CN101943994A - 一种工业人机交互界面及其操作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种工业人机交互界面及其操作方法。该触摸式工业人机交互界面可由操作员直接创建窗口切分。其操作方法，是通过触摸方式下达切分指令创建切分栏杆和分切取消指令去除所述切分栏杆。本发明的工业人机交互界面在窗口切分状态下可同时观察同一逻辑(组态)画面中的任意两个画面对象，解决了在同一物理屏幕同时观察距离较远两个画面对象的问题；同时，操作方法简单，具体的动作执行都是通过软模块即触摸屏的控制程序来实现，简单易行，便于掌握。

Description

一种工业人机交互界面及其操作方法
技术领域
本发明属于工业控制领域，涉及一种工业HMI(人机交互界面)，尤其是可由操作员直接创建窗口切分的工业HMI及其操作方法。
背景技术
工业HMI(人机交互界面或人机界面，Human-Machine Interface)已经广泛的应用于工业生产现场，如图1所示，一种典型的触摸式工业HMI的硬件系统包括一显示屏、一触摸屏和一人机界面主板。显示屏和触摸屏分别通过主板上的触摸屏接口和显示屏接口实现互联，在物理位置上，触摸屏是覆盖于显示屏上的。人机界面主板还包括如下一些必要的组成部分：主处理器、系统ROM、系统RAM、电源模块、编程下载接口和现场总线通信接口。主处理器及其程序系统用于处理触摸屏上获得的触摸信息，并根据此触摸信息控制显示屏。
如图2所示，为工业HMI的软件系统模型示意图。HMI的应用运行模块(即应用软件)运行于HMI的操作系统OS之上。画面显示控制任务根据触摸事件响应任务下达的响应指令来控制显示屏的显示任务，这两个任务需要显示屏驱动模块和触摸屏驱动模块(应用程序)提供的驱动服务。
工业HMI作为用户和机器设备之间传递和交换信息的媒体，用户可以根据控制的需要，通过PC机、笔记本电脑等上安装的组态软件组态不同的画面，并在不同的画面上组态文字、按钮、图形、数字以及图标等画面对象的组态工程，当用户组态完成画面之后，将组态工程下载到工业人机中，再通过工业人机界面上的显示屏显示所述的组态的画面。然而，由于工业人机界面的显示屏一般由耐高温、高压，抗干扰的材料制成，成本较高，因此显示屏的尺寸通常设计都较小。
当工业过程的组态画面较大，比如一个画面出现多个画面对象的情况时，正常情况下或者放大状态下，用户无法在一个屏幕上关注到所有的画面对象信息；若对画面进行缩小观看，则会出现画面过小而观察不清晰的问题。虽然采用拖动浏览的方式可以遍历一个画面中的所有画面对象，如图3所示的HMI画面的漫游浏览，但是却无法同时关注该画面中相距较远的两个画面对象的现场工况信息，尤其是需要将这两个画面对象的信息进行对比的时候，现有的HMI极为不方便。
在成本的约束下，如何在同样尺寸的HMI显示屏上方便的同时看到两个相距较远的画面对象的工况信息是业界需要解决的技术难题。
发明内容
本发明目的在于解决上述问题，提供一种可以同时在一个屏幕上关注整个组态画面中的任意两个部分的工业人机交互界面及其操作方法。
本发明是通过以下方案实现的：
上述的工业人机交互界面，包括显示屏、触摸屏及包括触摸处理模块的主控器，所述触摸屏的至少两个相对的边沿分别建立切分指令触摸起始响应区和终止响应区，通过对该两个响应区的触摸动作由操作员直接创建窗口切分。
所述触摸屏的窗口被切分为两个窗口；所述触摸处理模块至少包括有响应模块和误差模块。
所述触摸屏的上下两个相对的边沿建立纵向切分指令响应区，左右两个相对的边沿建立横向切分指令响应区。
所述的工业人机交互界面的操作方法，是通过触摸方式下达切分指令创建切分栏杆和切分取消指令去除所述切分栏杆。
所述切分指令创建切分栏杆包括以下步骤：
A、以触摸方式从起始响应区到终止响应区滑动，上下滑动时水平距离或(和)左右滑动时垂直距离不超过一个指头宽度；
B、响应模块与误差模块获取上述信息，确认该触摸指令为切分指令；
C、该切分指令传送至触摸控制器，在上述两个坐标的居中位置创建一切分栏杆。
所述切分取消指令取消切分栏杆包括以下步骤：
A、以触摸方式从起始响应区到终止响应区滑动，上下滑动时水平距离或(和)左右滑动时垂直距离不超过一个指头宽度；
B、响应模块与误差模块获取上述信息，且该区域内已经有一切分栏，确认该触摸指令为切分取消指令；
C、该切分取消指令传送至触摸控制器，去除该区域内的切分栏杆。
所述的水平距离和垂直距离为2-4厘米
本发明的工业人机交互界面的触摸屏能够由操作员直接创建窗口切分，达到在同一个屏幕上同时观察整个组态画面中的任意两个部分的画面对象的目的，从而解决了在较小屏幕同时观察距离较远两个部分的画面对象的问题。同时，操作方法简单，具体的动作执行都是通过软模块即触摸屏的控制程序来实现，简单易行，便于掌握。
附图说明
图1是现有技术的HMI结构图；
图2是HMI的软件系统模型图；
图3现有技术的HMI画面的漫游浏览图；
图4是本发明的工业人机交互界面结构框图；
图5-6是本发明的操作方法中切分指令创建切分栏杆示意图；
图7-8是本发明的建立切分栏杆后的状态示意图；
图9-10是本发明的操作方法中切分取消指令示意图。
图11是本发明的操作方法的另一实施方式的流程图。
具体实施方式
如图4所示，本发明的工业人机交互界面包括显示屏1、触摸屏2及主控制器3。该显示屏1与该触摸屏2分别与该主控制器3连接。该主控制器3用于处理触摸屏2的触摸信号并控制显示屏1的画面显示。该主控制器3包括一触摸处理模块30。该触摸屏2接收触摸信息(触摸指令)并传送给触摸处理模块30，触摸处理模块30根据触摸信息控制显示屏1显示不同的信息。其中触摸屏2可由操作员直接创建窗口切分，该触摸屏的可视区被切分为两个窗口，这两个窗口显示的画面对应的是同一组态画面的不同部分，即该两个窗口显示的是同一组态画面中不同的画面对象，这两个窗口是相互独立的，可以在各自的区域通过触摸拖动的方法遍历整个组态画面中的所有画面对象。触摸处理模块30至少包括有响应模块31和误差模块32。该响应模块31用于响应创建或者取消窗口切分的触摸指令，而且只有在该误差模块32分析出创建窗口切分的触摸指令的起始和终止触摸点的水平误差在预设的范围内的时候，才确认为窗口切分指令从而建立切分窗口。
需要特别说明的是，在机械结构上，该触摸屏2叠加于该显示屏1之上，而主处理器3以及其他各个模块比如电源等则设置于一主板上。该触摸屏2的触摸区也就是该触摸屏2的可视区，其与该显示屏1的显示区是重叠的，即面积基本一致。在后续的描述中，窗口既是指显示屏1的显示区，也是该触摸屏2的可视区或者触摸区。该触摸屏2的上下边沿特别的设置为窗口切分指令响应区。只有当触摸点是从上(下)边沿的切分指令响应区连续的滑动到下(上)边沿的切分指令响应区，并且误差模块32分析出起始和终止触摸点的水平坐标在误差允许范围内的时候，响应模块31才确认为窗口切分指令，从而在主控制器1的控制下，建立切分窗口，即将原窗口切分为两个窗口。这两个窗口内的触摸控制操作如点击、拖动遍历、缩放等等分别和原窗口相同。
上述的工业人机交互界面的操作方法，是在触摸屏以触摸方式下达切分指令创建切分栏杆和切分取消指令去除所述切分栏杆。
切分指令创建切分栏杆包括以下步骤：
A、以触摸方式从起始响应区(上边沿)到终止响应区(下边沿)滑动，滑动距离水平相距不超过一个指头宽度；
B、响应模块与误差模块获取上述信息，确认该触摸指令为切分指令；
C、该切分指令传送至主控制器的触摸处理模块，在上述两个水平坐标的居中位置创建一切分栏杆将原窗口切分为两个窗口。
切分取消指令取消切分栏杆包括以下步骤：
A、以触摸方式从起始响应区到终止响应区滑动，滑动距离水平相距不超过一个指头宽度；
B、响应模块与误差模块获取上述信息，且该区域内已经有一切分栏杆，确认该触摸指令为切分取消指令；
C、该切分取消指令传送至触摸处理模块，去除该区域内的切分栏杆。
下面结合具体实施例进一步说明本发明。
如图4至图10所示，本发明实施例是组态画面对象4较多的时候，包括诸如利用动态的仿形指示灯指示现场设备的开关量状态的“指示灯”画面对象；利用仿形开关模拟工业设备开关并允许操作员进行开关操作的“开关”画面对象；提供一个或者多个工业变量的历史记录信息便于设备维护人员追溯设备运行状况的“历史记录”画面对象；利用表格的形式直接展示现场相关参数，便于对比、成批监控的“文本/数字编辑”画面对象；利用仿形仪表盘表征工业设备控制参数变化高低的“仪表图”画面对象；利用带坐标的曲线来显示工业设备控制参数变化趋势的“趋势图”画面对象；用户组态的任意静态图像，可以是现场设备或者现场工艺流程等静态图像的“静态图像”画面对象等等，与外部设备控制参数相关联，用于传达外部工业设备的工作状况的诸多画面对象。此时该人机交互界面触摸屏2的可视区20(触摸区)的面积往往小于组态画面的面积21。
为同时观察组态画面中两对角线的画面对象的信息，由操作员在触摸屏可视区直接创建切分窗口，将触摸屏可视区20分为两个窗口，以观察该动态画面中的不同画面对象信息。具体操作方法如图5、图6所示，以触摸方式从起始响应区201滑动至终止响应区202，滑动距离水平相距不超过一个指头宽度；响应模块31获取从起始响应区201到终止响应区202的完整滑动动作的信息，同时误差模块32获取起始X坐标203与终止X坐标204偏差不超过正负一个指头宽度也即水平相距不超过一个指头宽度的信息后，确认该触摸指令为切分指令；然后该切分指令传送至主控制器3的触摸处理模块30，在上述两个X坐标203、204的居中位置创建一切分栏杆22。
如图7、图8所示，创建的切分栏杆22将整个可视区20划分为左右两个窗口205、206，每个窗口显示的画面对应的是同一组态画面的不同部分。这两个窗口205、206可以分别响应操作员触摸拖动指令，在各自视区内显示操作员关注的不同画面部分。
观察结束，无需多窗口存在时，再次重复动作，如图9、图10所示，以触摸方式从起始响应区201滑动至终止响应区202，滑动距离水平相距不超过一个指头宽度；响应模块31获得从起始响应区201到终止响应区202的完整滑动动作信息，同时误差模块32获得起始X坐标207与终止X坐标208相距不超过正负一个指头宽度也即水平相距不超过一个指头宽度的信息，以及该区域内已有一切分栏杆22的信息后，最后确认该触摸指令为切分取消指令；该切分取消指令传送至该主控制器3的触摸处理模块30，去除该区域内的切分栏杆22。此时，可视区20恢复为一个窗口。
其中对于偏差的响应可以根据实际的情况加以调整，比如具体的偏差一个指头宽度可以是2-4厘米。
本发明的工业人机交互界面的触摸屏能够由操作员直接创建窗口切分，达到在同一个屏幕上同时观察整个组态画面中的任意两个部分的画面对象的目的，从而解决了在较小屏幕同时观察距离较远两个部分的画面对象的问题。同时，操作方法简单，具体的动作执行都是通过软模块即触摸屏的控制程序来实现，简单易行。
另一种建立窗口切分方法的实施方式如图11所示。该种实施方式中的HMI触摸屏的上下左右四个边沿为切分指令响应区，其中上下边沿分别为垂直切分栏杆的响应区，左右边沿分别为水平切分栏杆的响应区。其操作方法包括如下步骤：
触摸屏检测是否有触摸输入；如果有触摸输入，则获取当前触摸输入坐标，并存储触摸坐标到触摸轨迹数组(用于记录起点坐标，终点坐标和两个坐标之间的滑动轨迹上的各个点的坐标)，直到触摸输入结束(到了终点坐标)即没有触摸输入后，则
判断先前的触摸输入坐标的起点和终点坐标是否分别落入相对的两个切分指令输入区域；如果触摸输入坐标的起点和终点坐标没有分别落入相对的两个切分指令输入区域，那么转入其他触摸指令判断及执行，比如判断为一缩放或者拖动浏览指令，如果触摸输入坐标的起点和终点坐标分别落入相对的两个切分指令输入区域，则主控制器的响应模块获取该次触摸输入信息并且
误差模块判断触摸轨迹数组中起点X坐标和终点X坐标的误差是否在限制范围内；如果触摸轨迹数组中触摸起点和终点的X坐标在“切分指令”误差限制范围中，则判定并设置切分指令为纵向(垂直)切分指令，并且触摸轨迹数组的X坐标分量作平均化计算，作为创建纵向切分栏杆的坐标位置，如果触摸轨迹数组中触摸起点和终点的X坐标不在“切分指令”误差限制范围中，则
判断触摸轨迹数组中起点Y坐标和终点Y坐标的误差是否在限制范围内；如果不在限制范围内，则转入其他触摸指令判断及执行，如果在限制范围内，则设置切分指令为横向(水平)切分指令，并且触摸轨迹数组的Y坐标分量作平均化计算，作为创建横向切分栏杆的坐标位置；
执行切分指令，创建切分栏杆；根据纵向或横向切分指令，以及触摸轨迹的坐标参数的平均值，建立切分栏杆，将一个窗口切分为两个窗口，可以分别独立显示并且操作切分窗口的画面，这两个窗口的画面映射于同一组态逻辑画面。
同前一实施例相比，本实施例可以创建纵向或者横向的切分栏杆，灵活性更大。
以上所述仅为本发明的较佳可行实施例，非因此局限本发明的保护范围，故举凡运用本发明说明书及图示内容所为的等效技术变化，均包含于本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种工业人机交互界面，包括显示屏、触摸屏及包括触摸处理模块的主控器，其特征在于：所述触摸屏的至少两个相对的边沿分别建立切分指令触摸起始响应区和终止响应区，通过对该两个响应区的触摸动作由操作员直接创建窗口切分。
2.如权利要求1所述的工业人机交互界面，其特征在于：所述触摸屏的窗口被切分为两个窗口；所述触摸处理模块至少包括有响应模块和误差模块。
3.如权利要求1所述的工业人机交互界面，其特征在于：所述触摸屏的上下两个相对的边沿建立纵向切分指令响应区，左右两个相对的边沿建立横向切分指令响应区。
4.如权利要求1所述的工业人机交互界面的操作方法，是通过触摸方式下达切分指令创建切分栏杆和切分取消指令去除所述切分栏杆。
5.如权利要求4所述的工业人机交互界面的操作方法，其特征在于：所述切分指令创建切分栏杆包括以下步骤：
A、以触摸方式从起始响应区到终止响应区滑动，上下滑动时水平距离或(和)左右滑动时垂直距离不超过一个指头宽度；
B、响应模块与误差模块获取上述信息，确认该触摸指令为切分指令；
C、该切分指令传送至触摸控制器，在上述两个坐标的居中位置创建一切分栏杆。
6.如权利要求4所述的工业人机交互界面的操作方法，其特征在于：所述切分取消指令取消切分栏杆包括以下步骤：
A、以触摸方式从起始响应区到终止响应区滑动，上下滑动时水平距离或(和)左右滑动时垂直距离不超过一个指头宽度；
B、响应模块与误差模块获取上述信息，且该区域内已经有一切分栏，确认该触摸指令为切分取消指令；
C、该切分取消指令传送至触摸控制器，去除该区域内的切分栏杆。
7.如权利要求5或6所述的工业人机交互界面的操作方法，其特征在于：所述的水平距离和垂直距离为2-4厘米。
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