèi)/外顯示RAM，控制驅(qū)動(dòng)器，分配顯示數(shù)據(jù)；驅(qū)動(dòng)主要是根據(jù)控制器要求，驅(qū)動(dòng)LCD進(jìn)行顯示?？刂破鬟€常含有內(nèi)部ASCII字符庫，或可外擴(kuò)的大容量漢字庫。小規(guī)模LCD設(shè)計(jì)，常選用一體化控制/驅(qū)動(dòng)器；中大規(guī)模的LCD設(shè)計(jì)，常選用若干個(gè)控制器、驅(qū)動(dòng)器，并外擴(kuò)適當(dāng)?shù)娘@示RAM、自制字符RAM或ROM字庫?？刂婆c驅(qū)動(dòng)器大多采用低壓微功耗器件。與外界的接口主要用于LCD控制，通常是可連接單片機(jī)MCU的8/16位PPI并口或若干控制線的SPI串口。顯示RAM除部分Samsung器件需用自刷新動(dòng)態(tài)SDRAM外，大多公司器件都用靜態(tài)SRAM。嵌入式人機(jī)界面中常用的LCD類型及其典型控制/驅(qū)動(dòng)器件與接口如下：

段式LCD，如HT1621（控/驅(qū)）、128點(diǎn)顯示、4線SPI接口；字符型LCD，如HD44780U（控/驅(qū)）、2行×8字符顯示、4/8位PPI接口；單色點(diǎn)陣LCD，如SED1520（控/驅(qū)）、61段×16行點(diǎn)陣顯示、8位PPI接口，又如T6863（控）+T6A39（列驅(qū)+T6A40（行驅(qū)）、640×64點(diǎn)雙屏顯示、8位PPI接口；

灰度點(diǎn)陣LCD，如HD66421（控/驅(qū)）、160×100點(diǎn)單色4級(jí)灰度顯示、8位PPI接口；偽彩點(diǎn)陣LCD，如SSD1780（控/驅(qū)）、104RGB×80點(diǎn)顯示、8位PPI或3/4線SPI接口；真彩色點(diǎn)陣LCD，如HD66772（控/源驅(qū)）+HD66774（柵驅(qū)）、176RGB×240點(diǎn)顯示、8/9/16/18位PPI接口、6/16/18動(dòng)畫接口、同步串行接口；視頻變換LCD，如HD66840（CRT-RGB→CD-RGB）、720×512點(diǎn)顯示、單色/8級(jí)灰度/8級(jí)顏色/4位PPI接口?？刂乞?qū)動(dòng)器件的供電電路、驅(qū)動(dòng)的偏壓電路、背光電路、振蕩電路等構(gòu)成LCD控制驅(qū)動(dòng)的基本電路。它是LCD顯示的基礎(chǔ)。

LCD與其控制驅(qū)動(dòng)、接口、基本電路一起構(gòu)成LCM（LiquidCrystalModule,LCD模塊）。常規(guī)嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)，多使用現(xiàn)成的LCM做人機(jī)界面；現(xiàn)代嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)，常把LCD及其控制驅(qū)動(dòng)器件、基本電路直接做入系統(tǒng)。本體考慮、既結(jié)構(gòu)緊湊，又降低成本，并且有昨于減少功耗、實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品小型化?？刂芁CD顯示，常采用單片機(jī)MCU，通過LCD部分的PPI或SPI接口，按照LCD控制器的若干條的協(xié)議指令執(zhí)行。MCU的LCD程序一般包括初始化程序、管理程序和數(shù)據(jù)傳輸程序。大多數(shù)LCD控制驅(qū)動(dòng)器廠商都隨器件提供有匯編或C語言的例程資料，十分方便程序編制。

2常見LCD的控制驅(qū)動(dòng)與接口設(shè)計(jì)2.1段式LCD的控制驅(qū)動(dòng)與接口設(shè)計(jì)段式LCD用于顯示段形數(shù)字或固定形狀的符號(hào)，廣泛用作計(jì)數(shù)、計(jì)時(shí)、狀態(tài)指示等。普遍使用的控制驅(qū)動(dòng)器件是Holtek的HT1621，它內(nèi)含與LCD顯示點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)的顯存、振蕩電路，低壓低功耗，4線串行MCU連接，8條控制/傳輸指令，可進(jìn)行32段×4行=128點(diǎn)控制顯示，顯示對(duì)比度可外部調(diào)整，可編程選擇偏壓、占空比等驅(qū)動(dòng)性能。HT1621控制驅(qū)動(dòng)LCD及其MCU接口如圖1所示。2．2字符型LCD的控制驅(qū)動(dòng)與接口設(shè)計(jì)字符型LCD用于顯示5×8等點(diǎn)陣字符，廣泛用作工業(yè)測(cè)量儀表儀器。常用的控制驅(qū)動(dòng)器件有：Hitachi的HD44780U、Novatek的NT3881D、Samsung的KS0066、Sunplus的SPLC78A01等。HD44780U使用最普遍。它內(nèi)嵌與LCD顯示點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)的顯存SRAM、ASCII碼等的字符庫CGROM和自制字符存儲(chǔ)器CGRAM，可顯示1～行每行8個(gè)5～8點(diǎn)陣字符或相應(yīng)規(guī)模的5×10點(diǎn)陣字符，其內(nèi)振蕩電路附加外部阻容RC可直接構(gòu)成振蕩器。HD44780U具有可直接連接68XXMCU的4/8位PPI接口，9條控制/傳輸指令，顯示對(duì)比度可外部調(diào)整。HD44780U連接80XXMCU時(shí)有直接連接和間接連接兩種方式：直接連接需外部邏輯變換接口控制信號(hào)，而無需特別操作程序；間接連接將控制信號(hào)接在MCU的I/O口上，需特別編制訪問程序。HD44780U控制驅(qū)動(dòng)LCD及其與80XXMCU的接口如圖2所示。

從第一個(gè)按鈕開關(guān)被研制出來，人機(jī)界面監(jiān)控系統(tǒng)（下文簡(jiǎn)稱HMI）便成為工業(yè)生產(chǎn)中一個(gè)必不可少的部分。在通用汽車公司中，HMI系統(tǒng)能夠幫助工程師進(jìn)行故障診斷和設(shè)備維護(hù)工作。但是，在通用汽車公司中，HMI最主要的作用還是確保設(shè)備無故障地運(yùn)行。

通過HMI系統(tǒng)延長設(shè)備無故障運(yùn)行時(shí)間地關(guān)鍵在于生產(chǎn)過程進(jìn)行優(yōu)化。行之有效地開展維護(hù)工作并對(duì)故障進(jìn)行準(zhǔn)確地判斷將有利于共產(chǎn)隔得正常生產(chǎn)?；仡橦MI系統(tǒng)發(fā)展地歷程將有助于我們了解HMI系統(tǒng)未來發(fā)展地方向以及如何更好地實(shí)現(xiàn)工廠運(yùn)營地目標(biāo)－提高效率，增加無故障運(yùn)行時(shí)間。

早期設(shè)備

最初地HMI應(yīng)用項(xiàng)目中包含有大量地按鈕開關(guān)、指示燈、選擇開關(guān)和其它簡(jiǎn)單地控制設(shè)備，功能僅限于啟動(dòng)、停止某個(gè)設(shè)備，并顯示該設(shè)備地狀況。從某種意義上來說，這也是一種控制系統(tǒng)。這樣地控制系統(tǒng)非常簡(jiǎn)單，通常由許多繼電器組合在一起來實(shí)現(xiàn)。在當(dāng)時(shí)，設(shè)計(jì)者地重要設(shè)計(jì)思想就是讓控制電路越簡(jiǎn)單越好，人機(jī)界面地雛形也受到這種思想地影響。

按鈕、開關(guān)以及指示燈在控制系統(tǒng)中地應(yīng)用是一個(gè)不小地進(jìn)步，早期地HMI系統(tǒng)常常不能有效地進(jìn)行故障診斷，因?yàn)樗麄儺吘固?jiǎn)陋了。在通用汽車公司，如果一個(gè)設(shè)備停止了工作，我們不許通過查看、測(cè)試控制系統(tǒng)地電路來找出故障。唯一地檢測(cè)技術(shù)就是用探針一一檢查測(cè)試點(diǎn)到設(shè)備控制電路、操作臺(tái)的導(dǎo)通情況?，F(xiàn)在，即便沒有專門的故障診斷功能，HMI和自動(dòng)化控制系統(tǒng)也能較以前的系統(tǒng)能夠更快地診斷出故障原因。

PLC的引入

摘要：本文介紹了基于LEODO人機(jī)界面的液壓馬達(dá)試驗(yàn)臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)，使用ET組態(tài)軟件進(jìn)行監(jiān)控畫面的編制，實(shí)現(xiàn)液壓馬達(dá)試驗(yàn)臺(tái)的實(shí)時(shí)監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集與處理,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，應(yīng)用性強(qiáng)。

關(guān)鍵字：人機(jī)界面（HIM），液壓試驗(yàn)臺(tái)，ET組態(tài)軟件，數(shù)據(jù)采集

一、行業(yè)背景：

液壓馬達(dá)作為整個(gè)液壓系統(tǒng)的執(zhí)行元件，其性能的好壞直接影響著液壓系統(tǒng)的可靠性，進(jìn)而影響生產(chǎn)設(shè)備的正常運(yùn)行。根據(jù)液壓馬達(dá)型式試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)其系統(tǒng)簡(jiǎn)圖如圖1所示。

圖1液壓馬達(dá)試驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖

在工業(yè)測(cè)控軟件中,組態(tài)軟件能充分利用Windows的圖形編輯功能,方便地構(gòu)成監(jiān)控畫面,以動(dòng)畫方式顯示控制設(shè)備的狀態(tài),具有報(bào)警窗口,實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線等功能。并可運(yùn)用PC機(jī)豐富的軟硬件資源進(jìn)行二次開發(fā),方便地生成各種報(bào)表,為應(yīng)用程序的開發(fā)提供了十分方便的平臺(tái)，因此它在工業(yè)控制中運(yùn)用越來越廣泛。

一、前言

柱塞式塑料注射成型機(jī)在日常使用過程中發(fā)現(xiàn)柱塞式塑料注射成型機(jī)的電氣控制系統(tǒng)的控制速度低，可靠性差，維護(hù)工作量大，故障多且不易查找，嚴(yán)重影響生產(chǎn)，所以對(duì)柱塞式塑料注射成型機(jī)電氣控制系統(tǒng)的改造已經(jīng)成為必然。

二、柱塞式塑料注射成型機(jī)的工作原理

柱塞式塑料注射成型機(jī)用于熱塑性塑料（聚苯乙烯、聚乙烯等）的成型加工，將原料通過加料調(diào)節(jié)器定量地加入料筒中，料筒外面加包有電加熱圈，當(dāng)注射柱塞向前移動(dòng)時(shí)，使加入的塑料在被推擠向前的過程中逐漸加熱、塑化，壓實(shí)而積聚在料筒前端，柱塞繼續(xù)前進(jìn)，于是塑化的塑料在高壓下經(jīng)噴嘴注入冷的模具內(nèi)，經(jīng)保壓后柱塞退回，塑化的原料中冷模具內(nèi)很快凝固成型為制品。

三、電氣控制系統(tǒng)存在的問題

柱塞式塑料注射成型機(jī)的電氣控制系統(tǒng)由交流接觸器、中間繼電器、時(shí)間繼電器等組成的傳統(tǒng)繼電邏輯控制系統(tǒng)，且采用固定接線的方式來完成控制功能。這樣對(duì)生產(chǎn)工藝工程變更的適應(yīng)性差。當(dāng)生產(chǎn)工藝需要改變時(shí)，只能更改電氣控制箱內(nèi)各繼電器，并且需要重新布線。而且現(xiàn)有控制系統(tǒng)的控制速度低，可靠性差，觸點(diǎn)多，故障點(diǎn)多，維護(hù)工作量大。

摘要:通過分析煙草制絲生產(chǎn)線自動(dòng)化控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)，結(jié)合其實(shí)際應(yīng)用，提出了一種依據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)人機(jī)交互界面的層次結(jié)構(gòu)，基于監(jiān)控對(duì)象創(chuàng)建標(biāo)準(zhǔn)模型，根據(jù)應(yīng)用需求規(guī)劃產(chǎn)品功能的人機(jī)交互軟件設(shè)計(jì)思路，并給出了用戶應(yīng)用安全和更好滿足用戶體驗(yàn)等方面的一些建議。設(shè)計(jì)方式有助于提高人機(jī)交互軟件的標(biāo)準(zhǔn)化和結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)，并為后期制絲車間的信息化集成奠定了基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞:煙草制絲生產(chǎn)線;人機(jī)界面;用戶體驗(yàn);數(shù)字化建模

人機(jī)交互界面是自動(dòng)化生產(chǎn)線數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)(supervisorycontroianddataacquisitionsystem，SCADA)中的一個(gè)子系統(tǒng)。工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的人機(jī)交互界面是一個(gè)綜合的操作環(huán)境，也是用戶與計(jì)算機(jī)之間傳遞和交換信息的工具，同時(shí)是使用監(jiān)控軟件平臺(tái)，通過網(wǎng)絡(luò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)PLC數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、交換處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)線的監(jiān)控和管理功能［1］，并為企業(yè)信息系統(tǒng)提供生產(chǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的一種工業(yè)應(yīng)用軟件產(chǎn)品。隨著新一輪卷煙行業(yè)技術(shù)升級(jí)和生產(chǎn)線控制系統(tǒng)柔性化的進(jìn)一步增強(qiáng)，采用電控系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)、對(duì)象化技術(shù)、單元化技術(shù)和系統(tǒng)集成技術(shù)的智能集成生產(chǎn)控制系統(tǒng)已成為煙草行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，打造新一代面向工業(yè)V4．0、數(shù)字化、智能化工廠是煙草行業(yè)信息化建設(shè)的主要目標(biāo)。智能工廠主要關(guān)注智能化生產(chǎn)系統(tǒng)及過程。如何通過人機(jī)交互界面的設(shè)計(jì)，更好地展示煙草制絲生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的柔性化、智能化設(shè)計(jì)，是本文主要探討的問題。交互設(shè)計(jì)是一種將產(chǎn)品從技術(shù)化轉(zhuǎn)變?yōu)橹悄芑瑫r(shí)滿足人們情感需求的實(shí)際方法，隨著人機(jī)交互設(shè)計(jì)的不斷發(fā)展，人機(jī)交互界面更傾向于提高工業(yè)生產(chǎn)效率的易操作性和重視用戶體驗(yàn)的人性化設(shè)計(jì)［2］。

1煙草制絲生產(chǎn)線人機(jī)交互界面設(shè)計(jì)現(xiàn)狀

現(xiàn)在應(yīng)用中的制絲生產(chǎn)線人機(jī)界面設(shè)計(jì)，多側(cè)重于設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)視和控制功能的實(shí)現(xiàn)，設(shè)計(jì)開發(fā)者通常依據(jù)自己的個(gè)性進(jìn)行開發(fā)設(shè)計(jì)，將采集到的所有數(shù)據(jù)信息盡可能地堆疊到畫面中，設(shè)計(jì)缺乏一定的規(guī)范性。人機(jī)界面信息量很大，信息卻沒有進(jìn)行有效的分類、規(guī)劃，往往會(huì)因?yàn)橐恍o關(guān)緊要的信息，干擾了用戶對(duì)關(guān)鍵信息的響應(yīng)速度。隨著工業(yè)技術(shù)的高速發(fā)展，現(xiàn)代煙草制絲生產(chǎn)線控制系統(tǒng)正向著面向定制化設(shè)計(jì)，支持多品種小批量生產(chǎn)模式發(fā)展，要求生產(chǎn)線控制系統(tǒng)具有高度的柔性，能夠進(jìn)行模塊化組合，以滿足生產(chǎn)不同產(chǎn)品的需求，因此對(duì)生產(chǎn)線操作員要求更高。但是操作員卻希望通過簡(jiǎn)單、快捷和安全的操作界面，完成對(duì)復(fù)雜工藝生產(chǎn)線的控制，實(shí)現(xiàn)真正意義上的智能化應(yīng)用。因此人機(jī)交互界面的設(shè)計(jì)也應(yīng)該向著更加規(guī)范，更加人性化的設(shè)計(jì)方向發(fā)展［3］。交互設(shè)計(jì)三要素:機(jī)器/系統(tǒng)、人、界面。如何通過界面，更好地將機(jī)器/系統(tǒng)的信息“告訴”人，并通過界面，將人要表達(dá)的意思“傳達(dá)”給機(jī)器/系統(tǒng)，是工業(yè)人機(jī)界面設(shè)計(jì)需要研究的問題。

2煙草制絲生產(chǎn)線人機(jī)界面設(shè)計(jì)思路

一、概述

NUM數(shù)控系統(tǒng)以其功能的強(qiáng)大性，開放性、靈活性、高速和高精度而著稱，尤其是開放性的人機(jī)界面功能深受用戶的歡迎。利用系統(tǒng)提供的MMITOOL軟件，可以開發(fā)出適合機(jī)床特點(diǎn)的專用中文人機(jī)界面。在齒輪機(jī)床行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，其數(shù)控系統(tǒng)銷售量一直處于領(lǐng)先地位。

蝸桿砂輪磨齒機(jī)是一種高效、高精度的齒輪精加工機(jī)床，用于磨削標(biāo)準(zhǔn)或者修形的圓柱漸開線齒輪，適用于大批量小模數(shù)齒輪的加工。由于其數(shù)控系統(tǒng)采用的是法國NUM1060HG數(shù)控系統(tǒng)，在操作習(xí)慣和用戶界面上和我國有很大的不同，增加了用戶在安裝、調(diào)試、編程、操作和維護(hù)等方面的難度。在工件的加工過程以及系統(tǒng)的調(diào)試和維護(hù)過程中，用戶通過人機(jī)界面與系統(tǒng)存在著大量的交互過程，因此，基于NUM的磨齒機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的二次開發(fā)對(duì)于簡(jiǎn)化用戶操作，提高生產(chǎn)率具有重要的意義。

二、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能

數(shù)控磨齒機(jī)采用展成原理，砂輪為蝸桿狀，相當(dāng)于齒條的砂輪與被磨齒輪相嚙合，在連續(xù)展成運(yùn)動(dòng)中實(shí)現(xiàn)展成磨削。該磨齒機(jī)共有6個(gè)軸，分別為徑向X軸、切向Y軸、軸向Z軸、修整進(jìn)給U軸、砂輪旋轉(zhuǎn)B軸和工件旋轉(zhuǎn)C軸，可實(shí)現(xiàn)多軸聯(lián)動(dòng)。依據(jù)機(jī)床結(jié)構(gòu)和加工的要求，利用NUM數(shù)控系統(tǒng)提供的軟件工具，采用VB語言，開發(fā)了蝸桿砂輪磨齒機(jī)的人機(jī)界面系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要由參數(shù)設(shè)置模塊、齒向修形模塊、顯示模塊、機(jī)床調(diào)整模塊組成?？傮w結(jié)構(gòu)。

1、系統(tǒng)平臺(tái)和開發(fā)工具

摘要：到圖像信息進(jìn)行處理。該系統(tǒng)可以在人機(jī)界面上對(duì)系統(tǒng)的參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，對(duì)分級(jí)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視，控制系統(tǒng)各部件動(dòng)作，完成系統(tǒng)的信號(hào)采集、通信、判斷、控制等功能，實(shí)現(xiàn)水果的自動(dòng)分級(jí)。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)視覺；圖像采集；LabVIEW；自動(dòng)分級(jí)系統(tǒng)

中國作為世界上最大的水果生產(chǎn)大國，水果產(chǎn)量和種植面積逐年提升，2019年我國的水果產(chǎn)量為2.84億噸，通過測(cè)算，我國果園面積今后還會(huì)進(jìn)一步增大，供應(yīng)規(guī)模將繼續(xù)擴(kuò)大。但總體上看，我國的水果產(chǎn)業(yè)并不能稱之為強(qiáng)，其中最大的痛點(diǎn)是缺乏產(chǎn)業(yè)鏈整合，尤其是各類水果的篩選分級(jí)技術(shù)還相對(duì)落后，嚴(yán)重阻礙了我國水果產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。因此，實(shí)現(xiàn)水果的快速有效的分級(jí)，以提升我國水果品質(zhì)和競(jìng)爭(zhēng)力已經(jīng)勢(shì)在必行[1-2]。本文介紹了一種基于計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)的水果自動(dòng)分級(jí)系統(tǒng)，將計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)用于水果品質(zhì)分級(jí)具有潛在的應(yīng)用價(jià)值和很好的發(fā)展前景，也最適合走工業(yè)化的發(fā)展軌道。

1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

目前，水果篩選分級(jí)主要有人工水果分級(jí)和機(jī)械自動(dòng)化分級(jí)兩種形式，其中人工分級(jí)方式需要大量的勞動(dòng)力，效率低，難以滿足大批量分級(jí)需求。機(jī)械自動(dòng)化分級(jí)可以分為純機(jī)械裝置分級(jí)、基于光電檢測(cè)技術(shù)分級(jí)和基于圖像/視覺技術(shù)分級(jí)三種。隨著計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，基于圖像/視覺技術(shù)的水果分級(jí)簡(jiǎn)化了圖像分類和處理的流程，在很大程度上提升了產(chǎn)品品質(zhì)檢測(cè)的速度和精度，降低了成本。因此，利用計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)進(jìn)行分級(jí)是自動(dòng)化分級(jí)發(fā)展的必然趨勢(shì)。本系統(tǒng)將綜合采用傳感器技術(shù)、電氣控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)等多種技術(shù)，應(yīng)用智能化的控制方式實(shí)現(xiàn)水果的自動(dòng)分級(jí)。系統(tǒng)的核心是以工控機(jī)為核心的控制系統(tǒng)，通過工業(yè)相機(jī)采集水果圖像，通過各種傳感器采集各項(xiàng)指標(biāo)，通過LabVIEW和LabVIEWVisionAssistant軟件搭建人機(jī)界面，并進(jìn)行圖像分析和處理，控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)，監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)水果的分級(jí)。

1.1系統(tǒng)組成及功能

摘要：污水處理工作是一個(gè)城市的重中之重，也是保證人民生活有序進(jìn)行的保證。近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，污水處理的工藝也有了升級(jí)和革新，其中PLC和變頻器的應(yīng)用非常廣泛，起到很好的效果。通過設(shè)計(jì)PLC和變頻器的控制系統(tǒng)，讓污水處理的自動(dòng)化水平得到了很大的提高，提高了污水處理效率。筆者根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)PLC和變頻器在污水處理中的應(yīng)用進(jìn)行了分析，希望能夠?qū)Τ鞘形鬯幚砉ぷ饔兴鶐椭?/p>

關(guān)鍵詞：污水凈化；自動(dòng)控制；PLC；變頻器

十八大以來，我國對(duì)環(huán)境建設(shè)工作給予了充分的重視，其中，城市污水處理就是非常重要的一個(gè)部分，人民的生活，工業(yè)和農(nóng)業(yè)的使用，都會(huì)產(chǎn)生大量的污水，所以，我們要及時(shí)的進(jìn)行處理，才能夠保證城市的良好秩序。在污水處理的工藝當(dāng)中，PLC與變頻器是關(guān)鍵的部分，通過合理的設(shè)計(jì)，能夠有效的提高污水處理的效率。本文探討了二者的應(yīng)用，并給出了一些建議。

1PLC和變頻器在系統(tǒng)改善中的功能

目前，由于我國霧霾情況嚴(yán)重，加之工業(yè)廢水等環(huán)境污染等問題，已經(jīng)對(duì)我國造成了重要的影響。近一段時(shí)間，節(jié)能減排和生態(tài)中國概念的提出，讓我國對(duì)城市污水的處理有了新的理念和想法。其中，紫外線是目前應(yīng)用非常廣泛的一個(gè)方案，因?yàn)樽贤饩€具有很好的殺菌效應(yīng)，同時(shí)，安全可靠、綠色清潔，是常用的一種污水處理方法。而我國有相當(dāng)一部分的城市并沒有引入紫外線殺菌的方法，而是一直在沿用化學(xué)清洗和機(jī)械式的清洗方法，具有損壞燈管、工人勞動(dòng)強(qiáng)度較高的弊端。所以，應(yīng)用紫外線污水凈化系統(tǒng)就成為了一種很好的替代方法。在紫外線消毒系統(tǒng)中，主要是通過玻璃套管或者是石英套管來隔離紫外燈管和污水，然后，再通過控制紫外線強(qiáng)度，進(jìn)行自然殺菌，從而達(dá)到消毒的效果。但是，紫外線殺菌系統(tǒng)的自動(dòng)化水平還是不夠好，利用PLC、變頻器和人機(jī)界面相結(jié)合的方式可以有效的對(duì)紫外線系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)化的改造，提高凈水的效率。通過自動(dòng)化改造，可以實(shí)現(xiàn)很多功能，得到很好的效果。第一，凈化池設(shè)定水位警戒線，實(shí)時(shí)監(jiān)控水位狀況。我們?cè)趦艋禺?dāng)中安裝有超聲波液位計(jì)來測(cè)量液位，對(duì)水量進(jìn)行控制，可以保證污水的濃度。第二，在石英套管的外壁安裝氣動(dòng)清潔機(jī)構(gòu)，可以設(shè)置定期清潔的自動(dòng)化模式。第三，安裝PH計(jì)，可以對(duì)水樣進(jìn)行實(shí)時(shí)的檢測(cè)和監(jiān)控，并將結(jié)果反映在人機(jī)界面上。這些功能的實(shí)現(xiàn)，與具體的工具和設(shè)備具有重要的關(guān)系，但是，更為重要的是，PLC和變頻器系統(tǒng)在其中起到了更重要的作用，將紫外線污水處理系統(tǒng)聯(lián)系成為了一個(gè)整體，提高了凈水效率。

2硬件設(shè)計(jì)

0.引言

PLC以其可靠性高、邏輯控制功能強(qiáng)、體積小、適應(yīng)性強(qiáng)和與計(jì)算機(jī)接口方便等優(yōu)勢(shì)在工業(yè)測(cè)控領(lǐng)域廣泛運(yùn)用,已大量替代由中間繼電器和時(shí)間繼電器等組成的傳統(tǒng)電器控制系統(tǒng)。近年來,PLC技術(shù)發(fā)展迅猛,新產(chǎn)品層出不窮。高端PLC不僅擅長開關(guān)量檢測(cè)和邏輯控制,而且能夠處理模擬信號(hào)、進(jìn)行位置控制和回路控制,還可以連接各種觸摸屏人機(jī)界面并具有強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能。高端PLC配備適當(dāng)?shù)奈恢每刂茊卧陀|摸屏人機(jī)界面,并根據(jù)計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)或柔性制造系統(tǒng)(FMS)的具體要求,配置相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)模塊或網(wǎng)絡(luò)單元,即可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互連,構(gòu)成開放的數(shù)控系統(tǒng)。本文介紹一種基于OMRON高端PLC的磨削數(shù)控系統(tǒng),這種數(shù)控系統(tǒng)裝備的位置控制單元可以實(shí)現(xiàn)兩軸聯(lián)動(dòng),并可根據(jù)實(shí)際需要,任意擴(kuò)展控制軸數(shù);觸摸屏人機(jī)界面可以根據(jù)操作需要靈活設(shè)計(jì);還可通過DeviceNet、ControllerLink和TCP/IP協(xié)議單元進(jìn)行多層次的網(wǎng)絡(luò)互連。這種數(shù)控系統(tǒng)目前已在3MZ2120磨床數(shù)控技術(shù)改造中獲得成功應(yīng)用。

1.數(shù)控系統(tǒng)的開放特征與典型模式

開放式數(shù)控系統(tǒng)一般基于PC平臺(tái),具有模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化、平臺(tái)無關(guān)性、可二次開發(fā)和適應(yīng)聯(lián)網(wǎng)工作等特征?；赑C平臺(tái)的開放式數(shù)控系統(tǒng)目前有3種典型模式。第一種為衍生型(專用NC+PC),在傳統(tǒng)CNC中插入專門開發(fā)的接口板,使傳統(tǒng)的專用CNC帶有PC的特點(diǎn)。此種模式是由于數(shù)控系統(tǒng)制造商不能在短期內(nèi)放棄傳統(tǒng)的專用CNC技術(shù)而產(chǎn)生的折中方案,尚未實(shí)現(xiàn)NC內(nèi)核的開放,只具有初級(jí)開放性;第二種為嵌入型(PC+NC控制卡),將基于DSP的高速運(yùn)動(dòng)控制卡(NC控制卡)插在PC的標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)展槽中,由PC機(jī)執(zhí)行各種非實(shí)時(shí)任務(wù),NC控制卡處理實(shí)時(shí)任務(wù)。是目前基于PC平臺(tái)的開放式數(shù)控系統(tǒng)的主流;第三種為全軟件數(shù)控系統(tǒng),PC機(jī)不僅能夠完成管理等非實(shí)時(shí)任務(wù),也可以在實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的支持下,執(zhí)行實(shí)時(shí)插補(bǔ)、伺服控制、機(jī)床電器控制等實(shí)時(shí)性任務(wù)。這種模式的數(shù)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了NC內(nèi)核的開放和用戶操作界面的開放,可以直接或通過網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行各種應(yīng)用軟件,是真正意義上的開放式數(shù)控系統(tǒng)。與PC平臺(tái)開放式數(shù)控系統(tǒng)相比,基于高端PLC的數(shù)控系統(tǒng)的開放性主要體現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)層面和系統(tǒng)擴(kuò)充層面。高端PLC采用類似于PC的總線結(jié)構(gòu)和面向操作的梯形圖語言編程,模擬量處理單元、位置控制單元、回路控制單元、網(wǎng)絡(luò)模塊或網(wǎng)絡(luò)單元等高端部件都有專用控制語句,具有系統(tǒng)構(gòu)建靈活、擴(kuò)充能力強(qiáng)、應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)便捷等優(yōu)點(diǎn)。編程語言標(biāo)準(zhǔn)化和部件可互換性的不斷增強(qiáng),現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)和工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的普遍采用,都使基于高端PLC的數(shù)控系統(tǒng)變得更加開放,將成為面向CIMS或FMS的設(shè)備層的重要組成部分。

2.基于高端PLC的磨削數(shù)控系統(tǒng)

2.1開關(guān)信號(hào)監(jiān)測(cè)與邏輯控制