西门子6GK7243-1EX01-0XE0供应现货
七八十年代，是中国工业经济快速发展的初期。各行各业急待发展，基础设施建设如火如荼地进行着。厂房、设备、交通设施需求急剧增加，各种金属管的需求已远远不能满足，许多金属管的形状要求也不断复杂化，从而催生了弯管机系统设计和开发。由于国内技术水平的落后，许多弯管设备开发设计只停留在初级阶段，继电器式的电气控制系统生产出来的产品质量和产量都没有达到人们对各种金属管工艺的理想要求。90年代后，中国经济水平的飞速发展和不断提高，以及PC技术在工业中广泛应用，二维式的弯管机已无法满足复杂的工业需要。三维弯管机正是在这一背景下逐渐开发成型，而可编程控制器（PLC）在弯管机控制系统中发挥了重要的作用，给复杂要求的弯管系统提供了重要的技术保证。
自动三维弯管机系统要求有三组脉冲信号输入，两组脉冲信号输出，强大的档案功能。永宏PLC正是由于其单个CPU可处理四组硬体高速计速器，输出四组脉冲，实用的FUN160档案功能，满足了三维弯管机控制系统的复杂要求，广泛引用于弯管机行业。
2系统的概述
（1）系统结构
自动三维弯管机控制系统主要由可编程控制器（PLC）、旋转编码器、步进电机、人机界面（HMI）和液压油泵组成。旋转编码器主要用于角度量测和长度控制，步进电机主要用于旋转角度控制和驱动小车实现长度控制，电磁阀配合液压油泵用于实现弯管动力。
（2）系统功能
A、分手动、半自动、全自动等多种操作方式，并可满足有芯棒和无芯棒，单角度和多角度，二维角和三维角选择等不同控制要求场合的特定需要。
B、可存储上百种产品型号，每种型号可设定20个弯管角度参数和20个旋转角度参数，可满足多种复杂、多角度、不同空间的要求，并可对工作进度进行实时监控显示。如图1所示；
C、可自由调整设定“夹紧时间”、“退夹时间”、“进芯时间”，满足实际工艺要求，以及防止机械上的动作延时造成的次品；
D、可选择试机模式，用于机械的磨合，符合管理员权限的人才可选择试机模式，对不同的用户进行不同的操作从而保证系统安全。如图2所示；
E、可设定机械的使用期限，符合管理员权限的人才可对机械的使用期限进行设定；
F、完善的报警系统，在操作不当或机械故障时能在屏幕上作出提示，并停机报警。如图3所示。
（3）系统I/O分配
系统选用1台FBs-24MCT主机，1台FBs-8EA输入输出扩展模块和1台FBs-8EY输出扩展模块。其输入输出端子分配情况如下所示。
输入信号：
X0 弯管编码器A相X1弯管编码器B相
X2 小车编码器A相 X3小车编码器B相
X4 旋转编码器A相 X5旋转编码器B相
X6 原点信号 X7退芯到感应信号
X8 辅推前感应信号 X9辅推后感应信号
X10 进入托料感应区 X11小车进入辅推干涉
X12 脚踏信号 X13退弯安全开关
X14管料检测信号X15-X17 系统预留
输出信号：
Y0 步进电机1A相Y1步进电机1B相
Y2 夹料动作Y3步进电机2A相
Y4 步进电机2B相Y5留慢退芯
Y6 电磁铁 Y7进芯
Y8 主夹退 Y9副夹退
Y10 退弯 Y11夹料退
Y12 退芯 Y13辅推退
Y14 慢弯管 Y15溢流阀
Y16 慢退芯 Y17慢弯管
Y18 主夹进 Y19副夹进
Y20 弯管动作 Y21油泵
3系统的软硬件实现
系统主要工作步骤有弯管主副夹夹紧、有芯进芯并计时、弯管、辅推弯管、慢弯进行、主副夹退夹、步进电机动作旋转、退弯动作、退芯完成等。其主要工作流程如图4所示。
（1）档案系统管理设计
根据不同用户的实际要求，需要产品多样性，弯管角度参数灵活可变的特点，三维弯管机系统在设计时要求PLC拥有强大档案处理功能。在系统设计中，采用了FUN160功能指令，如图5所示。当M1=OFF，M0由0→1时，自暂存器R0开始，将长度为暂存器R101的资料写入以档案寄存器F0开始的区块中（指标暂存器R100的资料为F0的第N个区块）；当M1=ON时，M0由0→1时，自资料寄存器F0开始的第N个区块（指标暂存器R100的资料为N）的暂存器资料存入以暂存器R0开始的资料暂存器区（该区长度为R101的资料）。
（2）角度参数的设计
系统的每一个零件多可设定20个弯管角度和20个空间旋转角度。由于每种零件的弯管角度不可能全部设定，当一种零件的弯管角度个数少于20个（即其它角度均为0），CPU将继续进行扫描，直至20角度全部执行完毕，这在很大程度上不仅浪费了CPU的扫描时间，也降低了系统工作效率。在设计过程中，采用为0参数寻找方式，程序设计如图6所示，当20个参数暂存器中第N个为0时，M2=ON，此时R4的资料为第N个参数暂存器，并告知CPU执行到时结束执行弯管命令。
（3）长度量测及空间角度系统的设计
系统的长度量测及空间角度采用步进电机控制。
步进电机驱动小车实现长度量测功能，并把脉冲数回馈给CPU处理。而以往的空间角度控制采用人工旋转，当编码器计数到时驱动电磁铁动作，但由于电磁铁动作时间上的延时，造成了弯管精度的不足。
在改进的系统中采用步进电机代替人工旋转，旋转编码器检测并回馈信号，这不仅满足了系统控制精度的要求，也大大提高了生产效率和自动化程度。
（4）震动干扰的处理
在系统的工作过程中，由于电机震动及弯管时偶尔力过小或过大产生的一些干扰，造成了编码器在记数上的误差，降低了弯管的精度。在系统中加设了辅退和慢弯，减少了较大震动带来的误差因数。
4 结束语
自动弯管机自成功设计以来，经多多次修改完善，现已大量投入生产应用。该控制系统在各方面与以往的弯管系统相比有着很大的优势：零件参数选择可达上百种，弯管角度可增至20个之多，加工的产品从实心的钢条到空心的金属管，从家俱工艺品到工业化工车船设备用金属管等；弯管长度和角度旋转控制实现自动化，在精度上有很大的提高，误差允许值控制在+0.2℃范围内，一个人就可实现操作，大大节约了人力成本，也大大提高的产量；操作系统方便，人-机对话简单易懂，通过简单的培训即可实现安全操作；完善的报警系统及合理的程序设计，给系统维护和调试人员带来了很大的方便，减少了大量的调试时间。
通过一年多的运行验证表明，该系统技术已达到国内先进水平，并应用于交通运输、石油化工和生产生活中，收到了良好的经济效益和社会效益，是值得广泛推广和使用的设备。
对性能影响为深远的技术改变要算是从电阻式转移至式触摸屏技术。根据市调机构isuppli预测，到2011年前，近25%的触摸屏手机将由电阻式转移至电容式触摸屏。电容式触摸屏技术带来的各种效益，将促使市场快速成长。
传统的电阻式触控面板在感测到手指或触控笔时，顶层柔性透明材料被下压，接触到下方的导电材料层；而投射式电容屏没有可移动部件。事实上，投射式电容感测硬件包含玻璃材质的顶层，之后是x与y轴的组件，以及覆盖在玻璃基板上的氧化铟锡(ito)绝缘层。部分供货商会做一颗单层传感器，内嵌x与y轴传感器和小型桥接组件于一单层ito之中，当手指或其它导电物体靠近屏幕时，就会在传感器与手指之间产生一个电容。相对于系统而言，此电容相当小，但可利用多种技术测出此电容。
其中一种技术是采用truetouch组件，包括快速改变电容，并利用一个泄放电阻来测量放电时间。这种全玻璃的触控表面带给使用者光滑流畅的触感。终端产品制造商也偏爱玻璃屏，因为玻璃材质会让终端产品拥有线条美观的工业设计感，并能为测量触控提供优质的电容信号。后，不仅要考虑触控面板的外观，了解其运作模式也相当重要。为设计出性能优良的触摸屏产品，必须注意以下参数。
jingque度：jingque度可定义为，在一个预先定义的触摸屏区域中大的定位误差，以手指的实际位置与测量位置之间的直线距离为单位。在测量jingque度时，使用的是一只模拟或机械手指。手指置于面板上的一个准确位置，再把手指实际位置与测量位置进行比较。jingque度非常重要，使用者希望系统能准确地找到手指位置。电阻式触摸屏令人诟病的一项缺点，就是低准确度，准确度会随时间逐渐减弱。电容式触摸屏的jingque度创造出许多新应用，例如虚拟键盘，以及不用触控笔的手写辨识。图1显示一个结构不完整的触控面板数据，显示手指位置有游移现象，而实际上模拟手指是进行直线移动。
图1 范例显示在触控面板追踪中的不准确度或误差.
手指间距：手指间距定义为，当触摸屏控制器测量两只手指的位置时，两只手指中心点之间在屏幕上的短距离。手指间距测量方法(图2)，是将两个模拟或机械手指置于面板上，逐渐拉近两只手指的距离，直到系统测到两只手指为一只手指为止。有些触摸屏供货商的手指间距是指边缘至边缘的距离，有些则是中心点之间的距离。10毫米机械手指的10毫米手指间距，表明有多只手指触碰到屏幕，或是手指之间的距离为10毫米，实际状况取决于触控控制器的规格定义。如果没有良好的手指间距，就无法设计出多点触控解决方案。对于仿真键盘而言，手指间距尤其重要，因为一般在使用仿真键盘时，手指在屏幕上的间距通常很短。
图2 测量手指间距。
响应时间：响应时间定义为，触摸屏上手指触碰事件与触摸屏控制器产生中断信号之间的时间。测量方法是以触动仿真手指触摸屏的环境，或在面板上移动一只模拟手指。响应时间尤其重要，因为它直接影响用户在屏幕上移动手指的速度；进行平移或轻弹的操作；用手指或笔在屏幕上书写。响应时间缓慢的触控面板，会有短暂停顿和侦测不到移动动作的情况。触摸屏的响应时间是系统响应时间的一部分，其中包括:
·x/y轴向扫描：触控控制器扫描与测量传感器上电容变化所耗费的时间。
·手指侦测：比较面板电容变化与预先定义的手指默认值。若变化幅度超越手指默认值，就会侦测到手指的触碰。
·手指位置：根据多个传感器得到的结果数据进行推算，判断手指的实际位置。
·手指追踪：当传感器上置有多只手指，每只手指必须正确辨识，并指派一个独特的辨识符号。
·中断延迟：是指主控端上岔断指示和服务之间的延迟，在大多数的系统中，这种延迟不会超过100微秒。
·通信：一般系统在400khz时使用i2c，或在1mhz时使用spi来与主控端进行通信。
市面上有许多工具能用来缩短响应时间，关键在于触控芯片的智能，比如较有创意的方法仅需扫描部分屏幕，即可侦测到手指位置，当侦测到手指后，就能快速扫描，计算出手指实际的定位，藉此节省耗电与时间。另一个重要工具是并行处理，使用不同的硬件组件进行扫描、手指处理及通信，使这些工作同步进行。采用高度优化的算法进行手指侦测、手指定位及手指识别码(id)，能够缩短处理与响应时间。
画面更新率：当手指出现在触摸屏上时，一个数据缓冲器内触摸屏数据的两个相邻帧之间的时间。低画面更新率会导致系统侦测动作有停顿现象，侦测到的移动路线也会变成不连续的线段，而不是流畅的曲线。换言之，若触控面板拥有高画面更新率，就能提供更多的数据点，可转译成流畅或完整的形状或动作轨迹，高画面更新率还能改进手势的解译功能。诸如truetouch这类智能触摸屏控制器能够调整其画面更新率来配合系统需求。手绘或手写应用需要相当高的画面更新率，但手机拨号键盘仅需在使用者按下或放开按钮时，截断主控端即可。
平均功耗：是指触控系统的平均功耗，包括控制器ic工作时的时间扫描、处理、通信、休眠等，以及主处理器接收与解译触控数据的时间。
功耗是很常见的性能参数：测量装置消耗的电流乘以电压，就能推算出功耗。在触控面板的功耗方面，需要更精密的计算公式，因为不同使用模式会产生不同功耗。手机的待机时间取决于触摸屏的待机或休眠模式消耗的电流。
触摸屏在工作时，还分成许多种模式，例如触碰唤醒(wot)、面颊侦测(cheekdetect)，比如接听一通5分钟来电，正在检视或输入电话号码时，手机可能切换至触控模式达10秒，之后再切换至提醒通话时的wot或面颊侦测模式。在传送文字信息(sms)时，仍是混合wot模式与实际手指接触，在按键输入或思考时，控制器ic会在各种睡眠模式之间进行切换。
若不考虑这些功耗模式，就会很容易被系统耗电量所误导，在大多数的情况中，触摸屏90～99%的时间都是切换至面颊侦测模式及触碰唤醒模式。有些系统允许使用者自行设定处理时间与休眠模式的比例，甚至手指仍置于面板的时候。若系统仅侦测到手指置于相同位置，就不需要200mhz的画面更新率。想要开发一个高性能触摸屏，必须运用休眠模式的低功耗系统，并搭配创新的休眠与唤醒模式来工作。
系统研发人员在设计一个电容式触摸屏系统时，还要考虑许多其它重要因素：
手指电容:是指手指与单一传感器组件之间测量到的电容。测量手指电容时，是使用一只真实手指，而不是金属的机械手指，以确保测得符合实际状况的数据。影响回授电容(cf)的因素包括覆盖上层的镜片厚度及覆盖外层材料的介电常数。
系统本底噪声:系统本底噪声是指电容至数字转换器输出端所测量到的噪声，是数据转换器的输入(电容)值。
信噪比:信噪比(snr)是传感器测得的手指信号与测量噪声之比。这是个重要参数，设计人员必须深入了解它，才能开发出高效率的触控面板。系统必须能调节、适应并滤除移动系统中的寄生噪声。为获得高信号数以及极少的噪声数，可考虑针对触控功能采用jingque的模拟前端组件。
诸如truetouch系列可编程解决方案这类产品，可在滤除噪声方面提供许多的机制。psoc可编程模拟组件能重新组态，以整合持续一段时间的信号，藉此滤除噪声。不同的信号频率，包括扩频与虚拟随机频率，亦可用来避免电磁干扰。标准的数字滤波器能移除1～2位的信号抖动或提供类似iir的低通滤波器。智能数字滤波器能比对附近区域侦测到的样本，滤除不正常的样本，智能滤波器仅受限于系统设计人员的创意。图3显示一个组件的噪声水平范例，及侦测到的触控行为。在这个例子中，撷取到的snr为5。
图3 信噪比(snr)范例。
了解与掌握重要的触摸屏效能参数，就能大幅改进触摸屏设计。了解这些标准，也有助于选择理想的设计伙伴，这些业者拥有适合的技术，能妥善应对移动消费产品的噪声与问题。
触摸屏吸引人的优点，就在于其外表看似简单的设计。在取代笨重的按钮、轨迹球或传统屏幕后，触摸屏带来一种全新的操作模式，创造出令人喜爱的使用体验。触摸屏设计的难点在于，想要提供美观简洁的设计，必须采用精密复杂的硬件、固件体以及制造技术。掌握触摸屏的设计要点、关键性能参数，以及触摸屏设计的权衡考虑要素，是开发出触摸屏产品的步。