二十一世紀的工廠(chǎng)以令人吃驚的速度發(fā)展，而如何跟上這樣的發(fā)展速度，成為了人力操作型控制面板的一個(gè)巨大挑戰。曾經(jīng)龐大的機器怪獸，如今正在被采用大型LCD觸摸式顯示屏用于人機互動(dòng)的電腦控制型系統快速代替。

    這些新型系統的一個(gè)關(guān)鍵要求就是要能夠從突發(fā)的意外斷電事件中快速恢復。本文將評述采用此類(lèi)觸摸屏顯示控制面板的系統的優(yōu)勢，討論斷電情況下面臨的主要難題，最后還將解釋如何利用一個(gè)基于nvSRAM存儲器和軟件事務(wù)日志的客戶(hù)端/服務(wù)器架構，來(lái)輕松經(jīng)濟地找到解決方案。

    工廠(chǎng)控制面板的發(fā)展

    在過(guò)去的數十年里，工廠(chǎng)自動(dòng)化已經(jīng)發(fā)展到大型機械控制面板的運用，包括開(kāi)關(guān)、按鍵、旋轉手柄、鍵盤(pán)、儀表和視頻顯示器（如圖1）。工廠(chǎng)越復雜，其控制面板就越復雜，所需要的控制面板數量就更多。我們可以想象得到，每次添加一個(gè)控制面板，培訓和操作的難度就增加，設計和執行成本就會(huì )暴漲，而且，由于增加了更多的機器設備，總的可靠性就下降了。

    在過(guò)去的數十年里，工廠(chǎng)自動(dòng)化已經(jīng)發(fā)展到大型機械控制面板的運用，包括開(kāi)關(guān)、按鍵、旋轉手柄、鍵盤(pán)、儀表和視頻顯示器。

    如今，觸摸顯示屏正在替代機械控制面板，簡(jiǎn)化了操作，提高了可靠性，并降低了應用成本。過(guò)去需要通過(guò)機械式控制面板來(lái)實(shí)現的功能，現在可以由一個(gè)嵌入式數字系統來(lái)實(shí)現，并由一個(gè)操作員利用一個(gè)大型的觸摸顯示屏來(lái)控制。

    過(guò)去需要通過(guò)機械式控制面板來(lái)實(shí)現的功能，現在可以由一個(gè)嵌入式數字系統來(lái)實(shí)現，并由一個(gè)操作員利用一個(gè)大型的觸摸顯示屏來(lái)控制?！　?nbsp;

    有了觸摸顯示屏，操作員不需要按動(dòng)真實(shí)的按鍵或轉動(dòng)一個(gè)機械手柄，而是只要將手指輕輕按在顯示屏里的一個(gè)按鍵或手柄圖標上并作出同樣的動(dòng)作，就可實(shí)現同樣的效果。這些大屏幕控制面板與大量的數字開(kāi)關(guān)、傳感器、儀表和視覺(jué)系統連接，可以輕松顯示100多個(gè)圖標，每個(gè)圖標都可代替舊式機械面板中的對應機械部件，而且還能提供更強的功能。比如，操作員幾乎不需要進(jìn)行培訓，完全憑借對原有機械控制面板的熟悉程度來(lái)操作，并且可以瞬間從一個(gè)顯示界面轉向另一個(gè)顯示界面。

    比如，當不能輕松在一個(gè)界面上顯示所有功能時(shí)，操作員可以對系統進(jìn)行設置，按照需求將不同的控制面板“界面”顯示在液晶屏上。一個(gè)觸摸顯示屏面板上可以調出并顯示無(wú)數的不同“界面”，所以當工廠(chǎng)需要將控制屏從一個(gè)工作任務(wù)轉到另一個(gè)采用不同控制屏的工作任務(wù)時(shí)，這一點(diǎn)就特別有用。這種“軟屏幕”方法的另一個(gè)獨特優(yōu)勢是，在一個(gè)特定的控制面板中，功能的安排可以根據每個(gè)操作員的情況進(jìn)行優(yōu)化配置，比如右手操作的操作員采用一個(gè)顯示方案，而左手操作的操作員則采用另一個(gè)布局方案。

    斷電：隱藏的敵人

    雖然我們對于將觸摸屏集成到現代工業(yè)控制環(huán)境中的技術(shù)已經(jīng)了如指掌，但它仍然有一個(gè)“阿喀琉斯之踵” － 意外的斷電。機械控制面板可以通過(guò)機械元器件的靜態(tài)本性來(lái)保障關(guān)鍵狀態(tài)信息不被丟失，但是采用觸摸屏控制面板的嵌入式系統卻不一樣，需要對斷電事件有非?？煽壳易詣?dòng)防故障的響應，來(lái)確保工廠(chǎng)的狀態(tài)信息得到安全存儲，并在恢復供電后返回到該狀態(tài)。

    沒(méi)有恰當的重啟和恢復智能的面板方案，會(huì )讓工廠(chǎng)的停工和復工成為一個(gè)絕對的噩夢(mèng)，導致?lián)p失慘重的停工期、浪費的材料甚至工人的人身傷亡。工廠(chǎng)老板不會(huì )允許替換可靠的機械面板，除非新型的數字式液晶觸摸屏可以100％地準確替換它。機械面板常?？梢栽跀嚯娭蠡謴驮瓲?，所以采用觸摸屏的最新嵌入式控制面板也要能做到這一點(diǎn)。

    機械控制面板概覽

    如圖中所示，該系統的核心是工廠(chǎng)的主服務(wù)器。通過(guò)控制工廠(chǎng)的聯(lián)網(wǎng)式I/O板，主服務(wù)器協(xié)調著(zhù)所有監控和數據采集傳感器 － 例如用來(lái)測量電壓、電流、水壓、重量、氣流、讀寫(xiě)條形碼的傳感器等，并管理工廠(chǎng)中所有運行中的控制點(diǎn)，如啟動(dòng)器、螺線(xiàn)管、馬達、風(fēng)扇、洗滌器、傳動(dòng)帶和加熱器等。雖然已經(jīng)有很小一部分的工廠(chǎng)實(shí)現了100％自動(dòng)化，而且此類(lèi)工廠(chǎng)的比率還在增加，但仍然有大部分工廠(chǎng)需要人力操作員來(lái)監測工廠(chǎng)所有方面的運行。

    工廠(chǎng)的主服務(wù)器是一個(gè)機械式控制面板系統的核心，協(xié)調著(zhù)所有監控和數據采集傳感器，并管理工廠(chǎng)中所有運行中的控制點(diǎn)。

    為了幫助這些工人，人力操作型控制面板被分布在工廠(chǎng)的各個(gè)角落，并通過(guò)CAN、ProfiBus或ModBus這樣的網(wǎng)絡(luò )總線(xiàn)與主服務(wù)器連接。在使用機械式控制面板時(shí)，操作員利用按鍵、選擇器開(kāi)關(guān)和可變電阻器等進(jìn)行調節，隨后這些設置會(huì )被數字化，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò )總線(xiàn)傳輸到主服務(wù)器。

    同樣的，傳感器數據也通過(guò)網(wǎng)絡(luò )總線(xiàn)被從I/O板發(fā)送到控制面板上，并通過(guò)模擬儀表、數字讀出器和LED等方式顯示給操作員。當斷電事件發(fā)生時(shí)，主服務(wù)器會(huì )繼續從一個(gè)UPS電源獲得電能，并保存工廠(chǎng)里的成百上千套設置，以便當工廠(chǎng)恢復供電時(shí)，可以快速并有序地恢復各個(gè)操作。