CN111007958A - 一种矩阵式可编程显示内容的触控按钮面板显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种矩阵式可编程显示内容的触控按钮面板显示装置，通过使用基于Windows的软件开发驱动程序，为每个矩阵排列按钮屏幕显示分配复用功能，软件实现每个按钮面板在操作人员操控下，接受控制指令实时在按钮屏幕上显示动态应答内容，完成控制指令的控制外部设备对象操作，通过按钮屏幕显示动态应答内容，达到人机交互命令在每个按钮实时动态刷新显示内容，完成一次指令控制闭环过程。本发明解决了传统按钮开关占用空间大、显示实时信息少、人机可交互性差、无法实时显示更丰富动态工作状态画面等问题。
Description
技术领域
本发明涉及工控技术领域，尤其涉及一种显示装置，具体是指一种矩阵式可编程显示内容的触控按钮面板显示装置。
背景技术
传统某个DCS生产控制系统、单一设备的人机操控台、工业人机界面(HMI)是由控制台、柜设备（电器屏）所组成，主要包含机械电器部件如开关等传统机电控制部件，是人机交互的结合面。现场操作人员通过手动控制交/直开关、接触器、变压器，向控制对象（设备）发出接通/断开指令来完成设备生产运行整个控制过程。
在实际应用中，受环境因素影响，控制台、柜内部各种交/直电器产生相互电磁干扰，每个按钮面板在操作人员操控下发出的指令，在实时反馈中不具备按钮屏幕动态显示信息化人机交互结果。内容控制信号反馈反应速度慢、信号精度有误差情况。设备存在设备体积大、功能单一、在兼容性、冗余性方面不具有信息化设备特质，不具备模块化生产的优点，尤其电器件长时间工作产生发热现象，所以其内部电器件存在可靠性差、寿命短，不具备高效率的信息化控制台优点。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供了一种矩阵式可编程显示内容的触控按钮面板显示装置，解决了传统按钮开关占用空间大、显示实时信息少、人机可交互性差、无法实时显示更丰富动态工作状态画面等问题。
本发明是通过如下技术方案实现的，提供一种矩阵式可编程显示内容的触控按钮面板显示装置，包括矩阵排列按钮面板框模组、触摸屏模组、LCD液晶屏模组、计算机控制终端和软件部分，其中，
矩阵排列按钮面板框模组中的矩阵式排列按钮面板框外观模仿传统控制按钮面板布局，多个按钮组件以矩阵方式划分排列，操作习惯兼容传统方式；
触摸屏模组触控接受区域其划分为多个等同控制按钮面板形式布局，通过软件确定每个按钮组件控制指令接受功能，并且完成多个按照矩阵方式排列点的划分，触摸屏接受人体手指触摸自动判断触摸区域按钮位置，自动感应接受其动作指令，并且通过实时专用驱动软件自动输入计算机控制终端；
LCD液晶屏模组显示区域通过软件划分为多个等同控制按钮面板布局，其布局形式和触摸屏多个按钮组件接受区域相同，LCD液晶屏模组的功能是接受计算机控制终端软件指令，在没有接受触摸屏触控指令时，其每一个按钮组件像素显示内容是一种动态/静态显示画面，否则显示另一种动态/静态显示画面，提示操作人员的输入动作指令已经接受，并且将结果实时通过改变按钮组件像素显示内容完成指令输入工作；
计算机控制终端、软件部分通过操作系统软件及专用控制软件完成对触摸屏、LCD液晶屏的双向控制功能，计算机控制终端通过有线通讯协议方式与触摸屏实时完成操作人员控制指令的接收、判断工作；
计算机控制终端、软件部分通过LVDS通讯协议接口与LCD液晶屏实时刷新通讯，完成操作人员指令的实时更新与软件处理结果同步显示，实时输出到按钮面板显示更新的控制指令内容，同时将实时更新的指令通过I/O接口传输到控制设备对象，完成一个完整的设备闭环控制过程。
作为优选，所述矩阵排列按钮面板框模组位于装置最前部，将按钮面板通过矩阵排列的物理形式确定，模仿（仿真）传统按钮操作界面，同时防止实际控制按钮时误触碰相邻操作按钮。
作为优选，所述的触摸屏固定模组位于矩阵按钮面板框后端设置，是由其按钮数量由矩阵按钮面板框确定，其功能是人机交互指令的输入接口，由计算机控制终端控制的信息化设备，现场操作人员通过手指触碰位于矩阵按钮面板框后面的某个按钮区域，相当于发出控制指令，要求其接受指令并且立即执行，触摸屏通过专用软件此时能够立即查询到现场操作人员的动作指令，将人工指令转化为计算机控制终端的输入命令，完成一次现场指令闭环控制过程。
作为优选，所述的LCD液晶屏固定模组位于触摸屏固定模组后端，通过软件实现每个按钮面板自动更新/动态的显示内容和排序。
作为优选，所述的计算机控制终端固定模组用于接收来自触摸屏固定模组的指令，经过判断及确定后一方面更新的显示信息传输到相应按钮面板，通过按钮显示屏动态通知现场操作人员，另一方面根据该矩阵按钮的特定功能，完成对控制设备（对象）开机/关机/PID调节控制，完成控制人员指令的计算机控制终端是基于MCU的SoC（系统级芯片）控制模块，具备了良好的计算性能和丰富的外部接口，通过运行操作系统软件及专用软件，实现按钮面板信息相应的实时显示。
作为优选，所述的计算机控制终端固定模组是基于Intel低功耗处理器控制模块，包含多通道RJ-45网络通信接口、多通道USB接口、RS232接口、RS422接口、CAN接口和GPIO接口。本优选方案既本地显示按钮面板实时状态，同时计算机控制终端固定模组的各种I/O接口实现对外部设备的控制。既可以作为一款矩阵式可编程显示内容的触控式按钮面板显示装置设备，直接控制市场如PLC等工业控制器设备。也可以作为下位机通过本地通讯接口方式连接上位（管理）机，使上、下位机具备多冗余现场数据存取、多冗余人机操作风险管控备份。
综上所述，本发明中，计算机控制终端能够针对不同控制设备（对象）及控制数量，通过软件编程方便快捷的实现按钮面板内容更新、显示，物理按钮面板的控制数量的确定及外观矩阵排列位置，完全摒弃了传统按钮由钣金件排列一成不变的金属嵌套排列方法组成，该装置具备主要部件相互兼容和易于通用化、系列化的产品特质；另外，通过软件开发工具为每个按钮面板生成控制过程实时交互的显示内容，轻松地创建易于理解和醒目的动态动画，使每一个现场操作者方便快捷地理解每一个按钮面板显示的工作状态及相关功能，采用可视化的图形界面GUI开发软件，可以极大丰富液晶屏的显示内容，提高控制和交互的美观性和效率，方便控制台设备的矩阵排列每一个按钮信息及功能标准的快速重新标定，使按钮具备重复使用的信息化功能。基于触摸屏的触碰方式实现人机交互指令输入方法，是与传统开关等通过电器触点方式完成指令输入完全不同，这种指令输入方法在物理上没有发热电器源，没有强烈电磁干扰信号产生，没有电器开关个体，体积小巧且可靠性高。本发明的基于LCD液晶屏模组实现每个按钮面板自动显示更新/动态的内容，通过信息化技术将每个按钮面板的LCD液晶屏显示内容完全替代传统电器的二元显示模式，是一个革命性的进步，其功能是LCD液晶屏模组通过软件设定图形界面的可视化划分，显示为一个由矩阵方式排列组合的显示动态内容和动画的按钮面板LCD液晶屏窗口。传统开关状态显示仅仅是灯亮/灭的二元状态，不具备除此之外的其他信息传递功能。
另外，本发明基于Windows的用户开发工具可为每个按钮标定独立的功能内容，每一个可编程按钮面板是一个智能的信息化显示窗口，是完全可编程和标准可重复使用的LCD按钮面板，可编程显示内容的按钮面板支持矩阵排列的多个按钮面板组件。矩阵按钮面板框通过外观划分为单体的按钮面板显示组件，这和传统开关透明塑料按钮顶部安装及工作状态显示是兼容的。软件生成控制过程需要显示的源、目的地显示信息，实时更新的按钮面板组件通过软件自动更新，智能的信息化添加、删除和名称更改的驱动显示内容。通过计算机控制终端管理和分配可编程的显示动态内容和动画，矩阵边框方便面板布局更改，所包含的每个按钮面板显示其特定的多个中/英文字符和动画序列。由于通过计算机控制终端应用程序访问和控制，每个具有快速、直观的操作能力 ，支持完成驱动跟踪/分离 按钮面板功能。
本发明的基于每个按钮面板的LCD液晶屏信息可视化设计，相当于是划分了一个个工业级智能显示按钮面板终端，LCD液晶屏模组采用一个高分辨率LED液晶屏，通过软件划分为一个由矩阵方式排列的独立按钮面板小LCD液晶屏窗口，同时具备良好显示效果，方便浏览按钮面板的显示信息。
本发明的有益效果是：
（1）本发明的矩阵式可编程显示内容的触控按钮面板显示装置，所有按钮面板数量均由软件灵活分配，不存在传统物理按键占用空间大小、数量、内容固定不变等问题。例如一个LCD液晶屏， 通过软件可划分矩阵式排列3072个显示按钮面板（16x16像素点阵的字/图片），也可以划分矩阵式排列48个显示按钮面板（128x128像素点阵的字/图片）；
（2）本发明具备操作人员实时控制下的触控输入指令动态显示、更新及按键操作状态信息的实时上传，实时控制信息数据冗余等功能；
（3）基于Windows的用户软件工具，包含主要控制设备驱动接口函数库,包含常用控制终端应用开发库，便于现场操作人员进行软件功能修改和维护，支持每一个LCD液晶屏面板不同规格按钮面板的不同显示页面；
（4）本发明的矩阵式可编程显示内容的触控按钮面板显示装置，按钮面板界面软件支持基于Windows的后台SQL Server数据库功能；
（5）具备软件多级管理员权限管理，防范人员风险及设备风险；
（6）软件实现的控制对象设备进行开机、 关机、 参数调节、远程网络访问；
（7）支持查看多个控制设备的运行状态参数，并可记录、 保存、 回放、及工作状态参数本地数据库备份等控制；
（8）可实时通过本机数据库查询多个控制设备的各个零部件、组件的性能参数，同时对比设备工作状态信息是否正常，同时软件设计了按钮面板备份预置位功能，正常工作时软件打开查询功能，自动循环监控每一个按钮面板工作状态，支持每个现场按钮面板突然失效情况下报警功能，保障矩阵式可编程显示内容的触控按钮面板显示装置高可靠性，能够长时间可靠运行。
附图说明
图1为本发明的一种矩阵式可编程显示内容的触控按钮面板显示装置的电路原理示意图。
具体实施方式
为能清楚说明本发明方案的技术特点，下面结合附图，并通过具体实施方式，对本方案进一步阐述。
如图1中所示，一种矩阵式可编程显示内容的触控按钮面板显示装置，包括矩阵排列按钮面板框模组、触摸屏模组、LCD液晶屏模组、计算机控制终端和软件部分，其中，
矩阵排列按钮面板框模组中的矩阵式排列按钮面板框外观模仿传统控制按钮面板布局，多个按钮组件以矩阵方式划分排列，操作习惯兼容传统方式；
触摸屏模组触控接受区域其划分为多个等同控制按钮面板形式布局，通过软件确定每个按钮组件控制指令接受功能，并且完成多个按照矩阵方式排列点的划分，触摸屏接受人体手指触摸自动判断触摸区域按钮位置，自动感应接受其动作指令，并且通过实时专用驱动软件自动输入计算机控制终端；
LCD液晶屏模组显示区域通过软件划分为多个等同控制按钮面板布局，其布局形式和触摸屏多个按钮组件接受区域相同，LCD液晶屏模组的功能是接受计算机控制终端软件指令，在没有接受触摸屏触控指令时，其每一个按钮组件像素显示内容是一种动态/静态显示画面，否则显示另一种动态/静态显示画面，提示操作人员的输入动作指令已经接受，并且将结果实时通过改变按钮组件像素显示内容完成指令输入工作；
计算机控制终端、软件部分通过操作系统软件及专用控制软件完成对触摸屏、LCD液晶屏的双向控制功能，计算机控制终端通过有线通讯协议方式与触摸屏实时完成操作人员控制指令的接收、判断工作；
计算机控制终端、软件部分通过LVDS通讯协议接口与LCD液晶屏实时刷新通讯，完成操作人员指令的实时更新与软件处理结果同步显示，实时输出到按钮面板显示更新的控制指令内容，同时将实时更新的指令通过I/O接口传输到控制设备对象，完成一个完整的设备闭环控制过程。
在本实施例中，所述矩阵排列按钮面板框模组位于装置最前部，将按钮面板通过矩阵排列的物理形式确定，模仿（仿真）传统按钮操作界面，同时防止实际控制按钮时误触碰相邻操作按钮；
所述的触摸屏固定模组位于矩阵按钮面板框后端设置，是由其按钮数量由矩阵按钮面板框确定，其功能是人机交互指令的输入接口，由计算机控制终端控制的信息化设备，现场操作人员通过手指触碰位于矩阵按钮面板框后面的某个按钮区域，相当于发出控制指令，要求其接受指令并且立即执行，触摸屏通过专用软件此时能够立即查询到现场操作人员的动作指令，将人工指令转化为计算机控制终端的输入命令，完成一次现场指令闭环控制过程；
所述的LCD液晶屏固定模组位于触摸屏固定模组后端，通过软件实现每个按钮面板自动更新/动态的显示内容和排序；
所述的计算机控制终端固定模组用于接收来自触摸屏固定模组的指令，经过判断及确定后一方面更新的显示信息传输到相应按钮面板，通过按钮显示屏动态通知现场操作人员，另一方面根据该矩阵按钮的特定功能，完成对控制设备（对象）开机/关机/PID调节控制，完成控制人员指令的计算机控制终端是基于MCU的SoC（系统级芯片）控制模块，具备了良好的计算性能和丰富的外部接口，通过运行操作系统软件及专用软件，实现按钮面板信息相应的实时显示；
在本实施例中，所述的计算机控制终端固定模组是基于Intel低功耗处理器控制模块，包含多通道RJ-45网络通信接口、多通道USB接口、RS232接口、RS422接口、CAN接口和GPIO接口。
最后，还应说明，上述举例和说明也并不仅限于上述实施例，本发明未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述；以上实施例及附图仅用于说明本发明的技术方案并非是对本发明的限制，参照优选的实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换都不脱离本发明的宗旨，也应属于本发明的权利要求的保护范围。
Claims (6)
1.一种矩阵式可编程显示内容的触控按钮面板显示装置，其特征在于，包括矩阵排列按钮面板框模组、触摸屏模组、LCD液晶屏模组、计算机控制终端和软件部分，其中，
矩阵排列按钮面板框模组中的矩阵式排列按钮面板框外观模仿传统控制按钮面板布局，多个按钮组件以矩阵方式划分排列，操作习惯兼容传统方式；
触摸屏模组触控接受区域其划分为多个等同控制按钮面板形式布局，通过软件确定每个按钮组件控制指令接受功能，并且完成多个按照矩阵方式排列点的划分，触摸屏接受人体手指触摸自动判断触摸区域按钮位置，自动感应接受其动作指令，并且通过实时专用驱动软件自动输入计算机控制终端；
LCD液晶屏模组显示区域通过软件划分为多个等同控制按钮面板布局，其布局形式和触摸屏多个按钮组件接受区域相同，LCD液晶屏模组的功能是接受计算机控制终端软件指令，在没有接受触摸屏触控指令时，其每一个按钮组件像素显示内容是一种动态/静态显示画面，否则显示另一种动态/静态显示画面，提示操作人员的输入动作指令已经接受，并且将结果实时通过改变按钮组件像素显示内容完成指令输入工作；
计算机控制终端、软件部分通过操作系统软件及专用控制软件完成对触摸屏、LCD液晶屏的双向控制功能，计算机控制终端通过有线通讯协议方式与触摸屏实时完成操作人员控制指令的接收、判断工作；
计算机控制终端、软件部分通过LVDS通讯协议接口与LCD液晶屏实时刷新通讯，完成操作人员指令的实时更新与软件处理结果同步显示，实时输出到按钮面板显示更新的控制指令内容，同时将实时更新的指令通过I/O接口传输到控制设备对象，完成一个完整的设备闭环控制过程。
2.根据权利要求1所述的一种矩阵式可编程显示内容的触控按钮面板显示装置，其特征在于，所述矩阵排列按钮面板框模组位于装置最前部，将按钮面板通过矩阵排列的物理形式确定，模仿（仿真）传统按钮操作界面，同时防止实际控制按钮时误触碰相邻操作按钮。
3.根据权利要求1所述的一种矩阵式可编程显示内容的触控按钮面板显示装置，其特征在于，所述的触摸屏固定模组位于矩阵按钮面板框后端设置，是由其按钮数量由矩阵按钮面板框确定，其功能是人机交互指令的输入接口，由计算机控制终端控制的信息化设备，现场操作人员通过手指触碰位于矩阵按钮面板框后面的某个按钮区域，相当于发出控制指令，要求其接受指令并且立即执行，触摸屏通过专用软件此时能够立即查询到现场操作人员的动作指令，将人工指令转化为计算机控制终端的输入命令，完成一次现场指令闭环控制过程。
4.根据权利要求1所述的一种矩阵式可编程显示内容的触控按钮面板显示装置，其特征在于，所述的LCD液晶屏固定模组位于触摸屏固定模组后端，通过软件实现每个按钮面板自动更新/动态的显示内容和排序。
5.根据权利要求1所述的一种矩阵式可编程显示内容的触控按钮面板显示装置，其特征在于，所述的计算机控制终端固定模组用于接收来自触摸屏固定模组的指令，经过判断及确定后一方面更新的显示信息传输到相应按钮面板，通过按钮显示屏动态通知现场操作人员，另一方面根据该矩阵按钮的特定功能，完成对控制设备（对象）开机/关机/PID调节控制，完成控制人员指令的计算机控制终端是基于MCU的SoC（系统级芯片）控制模块，具备了良好的计算性能和丰富的外部接口，通过运行操作系统软件及专用软件，实现按钮面板信息相应的实时显示。
6.根据权利要求1所述的一种矩阵式可编程显示内容的触控按钮面板显示装置，其特征在于，所述的计算机控制终端固定模组是基于Intel低功耗处理器控制模块，包含多通道RJ-45网络通信接口、多通道USB接口、RS232接口、RS422接口、CAN接口和GPIO接口。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200414 |