什么是背光触摸按钮?
Banner K50背光触摸按钮是一款专为严苛工业环境设计的高级光学显示装置。如图1和视频1所示的K50PTVAMGRY3Q设备,其顶部配有多色穹顶指示灯、电容式触摸传感器以及提供振动(触觉)反馈的小型马达。该电容传感器可响应戴手套的手部操作。该设备设计用于高压水直接冲洗在内的严苛环境。
本技术简报的目的是什么?
本文通过聚焦与施耐德Modicon PLC的接口,简要介绍K50触摸按钮。具体而言,即采用梯形图程序的TM221CE24T PLC。本文将专门探讨K50的指示灯部分,包括与PLC的物理连接及相关梯形图逻辑。后续章节将介绍K50编程,以及与PNP触摸输出和触觉反馈的接口。
图 1 :背景为施耐德Modicon PLC的Banner K50 Pro触摸按钮实物图。
视频 1 :使用Banner K50和Modicon M221 PLC实现的窗口电压检测。
技术提示 :此处"严苛"具有特定含义。仔细检查Banner K50可发现其符合IEC IP69K防护标准。该等级通常与食品生产设备相关联。卫生条件是此类环境的重要考量因素。因此,K50等设备设计需承受高压水直接喷射仍保持防水性能。例如,假设触摸屏直接安装在食品加工流水线上。当指示灯呈绿色且操作员准备就绪时,可按下按钮推进流水线。此类设备需与其他设备一同进行消毒处理。
请注意图示的K50PTVAMGRY3Q未通过FDA认证。此类应用需选用K50PTFV或K50PTF衍生型号。
K50 设备如何与 PLC 连接?
TM221CE24T Modicon PLC设计采用固态(源型/PNP)输出。其中两个螺丝端子输出端口用于驱动Banner K50。连接方式如图2数据手册所示,需理解K50输入端的两个开关(线路2和5)由PLC驱动。
K50 显示状态的二进制控制
从数字逻辑课程中可知,两条数字线路可表示4种独立状态。因此,如视频1所示,这两根导线可控制4种不同的信号状态。编程后K50的真值表如下:
- 00:三脉冲红色
- 01:常亮绿色
- 10:青紫交替旋转
- 11:脉冲黄色
图 2 : 数据手册中 K50 触摸按钮的物理连接示意图。此处采用 PLC (源型)输出替代机械开关。
技术提示 :本文展示的颜色与模式已通过K50自定义编程实现,非默认设置。使用Banner 2170 pro-kit工具对K50进行编程。GRY3默认设置为:00:关闭,01:常绿,10:常红,11:常黄。
PLC 梯形图程序
图3展示了与K50对接的部分梯形逻辑程序。本文延续了早前关于模拟量输入缩放用户自定义功能块(UDFB)的介绍。建议参考该前文,其通过Arduino微控制器的视角阐释了Modicon UDFB。特别说明了UDFB结构及点标记法的重要性。文中还演示了如何将PLC模数转换器(ADC)的0-1000整数输出转为浮点数。
观察图3梯形逻辑可见,我们通过系列比较块实现窗口操作。根据激活的窗口状态,对K50输出(xGRY3B1与B0)进行置位或复位。具体规则:
- 输入<4.0伏直流:第3梯级向K50发送00指令,触发红色闪烁指示灯
- 4.0伏>=输入<5.0伏直流:第4梯级发送01指令实现绿色常亮
- 5.0 ≥ 输入电压 < 6.0 伏直流:第5梯级输出10,实现50/50交替旋转
- 输入电压 ≥ 6.00伏:第6梯级输出11,触发黄色脉冲
注意图3代码实现了对所有输入电压范围的完整覆盖。这使得电压上升和下降时的切换过程都具有可预测性。全面覆盖至关重要,因为置位和复位线圈代表的是存储器位置。若输入范围覆盖不全,将导致指示灯意外"卡滞"在最后位置。虽然有人可能反对使用S和R线圈,但在此代码片段中它们提供了良好的可读性。所有S和R线圈都彼此邻近这一事实,是重要的缓解因素。
图 3 :用于连接Banner K50的Modicon梯形图逻辑
技术提示 :XGRY3B1和B0变量关联到通用(布尔型)存储器位置%M3和%M2。这些变量与Modicon的输出并无直接关联。通过独立的输出映射程序(未显示)将存储器数据传送至螺丝端子输出。
这种抽象是安全编程理念的一部分。它规定螺丝端子I/O在程序中只能出现在唯一指定位置。例如,只需修改两行已知代码即可交换两个物理I/O。这种严格的编程规范能避免错误,因为无需在代码中搜索多个I/O实例。该技术虽不能消除所有错误,但抽象化迫使程序员集中控制I/O,通常能实现更清晰的代码结构,尤其当程序规模扩大时。
结论
Banner K50 Pro触摸按钮为PLC提供了简洁的接口。双线接口的指示灯可显示四种独特状态——若考虑设备断电状态则为5种。真正的挑战必然在于相关PLC及配套设备的编程。本示例中,我们为Modicon PLC编写了窗口电压显示程序。或许未来我们可以探索该触摸按钮的实际应用案例。