二十一世紀(jì)的工廠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(zhàn)。曾經(jīng)龐大的機(jī)器怪獸，如今正在被采用大型LCD觸摸式顯示屏用于人機(jī)互動(dòng)的電腦控制型系統(tǒng)快速代替。
這些新型系統(tǒng)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(fù)。本文將評(píng)述采用此類(lèi)觸摸屏顯示控制面板的系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，討論斷電情況下面臨的主要難題，后還將解釋如何利用一個(gè)基于nvSRAM存儲(chǔ)器和軟件事務(wù)日志的客戶(hù)端/服務(wù)器架構(gòu)，來(lái)輕松經(jīng)濟(jì)地找到解決方案。
工廠控制面板的發(fā)展
在過(guò)去的數(shù)十年里，工廠自動(dòng)化已經(jīng)發(fā)展到大型機(jī)械控制面板的運(yùn)用，包括開(kāi)關(guān)、按鍵、旋轉(zhuǎn)手柄、鍵盤(pán)、儀表和視頻顯示器（如圖1）。工廠越復(fù)雜，其控制面板就越復(fù)雜，所需要的控制面板數(shù)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(xùn)和操作的難度就增加，設(shè)計(jì)和執(zhí)行成本就會(huì)暴漲，而且，由于增加了更多的機(jī)器設(shè)備，總的可靠性就下降了。

圖1：在過(guò)去的數(shù)十年里，工廠自動(dòng)化已經(jīng)發(fā)展到大型機(jī)械控制面板的運(yùn)用，包括開(kāi)關(guān)、按鍵、旋轉(zhuǎn)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(jī)械控制面板，簡(jiǎn)化了操作，提高

圖2：過(guò)去需要通過(guò)機(jī)械式控制面板來(lái)實(shí)現(xiàn)的功能，現(xiàn)在可以由一個(gè)嵌入式數(shù)字系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，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。
有了觸摸顯示屏，操作員不需要按動(dòng)真實(shí)的按鍵或轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)機(jī)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(biāo)上并作出同樣的動(dòng)作，就可實(shí)現(xiàn)同樣的效果。這些大屏幕控制面板與大量的數(shù)字開(kāi)關(guān)、傳感器、儀表和視覺(jué)系統(tǒng)連接，可以輕松顯示100多個(gè)圖標(biāo)，每個(gè)圖標(biāo)都可代替舊式機(jī)械面板中的對(duì)應(yīng)機(jī)械部件，而且還能提供更強(qiáng)的功能。比如，操作員幾乎不需要進(jìn)行培訓(xùn)，*憑借對(duì)原有機(jī)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(zhuǎn)向另一個(gè)顯示界面。
比如，當(dāng)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(duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)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(diào)出并顯示無(wú)數(shù)的不同“界面”，所以當(dāng)工廠需要將控制屏從一個(gè)工作任務(wù)轉(zhuǎn)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)*優(yōu)勢(shì)是，在一個(gè)特定的控制面板中，功能的安排可以根據(jù)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(duì)于將觸摸屏集成到現(xiàn)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(jī)械控制面板可以通過(guò)機(jī)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(tǒng)卻不一樣，需要對(duì)斷電事件有非常可靠且自動(dòng)防故障的響應(yīng)，來(lái)確保工廠的狀態(tài)信息得到安全存儲(chǔ)，并在恢復(fù)供電后返回到該狀態(tài)。
沒(méi)有恰當(dāng)?shù)闹貑⒑突謴?fù)智能的面板方案，會(huì)讓工廠的停工和復(fù)工成為一個(gè)的噩夢(mèng)，導(dǎo)致?lián)p失慘重的停工期、浪費(fèi)的材料甚至工人的人身傷亡。工廠老板不會(huì)允許替換可靠的機(jī)械面板，除非新型的數(shù)字式液晶觸摸屏可以100％地準(zhǔn)確替換它。機(jī)械面板常常可以在斷電之后恢復(fù)原狀，所以采用觸摸屏的嵌入式控制面板也要能做到這一點(diǎn)。
　機(jī)械控制面板概覽
如圖3a中所示，該系統(tǒng)的核心是工廠的主服務(wù)器。通過(guò)控制工廠的聯(lián)網(wǎng)式I/O板，主服務(wù)器協(xié)調(diào)著所有監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集傳感器 － 例如用來(lái)測(cè)量電壓、電流、水壓、重量、氣流、讀寫(xiě)條形碼的傳感器等，并管理工廠中所有運(yùn)行中的控制點(diǎn)，如啟動(dòng)器、螺線(xiàn)管、馬達(dá)、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實(shí)現(xiàn)了100％自動(dòng)化，而且此類(lèi)工廠的比率還在增加，但仍然有大部分工廠需要人力操作員來(lái)監(jiān)測(cè)工廠所有方面的運(yùn)行。
圖3a：工廠的主服務(wù)器是一個(gè)機(jī)械式控制面板系統(tǒng)的核心，協(xié)調(diào)著所有監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集傳感器，并管理工廠中所有運(yùn)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(jī)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(diào)節(jié)，隨后這些設(shè)置會(huì)被數(shù)字化，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)總線(xiàn)傳輸?shù)街鞣?wù)器。
同樣的，傳感器數(shù)據(jù)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(shù)字讀出器和LED等方式顯示給操作員。當(dāng)斷電事件發(fā)生時(shí)，主服務(wù)器會(huì)繼續(xù)從一個(gè)UPS電源獲得電能，并保存工廠里的成百上千套設(shè)置，以便當(dāng)工廠恢復(fù)供電時(shí)，可以快速并有序地恢復(fù)各個(gè)操作

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