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    二十一世紀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巨大挑戰(zhàn)。曾經龐大的機器怪獸，如今正在被采用大型LCD觸摸式顯示屏用于人機互動的電腦控制型系統(tǒng)快速代替。

    這些新型系統(tǒng)的一個關鍵要求就是要能夠從突發(fā)的意外斷電事件中快速恢復。本文將評述采用此類觸摸屏顯示控制面板的系統(tǒng)的優(yōu)勢，討論斷電情況下面臨的主要難題，最后還將解釋如何利用一個基于nvSRAM存儲器和軟件事務日志的客戶端/服務器架構，來輕松經濟地找到解決方案。

    工廠控制面板的發(fā)展

    在過去的數十年里，工廠自動化已經發(fā)展到大型機械控制面板的運用，包括開關、按鍵、旋轉手柄、鍵盤、儀表和視頻顯示器（如圖1）。工廠越復雜，其控制面板就越復雜，所需要的控制面板數量就更多。我們可以想象得到，每次添加一個控制面板，培訓和操作的難度就增加，設計和執(zhí)行成本就會暴漲，而且，由于增加了更多的機器設備，總的可靠性就下降了。

    在過去的數十年里，工廠自動化已經發(fā)展到大型機械控制面板的運用，包括開關、按鍵、旋轉手柄、鍵盤、儀表和視頻顯示器。

    如今，觸摸顯示屏正在替代機械控制面板，簡化了操作，提高了可靠性，并降低了應用成本。過去需要通過機械式控制面板來實現的功能，現在可以由一個嵌入式數字系統(tǒng)來實現，并由一個操作員利用一個大型的觸摸顯示屏來控制。

    過去需要通過機械式控制面板來實現的功能，現在可以由一個嵌入式數字系統(tǒng)來實現，并由一個操作員利用一個大型的觸摸顯示屏來控制。　　 

    有了觸摸顯示屏，操作員不需要按動真實的按鍵或轉動一個機械手柄，而是只要將手指輕輕按在顯示屏里的一個按鍵或手柄圖標上并作出同樣的動作，就可實現同樣的效果。這些大屏幕控制面板與大量的數字開關、傳感器、儀表和視覺系統(tǒng)連接，可以輕松顯示100多個圖標，每個圖標都可代替舊式機械面板中的對應機械部件，而且還能提供更強的功能。比如，操作員幾乎不需要進行培訓，完全憑借對原有機械控制面板的熟悉程度來操作，并且可以瞬間從一個顯示界面轉向另一個顯示界面。

    比如，當不能輕松在一個界面上顯示所有功能時，操作員可以對系統(tǒng)進行設置，按照需求將不同的控制面板“界面”顯示在液晶屏上。一個觸摸顯示屏面板上可以調出并顯示無數的不同“界面”，所以當工廠需要將控制屏從一個工作任務轉到另一個采用不同控制屏的工作任務時，這一點就特別有用。這種“軟屏幕”方法的另一個獨特優(yōu)勢是，在一個特定的控制面板中，功能的安排可以根據每個操作員的情況進行優(yōu)化配置，比如右手操作的操作員采用一個顯示方案，而左手操作的操作員則采用另一個布局方案。

    斷電：隱藏的敵人

    雖然我們對于將觸摸屏集成到現代工業(yè)控制環(huán)境中的技術已經了如指掌，但它仍然有一個“阿喀琉斯之踵” － 意外的斷電。機械控制面板可以通過機械元器件的靜態(tài)本性來保障關鍵狀態(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，需要對斷電事件有非常可靠且自動防故障的響應，來確保工廠的狀態(tài)信息得到安全存儲，并在恢復供電后返回到該狀態(tài)。

    沒有恰當的重啟和恢復智能的面板方案，會讓工廠的停工和復工成為一個絕對的噩夢，導致損失慘重的停工期、浪費的材料甚至工人的人身傷亡。工廠老板不會允許替換可靠的機械面板，除非新型的數字式液晶觸摸屏可以100％地準確替換它。機械面板常常可以在斷電之后恢復原狀，所以采用觸摸屏的最新嵌入式控制面板也要能做到這一點。

    機械控制面板概覽

    如圖中所示，該系統(tǒng)的核心是工廠的主服務器。通過控制工廠的聯網式I/O板，主服務器協(xié)調著所有監(jiān)控和數據采集傳感器 － 例如用來測量電壓、電流、水壓、重量、氣流、讀寫條形碼的傳感器等，并管理工廠中所有運行中的控制點，如啟動器、螺線管、馬達、風扇、洗滌器、傳動帶和加熱器等。雖然已經有很小一部分的工廠實現了100％自動化，而且此類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監(jiān)測工廠所有方面的運行。

    工廠的主服務器是一個機械式控制面板系統(tǒng)的核心，協(xié)調著所有監(jiān)控和數據采集傳感器，并管理工廠中所有運行中的控制點。

    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角落，并通過CAN、ProfiBus或ModBus這樣的網絡總線與主服務器連接。在使用機械式控制面板時，操作員利用按鍵、選擇器開關和可變電阻器等進行調節(jié)，隨后這些設置會被數字化，并通過網絡總線傳輸到主服務器。

    同樣的，傳感器數據也通過網絡總線被從I/O板發(fā)送到控制面板上，并通過模擬儀表、數字讀出器和LED等方式顯示給操作員。當斷電事件發(fā)生時，主服務器會繼續(xù)從一個UPS電源獲得電能，并保存工廠里的成百上千套設置，以便當工廠恢復供電時，可以快速并有序地恢復各個操作。