具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请中附图，对本申请中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对在附图中提供的本申请的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

如下通过多个实例对本申请所提供的工业现场的人机交互终端10及控制系统进行示例说明。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个、三个，除非另有明确具体的限定。

如下结合多个示例对本申请实施例提供的工业现场的人机交互终端10进行示例说明。图1为本申请一实施例提供的一种工业现场的人机交互终端硬件结构示意图。如图1所示，工业现场的人机交互终端10，包括：嵌入式微处理器100、液晶触控屏201、CAN总线接口202。

其中，嵌入式微处理器与液晶触控屏201连接，以接收通过液晶触控屏201输入的运行参数的配置触控操作；嵌入式微处理器100和CAN总线接口202连接，CAN总线接口202用于连接工业设备的控制端，以使得嵌入式微处理器100基于配置触控操作，向工业设备的控制端发送包括运行参数的参数配置指令，以控制工业设备50基于运行参数进行运行。

示例的，用户可根据嵌入式微处理器100的功能、性能、成本、对操作系统的支持等方面的需要选择合适的嵌入式微处理器100，举例来说，若用户的需求为内核先进、资源丰富、外设功能多、性能高、功耗低的嵌入式微处理器100，则可选择STM32F4系列微处理器。液晶触控屏201的大小、分辨率的参数等在此不做限定，举例来说，液晶触控屏201可以是大小为7寸、分辨率为800*480的电容式液晶触摸屏，此外，液晶触控屏201还可以自带显示和触摸驱动芯片，以使得画面显示清晰，触控操作精准。

示例的，工业设备的控制端可以是PLC、温控表或单片机、微处理器构成的自动化控制模块。若工业设备的控制端上具有CAN接口，直接通过CAN总线可与嵌入式微处理器100的CAN总线接口202连接；若工业设备的控制端上不具有CAN接口，而具有串行接口，则可使用串口转CAN转换器，再使用CAN总线进行通信；若工业设备的控制端接口为以太网接口，则该转换器可以为以太网转CAN转换器。

在具体的应用示例中，现场人员将工业设备的控制端与嵌入式微处理器100的CAN总线接口202通过上述的方式直接或者间接连接，联通工业设备的控制端与嵌入式微处理器100之间的数据传输通路；工业设备的控制端向嵌入式微处理器100发送设备运行信息，嵌入式微处理器100将接收到的信息在液晶触控屏201中实时显示与记录；现场人员可在液晶触控屏201上观察浏览设备的运行状态；现场人员还可通过在液晶触控屏201上进行触控操作修改设备运行参数、控制工艺流程等；现场人员进行修改操作后，液晶触控屏201将用户的修改指令信息传递给嵌入式微处理器100，嵌入式微处理器100通过CAN总线将修改指令发送到工业设备的控制端；工业设备的控制端依据修改指令改变设备的相关运行状态。

可选的，在上述图1所示的工业现场的人机交互终端10的基础上，本申请实施例还提供一种工业现场的人机交互终端10的可能实现示例。图2为本申请另一实施例提供的一种工业现场的人机交互终端的硬件结构示意图，如图2所示，人机交互终端10，还可包括：电源模块70，该电源模块70拥有两个供电端，第一供电端电连接液晶触控屏201，第二供电端电连接液晶触控屏201以及人机交互终端10其他需供电模块。

在此，对电源模块70的形式不做限定。此外，对第一供电端和第二供电端分别为不同供电电压的供电端。示例的，第一供电端的电压为5V，为液晶触控屏201的背光板提供供电；第二供电端的电压为3.3V，为液晶触控屏201的触控区、嵌入式微处理器100等提供供电。

结合图3，图3为本申请一实施例提供的一种工业现场的人机交互终端的系统示意图。示例的，人机交互终端10的软件方面可以以实时多任务操作系统和图形用户界面(Graphical User Interface，GUI)系统为软件设计平台，加入上层用户应用程序。在软件方面支持操作系统移植和GUI系统移植，性能方面需满足交互界面动画和画面更新的流畅度。GUI系统能够在实时监控画面中以动画形式同步显示设备运行进程，并配以文字，图形指示说明。

示例的，实时多任务操作系统可选择完全免费的FreeRTOS操作系统，GUI系统可以选择支持在STM32的嵌入式系统使用的emWin、TouchGFX。

示例的，通过软件与硬件的配合，本申请实施例提供的一种工业现场的人机交互终端10的交互界面具备输出和输入功能，场按设备功能划分不同的界面显示，如实时监控、参数设置、运行数据统计、故障统计、信号状态指示、运行操控的界面。在软件的辅助下，人机界面能提供丰富的动画效果、图形文字显示、友好的人机交互，在任务运行的实时性和可靠性方面更具优势。

在具体的应用示例中，嵌入式微处理器100与工业设备的控制端通过CAN总线连接，搭载嵌入式微处理器100的人机交互终端10将接收到的设备运行信息通过GUI系统上的软件进行加工后，以动画、文字、图形的方式在界面实时显示和记录，需要说明的是，利用动画的形式进行显示，动画区域可以为设备状态变化的区域，使用户对工业现场的观测更加直观。用户可通过人机交互终端10的液晶触控屏201读取设备的运行信息，用户也可在液晶触控屏201的触控界面上通过触摸操作修改设备运行参数、控制工艺流程等，用户下达相应的操作指令后，人机交互终端10将这些指令通过CAN总线发送到工业设备的控制端，控制端根据指令改变设备的相关运行状态。

在另一具体的应用示例中，如图4所示，图4为本申请一实施例提供的一种人机交互终端的多任务系统图，根据交互终端需要完成的不同功能将工作划分为多个任务并赋予不同优先级，任务运行由系统内核调度，通过任务切换实现任务管理完成高效的协调配合,任务之间的同步和通信通过队列、信号量、事件标志组完成。划分的任务有触摸屏检测任务、CAN接收任务、CAN发送任务、网络通信任务、界面管理任务、实时显示任务、动画任务、看门狗任务、CAN通信接收中断服务，后续还可以根据功能需求扩展其他的任务。其中，CAN通信接收中断服务是为了通过中断响应随时接收设备运行状态信息的改变，在人机交互界面显示当前运行状态。

在又一具体的应用示例中，首先，用户创建任务，设定任务的任务名，其堆栈大小，任务的参数、任务的优先级；设定完成后，在系统运行过程中，若正在处理的任务优先级低于排队队列中任务的优先级，则将目前的任务暂存，转而处理高优先级的任务；在处理完成后，对队列中任务的优先级进行再一次搜索，完成队列中优先级最高的任务；如果队列中存在优先级比暂存的任务优先级更高的任务，则不调取暂存任务；若队列中不存在优先级比暂存任务优先级更高的任务，则调取暂存的任务，继续处理。

需要说明的是堆栈大小表示这个任务的存储数据量大小；任务之间的同步与通信指的是当一个参数在好几个任务中都存在，需要进行参数的同步与通信；事件标志组指的是事件发生与否的标志。示例的，当A、B两件事情同时发生，则事件C发生，此时需A、B两个事件的事件标志组的状态均为发生状态，当A、B两事件的关系为“或”的关系时其原理与上述“与”的原理相同，在此不再赘述。

本申请提供的工业现场的人机交互终端及控制系统，其中，该工业现场的人机交互终端包括有：嵌入式微处理器、液晶触控屏、CAN总线接口，其中，嵌入式微处理器与液晶触控屏连接，以接收通过液晶触控屏输入的运行参数的配置触控操作，嵌入式微处理器和CAN总线接口连接，CAN总线接口用于连接工业设备的控制端，以使得嵌入式微处理器基于配置触控操作，向工业设备的控制端发送包括运行参数的参数配置指令，以控制工业设备基于运行参数进行运行。该工业现场的人际交互终端中采用嵌入式微处理器和液晶触控屏配合，实现对用户输入的配置触控操作到运行参数的参数配置指令的转换处理，其软件开发难度相对较低，并且，嵌入式微处理器作为人机交互终端的硬件核心，功耗低、体积小、性能强、可靠性高，并且，通过液晶触控屏的画面显示清晰，且可实现触控操作，操作简单直观；还可通过CAN总线接口向工业设备的控制端发送参数配置指令，实现基于人机交互终端对工业设备的状态控制，采用CAN总线接口进行人机交互终端和工业设备的控制端之间的通信的实时性强，受干扰概率低、可靠性高，方便扩展节点，可以在不改变原有工业设备的控制端的基础上，实现对工业设备的控制，其通用性较强，方便在原有基础上扩展使用。

整体来看，本申请实施例提供的人机交互终端10便于用户对设备进行查看和操作，实现了现场实时监控的目的，提高了设备运行安全性也减轻了现场工作人员的劳动力。

可选的，在上述任一实施例的基础上，本申请实施例还提供一种工业现场的人际交互终端的可能实现方式。图5为本申请再一实施例提供的一种工业现场的人机交互终端硬件结构示意图。如图5所示，如上所示的工业现场的人机交互终端10中，嵌入式微处理器通过第一集成电路总线接口101与液晶触控屏201连接，以使得嵌入式微处理器100将基于第一集成电路总线接口101获取的工业设备50的运行数据传输至液晶触控屏201。

嵌入式微处理器还通过第一通信接口102与第一存储单元203连接，以控制液晶触控屏201采用第一存储单元203存储的界面显示信息显示运行数据。

示例的，第一集成电路总线接口101可以是两线式串行总线(Inter－IntegratedCircuit，I²C)，需要说明的是，对第一存储单元203和第一通信接口102的具体类型，本申请不做限定，只要第一存储单元203与第一通信接口102之间可进行通信连接，完成本申请中第一存储单元203与第一通信接口102之间的信息传递即可。例如，第一通信接口102可以是可变静态存储控制器(Flexible Static Memory Controller，FSMC)，第一存储单元203可以是外部静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，SRAM)。

在具体的应用示例中，嵌入式微处理器通过第一集成电路总线接口101与液晶触控屏201连接，用户在液晶触控屏201上进行操作，下达指令，通过第一集成电路总线接口101，传递到嵌入式微处理器100中，嵌入式微处理器100将这些指令通过CAN总线发送到工业设备的控制端，控制端根据指令改变设备的相关运行状态。此外，嵌入式微处理器100将接收到的设备运行信息通过GUI系统上的软件进行加工，第一存储单元203存储界面显示信息显示运行数据，液晶触控屏201与第一存储单元203通过第一通信接口102建立连接，将设备的运行信息以动画、文字、图形的方式在界面实时显示和记录。

本申请提供的工业现场的人机交互终端10，其包含第一存储单元203，为支持运行界面的内容而扩展，提高了系统的稳定性；第一集成电路总线接口101实现了液晶触控屏201与嵌入式微处理器100之间的数据交互，成本低，系统可靠性高。

可选的，在上述任一实施例的基础上，本申请实施例还提供一种工业现场的人际交互终端的可能实现方式。图6为本申请再二实施例提供的一种工业现场的人机交互终端硬件结构示意图，如图6所示，如上所示的工业现场的人机交互终端10还包括：报警器204，报警器204与嵌入式微处理器100连接，以在嵌入式微处理器100基于运行数据确定工业设备50出现故障时，发出报警信号。

示例的，报警器204与嵌入式微处理器100可以通过输入输出接口连接。报警器204可以为声光报警器204。

在具体的应用示例中，嵌入式微处理器100通过对接收到的设备运行信息进行监控或者分析处理，在发现异常的设备运行信息或者故障时，控制报警器204报警。

本申请提供的工业现场的人机交互终端10，其包含报警器204，对故障或异常信息报警，方便现场人员及时察觉到异常或故障状态，及时对其进行处理，提高了整个工业现场的安全性与可靠性。

可选的，在上述任一实施例的基础上，本申请实施例还提供一种工业现场的人际交互终端的可能实现方式。图7为本申请再三实施例提供的一种工业现场的人机交互终端硬件结构示意图，如图7所示，如上所示的工业现场的人机交互终端10还包括：第二存储单元205，第二存储单元205通过安全数字输入输出接口103与嵌入式微处理器100连接，以使得嵌入式微处理器100通过安全数字输入输出接口103将运行数据和对应的故障信息存储至第二存储单元205。

需要说明的是，本申请对第二存储单元205与安全数字输入输出接口103的具体类型不做限定，只要第二存储单元205具有存储功能，且能通过安全数字输入输出接口103完成与嵌入式微处理器100之间的信息传递即可。示例的，第二存储单元205可以为SD卡，安全数字输入输出接口103可以是SDIO控制器。

在具体的应用示例中，嵌入式微处理器100通过安全数字输入输出接口103将运行数据和对应的故障信息存储至第二存储单元205中，取出或取下第二存储设备，利用相应的读取装置进行读取，用户可进行数据提取与数据分析。

本申请提供的工业现场的人机交互终端10，其包含第二存储单元205，用户可通过对第二存储单元205中的数据通过分析设备分析，提出改进措施，提高生产力。

可选的，在上述任一实施例的基础上，本申请实施例还提供一种工业现场的人际交互终端的可能实现方式。图8为本申请再四实施例提供的一种工业现场的人机交互终端硬件结构示意图，如图8所示，如上所示的工业现场的人机交互终端10还包括：第三存储单元206，第三存储单元206还通过第二集成电路总线接口104与嵌入式微处理器100连接，以使得嵌入式微处理器100通过第二集成电路总线接口104将工业设备50的运行参数存储至第三存储单元206。

需要说明的是，本申请对第三存储单元206与第二集成电路总线接口104的具体类型不做限定，只要第三存储单元206掉电不丢失，且第三存储单元206可以与第二集成电路总线接口104进行数据传递即可。示例的，第三存储单元206可以是带电可擦可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable read only memory，EEPROM)，第二集成电路总线接口104可以是两线式串行总线(Inter－Integrated Circuit，I2C)。

在具体的应用示例中，嵌入式微处理器100将各个设备的运行参数通过第二集成电路总线接口104存储至第三存储单元206中，需要说明的是，第三存储单元206中存储的信息类型不做限制，其存储的信息包括但不限于设备运行参数，当用户通过液晶触控屏201对设备运行参数进行修改时，嵌入式微处理器100对第三存储单元206中存储的设备运行参数进行对应修改。若在运行过程中人机交互终端10断电，第三存储单元206中存储的信息不会丢失。

本申请提供的工业现场的人机交互终端10，其包含第三存储单元206，保存设备运行参数的信息，掉电不丢失，使整个工业现场能够稳定运行，在突发故障电力中断的情况下也能在恢复运行后保持之前的运行状态。

可选的，在上述任一实施例的基础上，本申请实施例还提供一种工业现场的人际交互终端的可能实现方式。图9为本申请再五实施例提供的一种工业现场的人机交互终端硬件结构示意图，如图9所示，如上所示的工业现场的人机交互终端10中，嵌入式微处理器通过CAN控制接口105连接CAN收发器207，CAN收发器207连接CAN总线接口202。

人机交互终端10与工业设备的控制端之间通过CAN总线通信，需要说明的是，工业设备的控制端若不具备CAN总线接口202，可使用以太网或串口转CAN控制接口105，再连接CAN总线通信。需要说明的是，上述CAN控制接口105可以由以太网或串口转CAN转换器拓展，此外，在硬件上实现CAN通信需要外加CAN收发器207实现总线的电平转换，可以的选择如德州仪器公司生产的SN65HVD230芯片。人机交互终端10与工业设备的控制端之间的通信可在人机界面实现用户和设备系统之间的信息交互。需要说明的是，CAN控制接口105的具体类型以及CAN收发器207的具体类型本申请不做限定，示例的，CAN收发器207可以为德州仪器公司生产的SN65HVD230芯片。

在具体的应用示例中，工业设备的控制端通过CAN总线、CAN收发器207与CAN控制接口105连接，CAN收发器207实现总线的电平转换。

本申请提供的工业现场的人机交互终端10，其包含CAN控制接口105、CAN收发器207实现CAN总线连接，具有系统的灵活性。

可选的，在上述任一实施例的基础上，本申请实施例还提供一种工业现场的人际交互终端的可能实现方式。图10为本申请再六实施例提供的一种工业现场的人机交互终端硬件结构示意图，如图10所示，如上所示的工业现场的人机交互终端10还包括：网络接口208，嵌入式微处理器和网络接口208连接，以通过网络接口208向远程监控终端30发送运行数据。

需要说明的是，本申请对网络接口208的类型不做限定，只要其能实现嵌入式微处理器100与远程监控终端30之间的信息传递即可。

在具体的应用示例中，远程监控终端30与嵌入式微处理器100通过以太网通信，二者之间的连接方式可以是网线直接连接，也可以是无线的方式通过路由器连接。

远程监控终端30利用网络技术与嵌入式人机交互终端10连接，满足了交互终端接入互联网的需求，同时实现了现场和远程监控工业设备50运行状态的功能。

可选的，在上述任一实施例的基础上，本申请实施例还提供一种工业现场的人际交互终端的可能实现方式。图11为本申请再七实施例提供的一种工业现场的人机交互终端硬件结构示意图，如图11所示，如上所示的工业现场的人机交互终端10中，嵌入式微处理器通过工业网络标准接口106连接物理层芯片209，物理层芯片209连接网络接口208。

需要说明的是，本申请对工业网络标准接口106和物理层芯片209的类型不做限定，只要其能实现远程数据发送即可，示例的，网络接口208可以为媒体独立接口(ReducedMedia Independent Interface，RMII)，物理层(Physical Layer，PHY)芯片209可以为LAN8720A。

在具体的应用示例中，采用嵌入式微处理器100如STM32F407ZGT6，其自带以太网介质访问控制层控制器，通过两个工业标准接口介质独立接口(MII)或简化介质独立接口(RMII)，与外部物理层芯片209连接，可执行传输控制协议/网际协议(TCP/IP协议)，接入10M/100Mbit/s以太网。

在另一具体的应用示例中，在内容发送至浏览器之前，使用服务端嵌入(ServerSide Include，SSI)技术将交互终端应用程序的数据、文本、图形等信息包含到网页中，然后再发送到浏览器。包含SSI指令的文件为服务器端包含扩展名为SHTML的文件，存储在微处理器的闪存里，当远程终端访问交互终端时，浏览器给嵌入式微处理器100发送获取(GET)指令数据，嵌入式微处理器100通过函数http_recv()接收指令数据，并把接收到的数据进行解析、处理，然后把指令要求的数据发给浏览器，这时浏览器上面就会显示相应的网页界面，即通过SSI技术将交互终端应用程序的数据同网页一并发送至浏览器实现监视。

在又一具体的应用示例，远程监控终端30通过公共网关接口(Common GatewayInterface，CGI)技术将在网页服务器执行的控制操作传递给嵌入式微处理器100，实现控制功能。

可选的，在上述任一实施例的基础上，本申请实施例还提供一种工业现场的人际交互终端的可能实现方式。图12为本申请再八实施例提供的一种工业现场的人机交互终端硬件结构示意图，如图12所示的工业现场的人机交互终端10硬件结构是本申请的一个较大的综合性的工业现场的人机交互终端10硬件结构示意图。

本申请还提供一种工业现场的控制系统。图13为本申请一实施例提供的一种工业现场的控制系统示意图，如图13所示，该控制系统包括：工业设备50和上述任一的工业现场的人机交互终端10，其中，工业设备的控制端与人机交互终端10的CAN总线接口202连接。

在本申请中，对工业设备50控制端的类型不做限定，只要能够直接或者间接通过CAN总线与人机交互终端10相连即可。

可选的，本申请实施例还提供另一种工业现场的控制系统。图14为本申请另一实施例提供的一种工业现场的控制系统示意图，如图14所示，若人机交互终端10包括：网络接口208，则控制系统还包括：远程监控终端30，远程监控终端30与网络接口208连接。

在本申请中，对远程监控终端30的类型不做限定，只要能够通过网络接口208与人机交互终端10相连即可。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

上仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。