人機(jī)界面（Human Machine Interaction，簡稱HMI），又稱用戶界面或使用者界面，是人與計(jì)算機(jī)之間傳遞、交換信息的媒介和對話接口，是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的重要組成部分。是系統(tǒng)和用戶之間進(jìn)行交互和信息交換的媒介，它實(shí)現(xiàn)信息的內(nèi)部形式與人類可以接受形式之間的轉(zhuǎn)換。凡參與人機(jī)信息交流的領(lǐng)域都存在著人機(jī)界面。在整體的自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，HMI扮演了十分重要的角色。

專題討論中我們將針對國內(nèi)外主流品牌，國內(nèi)品牌：（如信捷、臺達(dá)、威綸通、步科、研華等）；國外品牌（如西門子、施耐德、三菱電機(jī)、歐姆龍、羅克韋爾、基恩士、邦納等）人機(jī)界面的性能參數(shù)（如：尺寸、處理速度、通訊接口、存儲容量、組網(wǎng)能力）、性價(jià)比及應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行綜合對比。希望廣大工程師積極參與互動(dòng)，并發(fā)表自己的見解，說一說，聊一聊在自己的工程項(xiàng)目中常用的人機(jī)界面品牌有哪些？它們的性能特點(diǎn)及使用效果究竟如何？

10大人機(jī)界面常識

人機(jī)界面常識是對初學(xué)者來說是首要了解的知識，產(chǎn)品由硬件和軟件兩部分組成，硬件部分包括處理器、顯示單元、輸入單元、通訊接口、數(shù)據(jù)存貯單元等，HMI軟件一般分為兩部分，即運(yùn)行于HMI硬件中的系統(tǒng)軟件和運(yùn)行于PC機(jī)Windows操作系統(tǒng)下的畫面組態(tài)軟件。本文為大家詳細(xì)介紹人機(jī)界面的10大常識。

1、人機(jī)界面產(chǎn)品的基本功能及選型指標(biāo)

基本功能：

設(shè)備工作狀態(tài)顯示，如指示燈、按鈕、文字、圖形、曲線等；

數(shù)據(jù)、文字輸入操作，打印輸出；

生產(chǎn)配方存儲，設(shè)備生產(chǎn)數(shù)據(jù)記錄；

簡單的邏輯和數(shù)值運(yùn)算；

可連接多種工業(yè)控制設(shè)備組網(wǎng)。

選型指標(biāo)：

顯示屏尺寸及色彩，分辨率；

HMI的處理器速度性能；

輸入方式：觸摸屏或薄膜鍵盤；

畫面存貯容量，注意廠商標(biāo)注的容量單位是字節(jié)(byte)、還是位(bit)；

通訊口種類及數(shù)量，是否支持打印功能。

2、人機(jī)界面的分類

薄膜鍵輸入的HMI，顯示尺寸小于5.7'，畫面組態(tài)軟件免費(fèi)，屬初級產(chǎn)品。如POP-HMI 小型人機(jī)界面；

觸摸屏輸入的HMI，顯示屏尺寸為5.7'～12.1'，畫面組態(tài)軟件免費(fèi)，屬中級產(chǎn)品；

基于平板PC計(jì)算機(jī)的、多種通訊口的、高性能HMI，顯示尺寸大于10.4'，畫面組態(tài)軟件收費(fèi)，屬高端產(chǎn)品。

3、人機(jī)界面與人們常說的“觸摸屏”有什么區(qū)別？

從嚴(yán)格意義上來說，兩者是有本質(zhì)上的區(qū)別的。因?yàn)椤坝|摸屏”僅是人機(jī)界面產(chǎn)品中可能用到的硬件部分，是一種替代鼠標(biāo)及鍵盤部分功能，安裝在顯示屏前端的輸入設(shè)備；而人機(jī)界面產(chǎn)品則是一種包含硬件和軟件的人機(jī)交互設(shè)備。在工業(yè)中，人們常把具有觸摸輸入功能的人機(jī)界面產(chǎn)品稱為“觸摸屏”，但這是不科學(xué)的。

4、人機(jī)界面和組態(tài)軟件有什么區(qū)別？

人機(jī)界面產(chǎn)品，常被大家稱為“觸摸屏”，包含HMI硬件和相應(yīng)的專用畫面組態(tài)軟件，一般情況下，不同廠家的HMI硬件使用不同的畫面組態(tài)軟件，連接的主要設(shè)備種類是PLC。而組態(tài)軟件是運(yùn)行于PC硬件平臺、windows操作系統(tǒng)下的一個(gè)通用工具軟件產(chǎn)品，和PC機(jī)或工控機(jī)一起也可以組成HMI產(chǎn)品；通用的組態(tài)軟件支持的設(shè)備種類非常多，如各種PLC、PC板卡、儀表、變頻器、模塊等設(shè)備，而且由于PC的硬件平臺性能強(qiáng)大（主要反應(yīng)在在速度和存儲容量上），通用組態(tài)軟件的功能也強(qiáng)很多，適用于大型的監(jiān)控系統(tǒng)中。

5、人機(jī)界面產(chǎn)品中是否有操作系統(tǒng)？

任何人機(jī)界面產(chǎn)品都有系統(tǒng)軟件部分，系統(tǒng)軟件運(yùn)行在HMI的處理器中，支持多任務(wù)處理功能，處理器中需有小型的操作系統(tǒng)管理系統(tǒng)軟件的運(yùn)行?；谄桨逵?jì)算機(jī)的高性能人機(jī)界面產(chǎn)品中，一般使用WinCE,Linux等通用的嵌入式操作系統(tǒng)。

6、人機(jī)界面只能連接PLC嗎？

不是這樣的。人機(jī)界面產(chǎn)品是為了解決PLC的人機(jī)交互問題而產(chǎn)生的，但隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)字電路技術(shù)的發(fā)展，很多工業(yè)控制設(shè)備都具備了串口通訊能力，所以只要有串口通訊能力的工業(yè)控制設(shè)備，如變頻器、直流調(diào)速器、溫控儀表、數(shù)采模塊等都可以連接人機(jī)界面產(chǎn)品，來實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互功能。

7、人機(jī)界面只能通過標(biāo)準(zhǔn)的串行通訊口與其它設(shè)備相連接嗎？

大多數(shù)情況下是這樣的。但隨著計(jì)算機(jī)和數(shù)字電路技術(shù)的發(fā)展，人機(jī)界面產(chǎn)品的接口能力越來越強(qiáng)。除了傳統(tǒng)的串行（RS232、RS422/RS485）通訊接口外，有些人機(jī)界面產(chǎn)品已具有網(wǎng)口、并口、USB口等數(shù)據(jù)接口，它們就可與具有網(wǎng)口、并口、USB口等接口的工業(yè)控制設(shè)備相連接，來實(shí)現(xiàn)設(shè)備的人機(jī)的交互。

8、是否有通訊功能的設(shè)備一定能和人機(jī)界面產(chǎn)品連接？

應(yīng)該是這樣的。因?yàn)橥ㄓ玫娜藱C(jī)界面產(chǎn)品都提供了大量的、可供選擇的常用設(shè)備通訊驅(qū)動(dòng)程序；一般情況下，只要在人機(jī)界面的畫面組態(tài)軟件中選擇與連接設(shè)備相對應(yīng)的通訊驅(qū)動(dòng)程序，就可以完成HMI和設(shè)備的通訊連接。如果所選HMI產(chǎn)品的組態(tài)軟件中沒有要連接設(shè)備的通訊驅(qū)動(dòng)程序，用戶則可以把要連接設(shè)備的通訊口類型和協(xié)議內(nèi)容告知HMI產(chǎn)品的生產(chǎn)商，請HMI廠商代為編制該設(shè)備的通訊驅(qū)動(dòng)程序。

9、PC機(jī)加觸摸屏，能否直接與PLC通訊，完成HMI的功能？

當(dāng)然可以。不過還要編制相應(yīng)的HMI軟件，才能使PC機(jī)成為一個(gè)真正的HMI產(chǎn)品。

10、未來人機(jī)界面的發(fā)展趨勢是什么？

隨著數(shù)字電路和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，未來的人機(jī)界面產(chǎn)品在功能上的高、中、低劃分將越來越不明顯，HMI的功能將越來越豐富；5.7寸以上的HMI產(chǎn)品將全部是彩色顯示屏，屏的壽命也將更長。由于計(jì)算機(jī)硬件成本的降低，HMI產(chǎn)品將以平板PC計(jì)算機(jī)為HMI硬件的高端產(chǎn)品為主，因?yàn)檫@種高端的產(chǎn)品在處理器速度、存儲容量、通訊接口種類和數(shù)量、組網(wǎng)能力、軟件資源共享上都有較大的優(yōu)勢，是未來HMI產(chǎn)品的發(fā)展方向。當(dāng)然，小尺寸的（顯示尺寸小于5.7寸）HMI產(chǎn)品，由于其在體積和價(jià)格上的優(yōu)勢，隨著其功能的進(jìn)一步增強(qiáng)（如增加IO功能），將在小型機(jī)械設(shè)備的人機(jī)交互應(yīng)用中得到廣泛應(yīng)用。

四大工業(yè)觸摸屏工作原理及特點(diǎn)分析

為了操作上的方便，人們用觸摸屏來代替鼠標(biāo)或鍵盤。工作時(shí)，我們必須首先用手指或其它物體觸摸安裝在顯示器前端的觸摸屏，然后系統(tǒng)根據(jù)手指觸摸的圖標(biāo)或菜單位置來定位選擇信息輸入。觸摸屏由觸摸檢測部件和觸摸屏控制器組成;觸摸檢測部件安裝在顯示器屏幕前面，用于檢測用戶觸摸位置，接受后送觸摸屏控制器;而觸摸屏控制器的主要作用是從觸摸點(diǎn)檢測裝置上接收觸摸信息，并將它轉(zhuǎn)換成觸點(diǎn)坐標(biāo)，再送給CPU，它同時(shí)能接收CPU發(fā)來的命令并加以執(zhí)行。

工業(yè)觸摸屏的主要類型

按照觸摸屏的工作原理和傳輸信息的介質(zhì)，我們把觸摸屏分為四種，它們分別為電阻式、電容感應(yīng)式、紅外線式以及表面聲波式。每一類觸摸屏都有其各自的優(yōu)缺點(diǎn)，要了解那種觸摸屏適用于那種場合，關(guān)鍵就在于要懂得每一類觸摸屏技術(shù)的工作原理和特點(diǎn)。下面對上述的各種類型的觸摸屏進(jìn)行簡要介紹一下：

1、電阻式觸摸屏

這種觸摸屏利用壓力感應(yīng)進(jìn)行控制。電阻觸摸屏的主要部分是一塊與顯示器表面非常配合的電阻薄膜屏，這是一種多層的復(fù)合薄膜，它以一層玻璃或硬塑料平板作為基層，表面涂有一層透明氧化金屬(透明的導(dǎo)電電阻)導(dǎo)電層，上面再蓋有一層外表面硬化處理、光滑防擦的塑料層、它的內(nèi)表面也涂有一層涂層、在他們之間有許多細(xì)小的(小于1/1000英寸)的透明隔離點(diǎn)把兩層導(dǎo)電層隔開絕緣。 當(dāng)手指觸摸屏幕時(shí)，兩層導(dǎo)電層在觸摸點(diǎn)位置就有了接觸，電阻發(fā)生變化，在X和Y兩個(gè)方向上產(chǎn)生信號，然后送觸摸屏控制器?？刂破鱾蓽y到這一接觸并計(jì)算出(X，Y)的位置，再根據(jù)模擬鼠標(biāo)的方式運(yùn)作。這就是電阻技術(shù)觸摸屏的最基本的原理。 電阻類觸摸屏的關(guān)鍵在于材料科技，常用的透明導(dǎo)電涂層材料有：

A、ITO，氧化銦，弱導(dǎo)電體，特性是當(dāng)厚度降到1800個(gè)埃(埃=10-10米)以下時(shí)會突然變得透明，透光率為80%，再薄下去透光率反而下降，到300埃厚度時(shí)又上升到80%。ITO是所有電阻技術(shù)觸摸屏及電容技術(shù)觸摸屏都用到的主要材料，實(shí)際上電阻和電容技術(shù)觸摸屏的工作面就是ITO涂層。

B、鎳金涂層，五線電阻觸摸屏的外層導(dǎo)電層使用的是延展性好的鎳金涂層材料，外導(dǎo)電層由于頻繁觸摸，使用延展性好的鎳金材料目的是為了延長使用壽命，但是工藝成本較為高昂。鎳金導(dǎo)電層雖然延展性好，但是只能作透明導(dǎo)體，不適合作為電阻觸摸屏的工作面，因?yàn)樗鼘?dǎo)電率高，而且金屬不易做到厚度非常均勻，不宜作電壓分布層，只能作為探層。

1.1四線電阻屏

四線電阻模擬量技術(shù)的兩層透明金屬層工作時(shí)每層均增加5V恒定電壓：一個(gè)豎直方向，一個(gè)水平方向。總共需四根電纜。 特點(diǎn)：高解析度，高速傳輸反應(yīng)。 表面硬度處理，減少擦傷、刮傷及防化學(xué)處理。 具有光面及霧面處理。 一次校正，穩(wěn)定性高，永不漂移。

1.2五線電阻屏

五線電阻技術(shù)觸摸屏的基層把兩個(gè)方向的電壓場通過精密電阻網(wǎng)絡(luò)都加在玻璃的導(dǎo)電工作面上，我們可以簡單的理解為兩個(gè)方向的電壓場分時(shí)工作加在同一工作面上，而外層鎳金導(dǎo)電層只僅僅用來當(dāng)作純導(dǎo)體，有觸摸后分時(shí)檢測內(nèi)層ITO接觸點(diǎn)X軸和Y軸電壓值的方法測得觸摸點(diǎn)的位置。五線電阻觸摸屏內(nèi)層ITO需四條引線，外層只作導(dǎo)體僅僅一條，觸摸屏得引出線共有5條。 特點(diǎn)：解析度高，高速傳輸反應(yīng)。 表面硬度高，減少擦傷、刮傷及防化學(xué)處理。 同點(diǎn)接觸3000萬次尚可使用。 導(dǎo)電玻璃為基材的介質(zhì)。 一次校正，穩(wěn)定性高，永不漂移。 五線電阻觸摸屏有高價(jià)位和對環(huán)境要求高的缺點(diǎn)

1. 3電阻屏的局限

不管是四線電阻觸摸屏還是五線電阻觸摸屏,它們都是一種對外界完全隔離的工作環(huán)境，不怕灰塵和水汽，它可以用任何物體來觸摸,可以用來寫字畫畫，比較適合工業(yè)控制領(lǐng)域及辦公室內(nèi)有限人的使用。電阻觸摸屏共同的缺點(diǎn)是因?yàn)閺?fù)合薄膜的外層采用塑膠材料,不知道的人太用力或使用銳器觸摸可能劃傷整個(gè)觸摸屏而導(dǎo)致報(bào)廢。不過,在限度之內(nèi)，劃傷只會傷及外導(dǎo)電層，外導(dǎo)電層的劃傷對于五線電阻觸摸屏來說沒有關(guān)系,而對四線電阻觸摸屏來說是致命的。

2、電容式觸摸屏

2.1電容技術(shù)觸摸屏

是利用人體的電流感應(yīng)進(jìn)行工作的。電容式觸摸屏是是一塊四層復(fù)合玻璃屏，玻璃屏的內(nèi)表面和夾層各涂有一層ITO，最外層是一薄層矽土玻璃保護(hù)層,夾層ITO涂層作為工作面,四個(gè)角上引出四個(gè)電極，內(nèi)層ITO為屏蔽層以保證良好的工作環(huán)境。 當(dāng)手指觸摸在金屬層上時(shí)，由于人體電場，用戶和觸摸屏表面形成以一個(gè)耦合電容，對于高頻電流來說，電容是直接導(dǎo)體，于是手指從接觸點(diǎn)吸走一個(gè)很小的電流。這個(gè)電流分從觸摸屏的四角上的電極中流出，并且流經(jīng)這四個(gè)電極的電流與手指到四角的距離成正比，控制器通過對這四個(gè)電流比例的精確計(jì)算，得出觸摸點(diǎn)的位置。

2.2電容觸摸屏的缺陷

電容觸摸屏的透光率和清晰度優(yōu)于四線電阻屏，當(dāng)然還不能和表面聲波屏和五線電阻屏相比。電容屏反光嚴(yán)重，而且，電容技術(shù)的四層復(fù)合觸摸屏對各波長光的透光率不均勻，存在色彩失真的問題，由于光線在各層間的反射，還造成圖像字符的模糊。

電容屏在原理上把人體當(dāng)作一個(gè)電容器元件的一個(gè)電極使用，當(dāng)有導(dǎo)體靠近與夾層ITO工作面之間耦合出足夠量容值的電容時(shí)，流走的電流就足夠引起電容屏的誤動(dòng)作。我們知道，電容值雖然與極間距離成反比，卻與相對面積成正比，并且還與介質(zhì)的的絕緣系數(shù)有關(guān)。因此，當(dāng)較大面積的手掌或手持的導(dǎo)體物靠近電容屏而不是觸摸時(shí)就能引起電容屏的誤動(dòng)作，在潮濕的天氣，這種情況尤為嚴(yán)重，手扶住顯示器、手掌靠近顯示器7厘米以內(nèi)或身體靠近顯示器15厘米以內(nèi)就能引起電容屏的誤動(dòng)作。 電容屏的另一個(gè)缺點(diǎn)用戴手套的手或手持不導(dǎo)電的物體觸摸時(shí)沒有反應(yīng)，這是因?yàn)樵黾恿烁鼮榻^緣的介質(zhì)。

電容屏更主要的缺點(diǎn)是漂移：當(dāng)環(huán)境溫度、濕度改變時(shí)，環(huán)境電場發(fā)生改變時(shí)，都會引起電容屏的漂移，造成不準(zhǔn)確。例如：開機(jī)后顯示器溫度上升會造成漂移：用戶觸摸屏幕的同時(shí)另一只手或身體一側(cè)靠近顯示器會漂移;電容觸摸屏附近較大的物體搬移后回漂移，你觸摸時(shí)如果有人圍過來觀看也會引起漂移;電容屏的漂移原因?qū)儆诩夹g(shù)上的先天不足，環(huán)境電勢面(包括用戶的身體)雖然與電容觸摸屏離得較遠(yuǎn)，卻比手指頭面積大的多，他們直接影響了觸摸位置的測定。

此外，理論上許多應(yīng)該線性的關(guān)系實(shí)際上卻是非線性，如：體重不同或者手指濕潤程度不同的人吸走的總電流量是不同的，而總電流量的變化和四個(gè)分電流量的變化是非線性的關(guān)系，電容觸摸屏采用的這種四個(gè)角的自定義極坐標(biāo)系還沒有坐標(biāo)上的原點(diǎn)，漂移后控制器不能察覺和恢復(fù)，而且，4個(gè)A/D完成后，由四個(gè)分流量的值到觸摸點(diǎn)在直角坐標(biāo)系上的X、Y坐標(biāo)值的計(jì)算過程復(fù)雜。由于沒有原點(diǎn)，電容屏的漂移是累積的，在工作現(xiàn)場也經(jīng)常需要校準(zhǔn)。 電容觸摸屏最外面的矽土保護(hù)玻璃防刮擦性很好，但是怕指甲或硬物的敲擊，敲出一個(gè)小洞就會傷及夾層ITO，不管是傷及夾層ITO還是安裝運(yùn)輸過程中傷及內(nèi)表面ITO層，電容屏就不能正常工作了。

3、紅外線觸摸屏

紅外觸摸屏是利用X、Y方向上密布的紅外線矩陣來檢測并定位用戶的觸摸。紅外觸摸屏在顯示器的前面安裝一個(gè)電路板外框，電路板在屏幕四邊排布紅外發(fā)射管和紅外接收管，一一對應(yīng)形成橫豎交叉的紅外線矩陣。用戶在觸摸屏幕時(shí)，手指就會擋住經(jīng)過該位置的橫豎兩條紅外線，因而可以判斷出觸摸點(diǎn)在屏幕的位置。任何觸摸物體都可改變觸點(diǎn)上的紅外線而實(shí)現(xiàn)觸摸屏操作。

早期觀念上，紅外觸摸屏存在分辨率低、觸摸方式受限制和易受環(huán)境干擾而誤動(dòng)作等技術(shù)上的局限，因而一度淡出過市場。此后第二代紅外屏部分解決了抗光干擾的問題，第三代和第四代在提升分辨率和穩(wěn)定性能上亦有所改進(jìn)，但都沒有在關(guān)鍵指標(biāo)或綜合性能上有質(zhì)的飛躍。但是，了解觸摸屏技術(shù)的人都知道，紅外觸摸屏不受電流、電壓和靜電干擾，適宜惡劣的環(huán)境條件，紅外線技術(shù)是觸摸屏產(chǎn)品最終的發(fā)展趨勢。采用聲學(xué)和其它材料學(xué)技術(shù)的觸屏都有其難以逾越的屏障，如單一傳感器的受損、老化，觸摸界面怕受污染、破壞性使用，維護(hù)繁雜等等問題。紅外線觸摸屏只要真正實(shí)現(xiàn)了高穩(wěn)定性能和高分辨率，必將替代其它技術(shù)產(chǎn)品而成為觸摸屏市場主流。

過去的紅外觸摸屏的分辨率由框架中的紅外對管數(shù)目決定，因此分辨率較低，市場上主要國內(nèi)產(chǎn)品為32x32、40X32，另外還有說紅外屏對光照環(huán)境因素比較敏感，在光照變化較大時(shí)會誤判甚至死機(jī)。這些正是國外非紅外觸摸屏的國內(nèi)代理商銷售宣傳的紅外屏的弱點(diǎn)。而最新的技術(shù)第五代紅外屏的分辨率取決于紅外對管數(shù)目、掃描頻率以及差值算法，分辨率已經(jīng)達(dá)到了1000X720，至于說紅外屏在光照條件下不穩(wěn)定，從第二代紅外觸摸屏開始，就已經(jīng)較好的克服了抗光干擾這個(gè)弱點(diǎn)。

第五代紅外線觸摸屏是全新一代的智能技術(shù)產(chǎn)品，它實(shí)現(xiàn)了1000*720高分辨率、多層次自調(diào)節(jié)和自恢復(fù)的硬件適應(yīng)能力和高度智能化的判別識別，可長時(shí)間在各種惡劣環(huán)境下任意使用。并且可針對用戶定制擴(kuò)充功能，如網(wǎng)絡(luò)控制、聲感應(yīng)、人體接近感應(yīng)、用戶軟件加密保護(hù)、紅外數(shù)據(jù)傳輸?shù)取?原來媒體宣傳的紅外觸摸屏另外一個(gè)主要缺點(diǎn)是抗暴性差，其實(shí)紅外屏完全可以選用任何客戶認(rèn)為滿意的防暴玻璃而不會增加太多的成本和影響使用性能，這是其他的觸摸屏所無法效仿的。

4、表面聲波觸摸屏

4.1 表面聲波

表面聲波，超聲波的一種，在介質(zhì)(例如玻璃或金屬等剛性材料)表面淺層傳播的機(jī)械能量波。通過楔形三角基座(根據(jù)表面波的波長嚴(yán)格設(shè)計(jì))，可以做到定向、小角度的表面聲波能量發(fā)射。表面聲波性能穩(wěn)定、易于分析，并且在橫波傳遞過程中具有非常尖銳的頻率特性，近年來在無損探傷、造影和退波器方向上應(yīng)用發(fā)展很快，表面聲波相關(guān)的理論研究、半導(dǎo)體材料、聲導(dǎo)材料、檢測技術(shù)等技術(shù)都已經(jīng)相當(dāng)成熟。 表面聲波觸摸屏的觸摸屏部分可以是一塊平面、球面或是柱面的玻璃平板，安裝在CRT、LED、LCD或是等離子顯示器屏幕的前面。玻璃屏的左上角和右下角各固定了豎直和水平方向的超聲波發(fā)射換能器，右上角則固定了兩個(gè)相應(yīng)的超聲波接收換能器。玻璃屏的四個(gè)周邊則刻有45°角由疏到密間隔非常精密的反射條紋。

4.2 表面聲波觸摸屏工作原理

以右下角的X-軸發(fā)射換能器為例： 發(fā)射換能器把控制器通過觸摸屏電纜送來的電信號轉(zhuǎn)化為聲波能量向左方表面?zhèn)鬟f，然后由玻璃板下邊的一組精密反射條紋把聲波能量反射成向上的均勻面?zhèn)鬟f，聲波能量經(jīng)過屏體表面，再由上邊的反射條紋聚成向右的線傳播給X-軸的接收換能器，接收換能器將返回的表面聲波能量變?yōu)殡娦盘枴?當(dāng)發(fā)射換能器發(fā)射一個(gè)窄脈沖后，聲波能量歷經(jīng)不同途徑到達(dá)接收換能器，走最右邊的最早到達(dá)，走最左邊的最晚到達(dá)，早到達(dá)的和晚到達(dá)的這些聲波能量疊加成一個(gè)較寬的波形信號，不難看出，接收信號集合了所有在X軸方向歷經(jīng)長短不同路徑回歸的聲波能量，它們在Y軸走過的路程是相同的，但在X軸上，最遠(yuǎn)的比最近的多走了兩倍X軸最大距離。

因此這個(gè)波形信號的時(shí)間軸反映各原始波形疊加前的位置，也就是X軸坐標(biāo)。 發(fā)射信號與接收信號波形 在沒有觸摸的時(shí)候，接收信號的波形與參照波形完全一樣。當(dāng)手指或其它能夠吸收或阻擋聲波能量的物體觸摸屏幕時(shí)，X軸途經(jīng)手指部位向上走的聲波能量被部分吸收，反應(yīng)在接收波形上即某一時(shí)刻位置上波形有一個(gè)衰減缺口。 接收波形對應(yīng)手指擋住部位信號衰減了一個(gè)缺口，計(jì)算缺口位置即得觸摸坐標(biāo) 控制器分析到接收信號的衰減并由缺口的位置判定X坐標(biāo)。之后Y軸同樣的過程判定出觸摸點(diǎn)的Y坐標(biāo)。除了一般觸摸屏都能響應(yīng)的X、Y坐標(biāo)外，表面聲波觸摸屏還響應(yīng)第三軸Z軸坐標(biāo)，也就是能感知用戶觸摸壓力大小值。其原理是由接收信號衰減處的衰減量計(jì)算得到。三軸一旦確定，控制器就把它們傳給主機(jī)。

4.3表面聲波觸摸屏特點(diǎn)

清晰度較高，透光率好。高度耐久，抗刮傷性良好(相對于電阻、電容等有表面度膜)。反應(yīng)靈敏。不受溫度、濕度等環(huán)境因素影響，分辨率高，壽命長(維護(hù)良好情況下5000萬次);透光率高(92%)，能保持清晰透亮的圖像質(zhì)量;沒有漂移，只需安裝時(shí)一次校正;有第三軸(即壓力軸)響應(yīng)，目前在公共場所使用較多。 表面聲波屏需要經(jīng)常維護(hù)，因?yàn)榛覊m，油污甚至飲料的液體沾污在屏的表面，都會阻塞觸摸屏表面的導(dǎo)波槽，使波不能正常發(fā)射，或使波形改變而控制器無法正常識別，從而影響觸摸屏的正常使用，用戶需嚴(yán)格注意環(huán)境衛(wèi)生。必須經(jīng)常擦抹屏的表面以保持屏面的光潔，并定期作一次全面徹底擦除。

聲波屏的三個(gè)角分別粘貼著X，Y方向的發(fā)射和接收聲波的換能器(換能器：由特殊陶瓷材料制成的，分為發(fā)射換能器和接收換能器。是把控制器通過觸摸屏電纜送來的電信號轉(zhuǎn)化為聲波能和由反射條紋匯聚成的表面聲波能變?yōu)殡娦盘枴?，四個(gè)邊刻著反射表面超聲波的反射條紋。當(dāng)手指或軟性物體觸摸屏幕，部分聲波能量被吸收，于是改變了接收信號，經(jīng)過控制器的處理得到觸摸的X，Y坐標(biāo)。

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一些人機(jī)界面的基本知識已經(jīng)說完了，接下來我們分享一下來自論壇的某工控達(dá)人的個(gè)人心得。對對碰，人機(jī)界面大比拼！哪個(gè)品牌更適合你？

原文（臺達(dá)VS基恩士）：

平時(shí)主要做非標(biāo)設(shè)備，負(fù)責(zé)電氣控制部分，PLC和觸摸屏經(jīng)常用得到，每年至少也要用到上百個(gè)屏，當(dāng)然品牌也都會有所不同，之前負(fù)責(zé)的一個(gè)項(xiàng)目，經(jīng)過不同的升級改造，用到了兩個(gè)屏，臺達(dá)和基恩士，下面我就談?wù)勎沂褂眠@兩款觸摸屏的感受。

一、價(jià)格及穩(wěn)定性

該項(xiàng)目用的屏幕都是7寸屏，功能方面也沒有太高的要求，能實(shí)現(xiàn)一般的界面操作，調(diào)試及參數(shù)輸入即可，臺達(dá)DOP-B07S515的屏幕大概1000元左右，基恩士VT3-V7的觸摸屏要五六千元，所以國產(chǎn)屏的優(yōu)勢非常顯而易見。穩(wěn)定性方面，基恩士做的比較好，這個(gè)項(xiàng)目有幾套設(shè)備的臺達(dá)屏因?yàn)槭褂脡勖鼏栴}被更換過，基恩士屏幕一直在用，穩(wěn)定性和壽命都很有保障，一般情況下，出口國外的設(shè)備用的是基恩士的屏，國內(nèi)用臺達(dá)的屏。

二、接口通訊方面

兩款屏幕使用的編程線都是方形打印機(jī)接口線，即插即用，市場上很普遍，所以傳輸程序就顯得非常方便；和PLC通訊方面，都可以通過232接口進(jìn)行通訊，做線也很簡單，DB9頭焊接相應(yīng)的針腳即可。

三、軟件使用

臺達(dá)屏幕上手容易，界面操作起來也很簡單，有離線模擬功能，可以隨時(shí)模擬程序，這點(diǎn)很方便，語言選擇方面也很方便，因?yàn)榻K端客戶有老外，所以有時(shí)候客戶會要求英文界面，這時(shí)候編寫界面程序的時(shí)候就需要考慮語言的切換功能了，而臺達(dá)的語言切換功能也很簡單，在相應(yīng)的文字描述中，可以選擇三種語言模式，在“選項(xiàng)”“設(shè)置模塊參數(shù)”“一般”選項(xiàng)中，可以選擇系統(tǒng)默認(rèn)的語言，在“其他”選項(xiàng)中，勾選對應(yīng)的language即可。

四、界面操作

個(gè)人覺得臺達(dá)的操作界面比基恩士的更容易上手，視覺效果也會好很多，如下兩個(gè)截圖分別是基恩士和臺達(dá)屏的效果對比圖，從圖中明顯可以看出來右邊臺達(dá)界面比左邊畫面看著舒服多了。

不過基恩士觸摸屏有個(gè)特殊的功能，就是你在編程界面點(diǎn)擊頁切換的按鍵，它就會跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)的界面。基恩士觸摸屏也沒有在線，離線模擬功能，這點(diǎn)不太好。

總之，兩款屏幕各有優(yōu)缺點(diǎn)，臺達(dá)因起價(jià)格比較低廉、操作簡單，所以能夠占領(lǐng)很大的市場，一般情況下還是用低價(jià)屏的比較多，不過客戶指定的情況下，也會用到高質(zhì)量的屏。以上是我對使用這兩個(gè)品牌觸摸屏的些許看法，還有很多不完善的地方，希望大家繼續(xù)補(bǔ)充！

不難看出，2個(gè)品牌各有優(yōu)異。如果偏向于價(jià)格，選臺達(dá)的會多一些。但偏向于性能和穩(wěn)定，還是基恩士比較靠譜。如果是您，您會選哪個(gè)品牌呢？