工业用人机界面与实体按钮交互使用的方法.pdf

1、(10)申请公布号 CN 103577027 A (43)申请公布日 2014.02.12 CN 103577027 A (21)申请号 201310613380.1 (22)申请日 2013.11.26 G06F 3/048(2013.01) G06F 3/14(2006.01) (71)申请人 沈阳工业大学 地址 110870 辽宁省沈阳市经济技术开发区 沈辽西路 111 号 (72)发明人 车新生 陈晓婷 李博 许会 赵佳 (74)专利代理机构 沈阳智龙专利事务所 ( 普通 合伙 ) 21115 代理人 宋铁军 周智博 (54) 发明名称 工业用人机界面与实体按钮交互使用的方法 (57)

2、 摘要 本发明是一种工业用人机界面与实体按钮交 互使用的方法， 本发明与现有技术相比具有如下 优点 ： 本发明针对了工业现场某些特殊条件下触 摸屏不易操作或者容易损坏的问题， 利用实体按 钮与触摸屏虚拟按钮的结合能有效的解决这个问 题。 实体按钮与控制器间的连接简单， 控制器与触 摸屏之间也仅需要一根 RS485 串口通讯线就可以 连接， 实体按钮和触摸屏之间的对应联系通过专 用软件实现， 对系统的安装和以后的维护及修改 都有很大的好处。 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 4 页 附图 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书

3、4页 附图3页 (10)申请公布号 CN 103577027 A CN 103577027 A 1/2 页 2 1. 一种工业用人机界面与实体按钮交互使用的方法， 其特征在于 ： 该方法将控制器、 触摸屏、 实体按钮全部集成在电器柜中， 也就是说电控柜操作面板上集成了三个实体按钮 和触摸屏， 当工业现场特殊条件下触摸屏下方页面选择按钮不方便操作时， 电器柜上设有 “增加” 、“减少” 、“确认” 三个实体按钮， 按下 “增加” 按钮时， 控制器做出相应动作， 通过数据 传输线传输到触摸屏， 触摸屏对应的虚拟按钮做相应于增加的变化， 按下 “减少” 按钮时， 控 制器也要做出上述相应的响应， 触

4、摸屏对应的虚拟按钮做相应于减少的变化， 当虚拟按钮 变化到使用者想要进入的页面标志时， 按下 “确认” 按钮进入相应的页面。 2. 根据权利要求 1 所述的工业用人机界面与实体按钮交互使用的方法， 其特征在于 ： 控制器为西门子 PLC S7-200， 数据传输线为 RS485 信号线 ； 触摸屏为西门子 smart700ie。 3. 根据权利要求 1 所述的工业用人机界面与实体按钮交互使用的方法， 其特征在于 ： 在触摸屏专用软件中新建画面一、 画面二、 画面三和画面四 ； 四个画面的画面编号依次设置 为 1、 2、 3、 4 ； 当按下增加按钮时， 触发了 “IncreaseValue”

5、函数， 控制器中的计数器加 1， 计 数器的结果传送到 “页面选择” 变量中，“页面选择” 变量的值假设从 0 变为 1，“页面一” 按 钮的外观会按照上述组态进行前景色与背景色互换， 表示此刻选择的就是页面一， 再按下 增加按钮， 计数器又加 1，“页面选择” 变量的值从 1 加到 2，“页面二” 按钮的前景色和背景 色发生互换， 表示此刻选择的就是页面二， 此时按下确定按钮， 由于按下按钮时使得 “确定” 变量的值发生了变化， 触发了 I/O 域组态已经组态好的 “ActivateScreenByNumber” 函数， 画面便会自动跳转到 “页面选择” 变量的值对应的画面号的那个画面， 按

6、减少按钮时触发的 函数变为 “DecreaseValue” ， 其余过程与增加按钮相同， 这样就完整的实现了触摸屏中的虚 拟按钮与电控柜上的实体按钮的交互使用的过程。 4. 根据权利要求 3 所述的工业用人机界面与实体按钮交互使用的方法， 其特征在于 ： 该方法在操作时， 点击触摸屏软件项目视图下的连接选项， 新建一个关于控制器的连接， 命 名为 “连接 _1” ； 点击触摸屏软件项目视图下的变量选项， 新建两个变量分别命名为 “页面选择” 、“确 定” ；“页面选择”变量的变量类型为整型，“确定”变量的变量类型为布尔型 ； 两个变量 分别接入上述的 “连接 _1”中， 对 “页面选择”变量设

7、置上限以及下限， 上下限的数值根 据实际的页面数量做相应的更改， 选择 “确定” 变量的事件选项， 在更改数值事件中组态 “ActivateScreenByNumber” 函数 ； 在画面一中组态四个按钮， 分别把按钮文字更改为页面一、 页面二、 页面三以及页面 四 ； 在 “页面一” 按钮的动画属性中选中外观选项， 连接 “页面选择” 变量， 类型 ： 整型数， 值 为 1 时前景色与背景色颜色互换 ； 选中事件选项， 在单击事件中组态 “ActivateScreen” 函 数， 并把此函数的变量连接到 “画面 1” ；“页面二” 、“页面三” 、“页面四” 的按钮组态都与 “页 面一” 按

8、钮组态相同， 只是把上述的外观选项中的值改为 2、 3、 4， 单击事件的变量改为 “画面 2” 、“画面 3” 、“画面 4” ； 在画面中组态一个新的按钮， 命名为 “增加” ， 在事件选项的单击事件下组态 “IncreaseValue” 函数， 并把函数的变量连接到 “页面选择” 变量上， 值设置为 1 ； 组态一个 “减少” 按钮， 在事件选项的单击事件下组态 “DecreaseValue” 函数， 并且把 函数的变量连接到 “页面选择” 变量上， 值设置为 1 ； 组态一个 I/O 域， 把其常规选项中的过程变量连接到 “确定” 变量上， 模式是输入输出。 权 利 要 求 书 CN

9、103577027 A 2 2/2 页 3 5. 根据权利要求 4 所述的工业用人机界面与实体按钮交互使用的方法， 其特征在于 ： 所述的I/O域可以组态为前景色和背景色一致， 这样此I/O域就隐藏在背景色中， 并且把这 种 I/O 域组态在所有需要实体按钮进行操作的页面中， 这样实现所有页面都可以按照本发 明的理论利用实体按钮进行页面的切换控制。 权 利 要 求 书 CN 103577027 A 3 1/4 页 4 工业用人机界面与实体按钮交互使用的方法 技术领域 0001 本发明涉及一种工业用人机界面与实体按钮交互使用的方法， 具体来说是一种西 门子 HMI 设备的虚拟按钮与工业电控柜上的

10、实体按钮交互使用的方法。 背景技术 0002 工业人机界面是一种带微处理器的智能终端， 一般用于工业现场， 实现人和机器 之间的信息交互， 包括文字和图形显示， 数据和命令输入等功能。 目前也有大量的工业人机 界面因其成熟的人机界面技术和高可靠性而被广泛用于智能楼宇、 智能家居、 城市信息管 理、 医院信息管理等非工业领域， 工业人机界面正在向应用范围更广的高可靠性智能化信 息终端发展。国内的自动化产业， 一些原本不用人机界面的行业， 也开始使用人机界面了， 这说明人机界面已经成为客户体验的不可缺少的一部分， 人机界面的用户界面能更好地反 映出设备和流程的状态， 并通过视觉和触摸的效果， 带给

11、客户更直观的感受。 但是在特定的 工业现场中触摸屏不方便操作， 本发明的内容就是利用实体按钮和触摸屏虚拟按钮结合起 来， 从而有效的解决这一问题。 0003 分析已有专利 ： （1）实 用 新 型 专 利 名 称 ： 触 摸 屏 设 备 定 制 的 专 用 实 体 按 键 模 块 （专 利 号 ： 201220546901.7） ， 该发明公开了一种触摸屏设备定制的专用实体按键模块， 实体按键模块 是可移动吸附式模块， 吸附在电容触摸屏相应按键上的， 实现触摸屏按键与物理按键的结 合。 0004 该专利的方法中的实体按键不能与触摸屏按键有效的分离， 仍然不能满足特定工 业现场的需要。 0005

12、 （2） 实用新型专利名称 ： 具有对触摸屏上的按键放大功能的电子装置及方法 （专利 号 ： 201110452557.5） ， 该电子装置的触摸屏要求显示多个按键， 当侦测到有物体接近触摸 屏时会产生一个位置信号， 根据位置信号确定物体覆盖的触摸屏按键并把相应按键做放大 处理。 0006 该专利只是单纯的放大了触摸屏的按键， 还是未能解决触摸屏的按键不方便操作 的问题。 0007 （3）实 用 新 型 专 利 名 称 ： 触 摸 屏 按 键 优 化 设 置 方 法 及 系 统 （专 利 号 ： 201210448415.6） ， 该专利将触摸屏的虚拟按键设置为允许按一定方向滑动操作的方向性

13、按键来解决当触控到两个距离较近的按键时， 两个按键同时被放大， 用户对这两个按键再 一次进行选择时又浪费一次思考时间的问题。 0008 该专利解决了两个距离紧密的按键的选择问题， 但是仍未能解决某些特殊工业现 场当触屏按键不方便操作时怎么和外部按键结合的问题。 0009 （4） 实用新型专利名称 ： 全自动锯床嵌入式人机界面 （专利号 ： 201320013999.4） ， 该专利利用嵌入式技术提供了一种把人机界面和实体按钮结合起来的方法， 克服了已有锯 床人机界面的易损坏、 使用不方便、 实用性较差的不足。 说 明 书 CN 103577027 A 4 2/4 页 5 0010 该专利需要用

14、 RS232 串口把主控板和显示板连接起来， 还要利用嵌入式编程， 搭 建系统比较复杂， 而且通过串口来回传递命令比较繁琐。 0011 （5）实 用 新 型 专 利 名 称 ： 电 容 式 触 摸 屏 设 备 的 按 键 扩 展 装 置 （专 利 号 ： 201020253504.1） ， 该专利提供一种用于电容式触摸感应的设备上的实体按键扩展装置， 为 电容式触摸屏设备增加实体按键， 用实体按键控制电容式触摸屏虚拟按键的操作， 增强用 户体验。 0012 该专利是把一种透明导电的薄膜材料利用导线连接到主机体， 透明薄膜本身覆盖 在相应虚拟按键位置， 主机体上是实体按键。 利用导线连接仍然存在

15、很多不方便的地方， 如 果按钮很多则搭建系统复杂， 不适应工业现场要求。 0013 通过对已有的触摸屏虚拟按钮技术的专利分析可以看出， 每个专利都有各自的应 用背景， 有各自的优点。 本方案中需要解决当工业现场不方便使用触摸屏， 条件限制或者人 机距离过大， 人不能控制触摸屏的时候， 利用外部实体按键对触摸屏进行简单的操作， 有效 的解决了以上问题， 并且实体按键与控制器间的连接简单， 系统操作反应灵敏。 以上专利中 都没有提出完整的方案。 发明内容 0014 发明目的 ： 本发明的目的是提供一种工业用人机界面与实体按钮交互使用的方 法， 在特殊工业条件下触摸屏虚拟按钮不方便操作时， 结合外部

16、按钮对触摸屏进行简单控 制， 实现人机界面和实体按钮的交互使用。 0015 技术方案 ： 本发明是通过以下技术方案来实现的 ： 一种工业用人机界面与实体按钮交互使用的方法， 其特征在于 ： 该方法将控制器、 触摸 屏、 实体按钮全部集成在电器柜中， 也就是说电控柜操作面板上集成了三个实体按钮和触 摸屏， 当工业现场特殊条件下触摸屏下方页面选择按钮不方便操作时， 电器柜上设有 “增 加” 、“减少” 、“确认” 三个实体按钮， 按下 “增加” 按钮时， 控制器做出相应动作， 通过数据传 输线传输到触摸屏， 触摸屏对应的虚拟按钮做相应于增加的变化， 按下 “减少” 按钮时， 控制 器也要做出上述相

17、应的响应， 触摸屏对应的虚拟按钮做相应于减少的变化， 当虚拟按钮变 化到使用者想要进入的页面标志时， 按下 “确认” 按钮进入相应的页面。 0016 控制器为西门子 PLC S7-200， 数据传输线为 RS485 信号线 ； 触摸屏为西门子 smart700ie。 0017 在触摸屏专用软件中新建画面一、 画面二、 画面三和画面四 ； 四个画面的画面编号 依次设置为 1、 2、 3、 4 ； 当按下增加按钮时， 触发了 “IncreaseValue” 函数， 控制器中的计数 器加 1， 计数器的结果传送到 “页面选择” 变量中，“页面选择” 变量的值假设从 0 变为 1，“页 面一” 按钮的

18、外观会按照上述组态进行前景色与背景色互换， 表示此刻选择的就是页面一， 再按下增加按钮， 计数器又加 1，“页面选择” 变量的值从 1 加到 2，“页面二” 按钮的前景色 和背景色发生互换， 表示此刻选择的就是页面二， 此时按下确定按钮， 由于按下按钮时使得 “确定” 变量的值发生了变化， 触发了 I/O 域组态已经组态好的 “ActivateScreenByNumber” 函数， 画面便会自动跳转到 “页面选择” 变量的值对应的画面号的那个画面， 按减少按钮时 触发的函数变为 “DecreaseValue” ， 其余过程与增加按钮相同， 这样就完整的实现了触摸屏 中的虚拟按钮与电控柜上的实体

19、按钮的交互使用的过程。 说 明 书 CN 103577027 A 5 3/4 页 6 0018 该方法在操作时， 点击触摸屏软件项目视图下的连接选项， 新建一个关于控制器 的连接， 命名为 “连接 _1” ； 点击触摸屏软件项目视图下的变量选项， 新建两个变量分别命名为 “页面选择” 、“确 定” ；“页面选择”变量的变量类型为整型，“确定”变量的变量类型为布尔型 ； 两个变量 分别接入上述的 “连接 _1”中， 对 “页面选择”变量设置上限以及下限， 上下限的数值根 据实际的页面数量做相应的更改， 选择 “确定” 变量的事件选项， 在更改数值事件中组态 “ActivateScreenByNu

20、mber” 函数 ； 在画面一中组态四个按钮， 分别把按钮文字更改为页面一、 页面二、 页面三以及页面 四 ； 在 “页面一” 按钮的动画属性中选中外观选项， 连接 “页面选择” 变量， 类型 ： 整型数， 值 为 1 时前景色与背景色颜色互换 ； 选中事件选项， 在单击事件中组态 “ActivateScreen” 函 数， 并把此函数的变量连接到 “画面 1” ；“页面二” 、“页面三” 、“页面四” 的按钮组态都与 “页 面一” 按钮组态相同， 只是把上述的外观选项中的值改为 2、 3、 4， 单击事件的变量改为 “画面 2” 、“画面 3” 、“画面 4” ； 在画面中组态一个新的按钮，

21、 命名为 “增加” ， 在事件选项的单击事件下组态 “IncreaseValue” 函数， 并把函数的变量连接到 “页面选择” 变量上， 值设置为 1 ； 组态一个 “减少” 按钮， 在事件选项的单击事件下组态 “DecreaseValue” 函数， 并且把 函数的变量连接到 “页面选择” 变量上， 值设置为 1 ； 组态一个 I/O 域， 把其常规选项中的过程变量连接到 “确定” 变量上， 模式是输入输出。 0019 所述的I/O域可以组态为前景色和背景色一致， 这样此I/O域就隐藏在背景色中， 并且把这种 I/O 域组态在所有需要实体按钮进行操作的页面中， 这样实现所有页面都可以 按照本发

22、明的理论利用实体按钮进行页面的切换控制。 0020 优点及效果 ： 本发明是一种工业用人机界面与实体按钮交互使用的方法， 本发明 与现有技术相比具有如下优点 ： 本发明针对了工业现场某些特殊条件下触摸屏不易操作或者容易损坏的问题， 利用实 体按钮与触摸屏虚拟按钮的结合能有效的解决这个问题。 0021 实体按钮与控制器间的连接简单， 控制器与触摸屏之间也仅需要一根 RS485 串口 通讯线就可以连接， 实体按钮和触摸屏之间的对应联系通过专用软件实现， 对系统的安装 和以后的维护及修改都有很大的好处。 0022 附图说明 ： 图 1 是本发明触摸屏组态图， 其中图 1（a） 为触摸屏元件组态图，

23、图 1（b） 为触摸屏变 量组态图 ； 图 2 是本发明电控柜操作面板示意图 ； 其中， 1 为 “增加” 按钮， 2 为 “减少” 按钮， 3 为 “确认” 按钮， 4 为触摸屏放置处。 0023 图 3 是本发明流程框图。 0024 具体实施方式 ： 下面结合附图对本发明做进一步的说明 ： 如图 1 所示， 本发明提供了一种工业用人机界面与实体按钮交互使用的方法， 包括控 制器、 设置在电器柜上的实体按钮、 触摸屏、 控制器与触摸屏的数据传输线。如图 1、 图 2 和 图 3 所示， 电控柜操作面板上集成了三个实体按钮和触摸屏。触摸屏的元件和变量都按照 图中对应组态完毕。 说 明 书 CN

24、 103577027 A 6 4/4 页 7 0025 具体操作步骤如下 ： 在触摸屏专用软件中新建画面一、 画面二、 画面三和画面四。 四个画面的画面编号依次 设置为 1、 2、 3、 4。 0026 点击软件项目视图下的连接选项， 新建一个关于西门子 s7200 的连接， 命名为 “连 接 _1” 。 0027 点击软件项目视图下的变量选项， 新建两个变量分别命名为 “页面选择” 、“确 定” 。 “页面选择” 变量的变量类型为整型，“确定” 变量的变量类型为布尔型。两个变量 分别接入上述的 “连接 _1” 中。对 “页面选择” 变量设置上限以及下限， 上下限的数值根 据实际的页面数量做相

25、应的更改， 选择 “确定” 变量的事件选项， 在更改数值事件中组态 “ActivateScreenByNumber” 函数。 0028 在画面一中组态四个按钮， 分别把按钮文字更改为页面一、 页面二、 页面三以及页 面四。在 “页面一” 按钮的动画属性中选中外观选项， 连接 “页面选择” 变量， 类型 ： 整型数， 值为 1 时前景色与背景色颜色互换。选中事件选项， 在单击事件中组态 “ActivateScreen” 函数， 并把此函数的变量连接到 “画面 1” 。 “页面二” 、“页面三” 、“页面四” 的按钮组态都与 “页面一” 按钮组态相同， 只是把上述的外观选项中的值改为 2、 3、

26、4， 单击事件的变量改为 “画面 2” 、“画面 3” 、“画面 4” 。 0029 在画面中组态一个新的按钮， 命名为 “增加” ， 在事件选项的单击事件下组态 “IncreaseValue” 函数， 并把函数的变量连接到 “页面选择” 变量上， 值设置为 1。 0030 组态一个 “减少” 按钮， 在事件选项的单击事件下组态 “DecreaseValue” 函数， 并 且把函数的变量连接到 “页面选择” 变量上， 值设置为 1。 0031 组态一个 I/O 域， 把其常规选项中的过程变量连接到 “确定” 变量上， 模式是输入 输出。 0032 所述的I/O域可以组态为前景色和背景色一致，

27、这样此I/O域就隐藏在背景色中， 并且把这种 I/O 域组态在所有需要实体按钮进行操作的页面中， 这样才能实现所有页面都 可以按照本发明的理论利用实体按钮进行页面的切换控制。 0033 综上所述 ： 控制器通过控制实体按钮来与触摸屏内部组态的虚拟按钮交互使用。 当按下增加按钮时， 触发了 “IncreaseValue” 函数， 控制器中的计数器加 1， 计数器的结果 传送到 “页面选择” 变量中，“页面选择” 变量的值假设从 0 变为 1，“页面一” 按钮的外观 会按照上述组态进行前景色与背景色互换， 表示此刻选择的就是页面一， 再按下增加按钮， 计数器又加 1，“页面选择” 变量的值从 1

28、加到 2，“页面二” 按钮的前景色和背景色发生互 换， 表示此刻选择的就是页面二， 此时按下确定按钮， 由于按下按钮时使得 “确定” 变量的 值发生了变化， 触发了 I/O 域已经组态好的 “ActivateScreenByNumber” 函数， 画面便会自 动跳转到 “页面选择” 变量的值对应的画面号的那个画面。按减少按钮时触发的函数变为 “DecreaseValue” ， 其余过程与增加按钮相同。 这样就完整的实现了触摸屏中的虚拟按钮与 电控柜上的实体按钮的交互使用的过程。 说 明 书 CN 103577027 A 7 1/3 页 8 图 1（a） 图 1（b） 说 明 书 附 图 CN 103577027 A 8 2/3 页 9 图 2 说 明 书 附 图 CN 103577027 A 9 3/3 页 10 图 3 说 明 书 附 图 CN 103577027 A 10