基于A n d r o i d下移动化工业人机交互系统设计的分析

黄思宇

（利兹大学，利兹 LS29JT）

近些年来，我国工业人机交互系统发展较快，可实时对工业现场数据进行反馈，便于进行控制。但这种交互模式有一定的时空限制，使得控制质量、效果等受到了限制。随着Android技术的发展，推动了移动化工业人机交互系统的实现，可摆脱传统按钮控制的限制，开始向触屏控制方向发展，能有效提高工业人机交互效果。

1 规划设计方案

当对设计方案进行规划时，需要对系统框架进行分析，以明确各个组成部分，如Android系统、PLC控制系统、蓝牙网关等。各个部分所起到的作用和价值存在明显的差异性，Android系统主要应用在操作终端上，如智能手机、平板电脑等。PLC控制系统则应用在工业人机交互控制器方面上，而蓝牙网关则起到无线通信传输的作用。

当Android系统与蓝牙网关建立通信通道时，应在Android手机或平板电脑中启动蓝牙网关模块，便于对图表、文字等进行传输，有利于分析数据的实际情况，并将操作指令发送给PLC控制系统，以保障控制效果。而蓝牙网关模块主要负责数据的传输工作，当其接收到Android系统发出的数据信息时，需要根据网关协议来对数据进行解析。若数据中有控制指令，则要将数据协议进行转变，确保PLC控制系统可以接收到。当蓝牙网关模块先接收到PLC系统的数据信息时，与上述通信流程、协议转换流程相反。另外，PLC系统主要负责数据收集工作，当其接收到蓝牙网关传递的指令后，会严格按照指令需求进行工作。因此，在整个通信流程中，Android系统与蓝牙网关模式直接进行连接，而蓝牙网关模块与PLC系统进行连接时，需要使用双绞线和Modbus RTU协议[1]。

2 硬件系统设计

第一，在Android设备进行设计时，应综合考虑平面电脑、手机的功能和性能，以保障移动化工业人机交互效果。对此，Android操作系统版本应在5.2以上，且采用nRF5188无线通信芯片，从而与蓝牙网关进行对接。

第二，当对PLC控制系统进行设计时，可采用8路出入、4路输出的控制器，并采用拓扑结构使其与蓝牙网关模块进行连接。为了保障通信效果，每台PLC控制器都需要连接一个蓝牙网关模块，能保障通信传输工作顺利进行。

第三，蓝颜网关模块设计是核心环节，能保障通信传输工作顺利进行，避免出现通信误差。在蓝牙网关模块设计中，需要具备主控器、调试电路、天线模块、晶振电路、LED电路、电源电路、RS-485电路等。通过这种模式，天线模块可用来接收信息；主控器可对各类信号进行处理与转换；技术人员对调试电路进行操作，可合理调整蓝牙网关模块的运行状态；晶振电路主要是显示模块的工作时间，便于进行管控；LED电路主要执行数据显示功能，包括电源信息、运行数据等；电源电路可为蓝牙网关模块的运行提供电能支持；RS-485电路主要应用在与PLC控制系统的连接上，便于进行数据传输与转换[2]。

3 软件系统设计

在软件系统设计上，主要以Android软件系统和蓝牙网关模块软件设计为主，有利于保障蓝牙通信连接效果，并进行相应的显示、传输、修改等操作。

当对Android系统软件进行设计时，包括以下几个方面：一是，蓝牙数据库。为了避免其他模块对蓝牙通信效果造成影响，需要在系统中建立地址数据库，有利于保存工业现场的交互数据信息，避免发生丢失、损坏等问题。二是，蓝牙连接设计。Android设备为蓝牙网关的内部设备，有明确的地址信息，当软件进行设备扫描时，若发现有外部设备，则需要对其名称、信号接收距离、地址等进行分析与判断，若不在允许范围内，会自动进行屏蔽，不再显示相关信息。三是，蓝牙传输设计。当蓝牙网关模块搜索到设备后，需要进行识别与判定，并对各项数据进行读写，从而进行数据交互。为了保障传输效率，可增设数据处理线来提高处理效率。四是，数据显示与修改设计。当数据处理线获取相应信息时，需要通过线程传输出去，并进行处理与显示。若有修改需求时，可通过Android界面将数据传输到线程中，并重新写值，以修改原有的数据信息[3]。

而在对蓝牙网关模块软件设计时，主要是对其通信传输流程进行设计，当蓝牙网关模块接收到Android设备传输的数据时，会通过协议自动进行数据解析，并保存在存储器中。当网关与PLC控制系统连接时，需要通过Modbus RTU协议才可进行数据转换，从而将响应的信息发送至PLC系统中，以保障通信传输效果。

4 结束语

综上所述，笔者基于Android技术，对移动化工业人机交互系统的设计进行了分析，要求技术人员应做好方案规划设计工作，并逐步进行软硬件系统的设计。以明确网关协议、通信协议，确保数据通信传输工作顺利进行，保障工业人机交互效率。

[1] 刘挺，徐哲壮，何伟东.基于Android的移动化工业人机交互系统设计[J].传感器与微系统，2017，36（10）：111-114.

[2] 符方发，喻洪流.基于Android的下肢训练轮椅人机交互系统设计[J].软件导刊，2016，15（07）：91-94.

[3] 丁德菊.基于混合现实的人机交互系统设计[J].西部广播电视，2015（18）：236-238+240.