什麼是發光觸摸按鈕？
Banner K50 發光觸控按鈕是適用於嚴峻惡劣工業環境的高階光學顯示器。如圖 1 和影片 1 所示，K50PTVAMGRY3Q 設備採用多色圓頂指示燈，圓頂頂部配備電容式觸控感應器，並配備小型馬達提供振動（觸覺）回授。電容式感應器可對戴手套的手做出反應。該設備設計用於嚴峻環境，包括直接用加壓水沖洗。
這篇工程簡介的目的是什麼？
這篇短文介紹了 K50 觸控按鈕，重點介紹了它與 Schneider Modicon PLC 的介面。具體來說，是使用梯形邏輯程式的 TM221CE24T PLC。本文將重點放在 K50 的指示燈部分，包括與 PLC 的物理連接和相關的梯形邏輯。後續文章將探討 K50 的程式設計以及與 PNP 觸控輸出和觸覺回授的介面。
圖 1：Banner K50 Pro 觸控按鈕的圖片，背景是 Schneider Modicon PLC。
影片 1：使用 Banner K50 和 Modicon M221 PLC 進行視窗化電壓檢測。
技術提示：術語「嚴峻」在此上下文中具有特定含義。仔細檢查 Banner K50，可以發現它是專為 IEC IP69K 環境設計。此等級通常與食品生產設備相關。在這種環境下，衛生是一個重要的考慮因素。因此，像 K50 這樣的設備設計為防水，即使直接受到高壓水噴淋也能保持防水。例如，假設觸控顯示器直接安裝在食品加工線上。當指示燈亮起且操作員準備好時，可以按下按鈕來推進生產線。此類設備需要與其他設備一起消毒。
請注意，圖中所示的 K50PTVAMGRY3Q 未經 FDA 批准。對於此類應用，您需要使用 K50PTFV 或 K50PTF 的衍生產品。
K50 設備如何與 PLC 連接？
TM221CE24T Modicon PLC 採用固態（源型/PNP）輸出設計。Modicon 的雙螺絲端子輸出用於驅動 Banner K50。連接方式如圖 2 規格書所示，其中 K50 輸入的兩個開關（線路 2 和 5）由 PLC 驅動。
K50 顯示狀態的二進位控制
在數位邏輯課上，你會記得兩條數字線可以代表 4 種不同的狀態。因此，這兩條線可以控制 4 種不同的訊號狀態，如影片 1 所示。已編程的 K50 的真值表如下：
- 00：三脈衝紅光
- 01：常亮綠光
- 10：藍綠色和紫色交替
- 11：脈衝黃光
圖 2：規格書中所示的 K50 觸控按鈕的實體連接。使用 PLC（源型）輸出代替開關。
技術提示：本文中介紹的顏色和圖案是 K50 自訂編程的，並非預設設定。我們使用 Banner PRO-KIT 對 K50 進行程式設計。預設的 GRY3 設定為：00：關閉，01：綠色常亮，10：紅色常亮，11：黃色常亮。
PLC 梯形邏輯程序
圖 3 展示了用於與 K50 介面的部分梯形邏輯。這是先前介紹縮放類比輸入的另一文章「Introduction to the Modicon PLC UDFB」的延續。建議您仔細閱讀先前的文章，因為它透過 Arduino 微控制器的常見視角來介紹 Modicon UDFB。具體來說，它介紹了 UDFB 的結構以及點符號的重要性。它還展示如何將 PLC 的類比數位轉換器（ADC）的 0 到 1000 整數輸出轉換為浮點數。
關於圖 3 中的梯形圖邏輯，請注意，我們正在使用一系列比較區塊執行視窗操作。K50 的輸出（xGRY3B1 和 B0）會根據哪個視窗處於作用中狀態而置位或重設。具體如下：
- 輸入電壓 < 4.0 VDC：第 3 行指令 00 傳送至 K50，指示燈閃爍紅色。
- 4.0 VDC >= 輸入電壓 < 5.0 VDC：第 4 行指令 01 送到 K50，指示燈常亮綠色。
- 5.0 VDC >= 輸入電壓 < 6.0 VDC：第 5 行指令 10 送到 K50，指示燈以 50/50 比例旋轉。
- 輸入電壓 >= 6.00 VDC：第 6 行指令 11 傳送至 K50，指示燈閃爍黃色。
值得注意的是，圖 3 中的程式碼完全涵蓋了所有輸入電壓範圍。這使得上升電壓和下降電壓的轉換都具有可預測性。由於置位線圈（S）和重置線圈（R）代表儲存位置，因此完全覆蓋至關重要。如果輸入未完全覆蓋，則會導致指示器意外地「卡」在最後一個位置。有人可能會反對使用 S 和 R 線圈，但在此程式碼片段中，它們提供了良好的可讀性。所有 S 和 R 線圈彼此靠近，這是一個重要的緩解因素。
圖 3：用於與 Banner K50 介面的 Modicon 梯形圖邏輯。
技術提示：XGRY3B1 和 B0 變數與通用（布林）記憶體位置 %M3 和 %M2 相關聯。這些變數與 Modicon 的輸出沒有直接關聯。一個單獨的輸出對應程式（未顯示）用於將記憶體傳輸到螺絲端子輸出。
這種抽象是安全程式設計理念的一部分。它聲明螺絲端子 I/O 應該出現在程式中的一個且僅一個位置。例如，它允許透過修改兩行已知程式碼來交換兩個實體 I/O。這種嚴謹的程式設計可以避免錯誤，因為無需在程式碼中搜尋多個 I/O 實例。這種技術並不能消除所有錯誤，但抽象迫使程式設計師集中控制 I/O，這通常會使實現更加簡潔，尤其是在程式規模增加的情況下。
總結
Banner K50 Pro 觸控按鈕為 PLC 提供了一個簡單的介面。此指示器的雙線介面可顯示四種不同的狀態－如果將裝置斷電視為一種附加狀態，則顯示 5 種狀態。最大的挑戰無疑在於對相關 PLC 和相關設備進行程式設計。在本例中，我們為 Modicon PLC 編寫了視窗化電壓顯示程式。或許未來我們可以探索觸控按鈕的更多應用。