中央空調觸摸屏的國產化改造及應用效果

段海洋，王愛民

(中海石油(中國)有限公司天津分公司 天津 300459)

1 項目概述

某采油生產平臺生活樓設置有3臺中央空調，用于生活樓的溫濕度調節(jié)，夏季制冷冬季制熱，當房間既不需要冷卻也不需要加熱時，空調裝置可只開啟風機作為通風使用，目的是為生活樓員工提供一個舒適的生產和生活環(huán)境。為實現(xiàn)中央空調控制系統(tǒng)的智能運行并達到及時自動調節(jié)溫度、濕度的效果，采用西門子PLC對機組進行自動化運行控制和保護，并利用西門子觸摸屏進行運行狀態(tài)顯示和控制。觸摸屏的使用極大簡化了人機對話的復雜操作，使用起來非常方便。觸摸屏外殼堅固耐用，其穩(wěn)定性和可靠性非常適合在海上惡劣環(huán)境下長時間連續(xù)運行，因此，觸摸屏與PLC是現(xiàn)場工業(yè)設備功能最佳搭檔。

1.1 觸摸屏的使用

①過程畫面可視化：在人機界面上動態(tài)顯示過程數(shù)據(jù)及設備狀態(tài)。

②人機控制：方便操作人員通過界面來進行過程控制，可以通過觸摸屏輸入數(shù)值來修改控制系統(tǒng)的參數(shù)，或用畫面中的按鈕來進行壓縮機、風機、加熱器的啟停操作。

③報警顯示：自動彈出報警設定值，顯示運行過程中實時數(shù)據(jù)；超過操作設定值時，自動彈出報警條，顯示報警信息，提醒操作人員。

④事件記錄功能：按照事件發(fā)生順序記錄過程值和報警信息，用戶通過翻閱頁面查找歷史事件信息。

1.2 中央空調機組使用中存在的問題

①觸摸屏出現(xiàn)花屏，部分功能無法操作，不利于中央空調的日常操作，生活樓房間溫濕度無法調節(jié)，嚴重影響生活樓員工居住舒適度。

②原有觸摸屏型號較老，已經停產，市面上很難購買到原型號觸摸屏，觸摸屏內的組態(tài)文件不支持回傳功能。

③原觸摸屏為進口觸摸屏，價格高昂，遭遇國外技術卡脖子的難題。

2 改造方案探討

為解決上述問題，平臺電氣儀表專業(yè)開展深入交流探討觸摸屏的國產化改造工作。本次改造使用國產觸摸屏海泰克PWS1711進行自主畫面組態(tài)、驗證，實現(xiàn)中央空調各項參數(shù)的顯示，避免了已停產進口觸摸屏難以采購及受國外技術卡脖子的難題，同時也節(jié)省了備件費用。

觸摸屏是一種可接收觸頭輸入信號的感應式液晶顯示裝置，當接觸到屏幕上的指令按鈕時，屏幕上的觸覺系統(tǒng)根據(jù)預先編程的組態(tài)來發(fā)出特定信號，取代機械按鈕，在液晶顯示畫面呈現(xiàn)出逼真美觀的視覺效果。觸摸屏作為一種新型的人機輸入設備，能夠實現(xiàn)簡單方便自然的人機交互方式[1]，用戶只輕觸觸摸屏上的指令按鈕就能實現(xiàn)對設備的操作和參數(shù)修改，具有方便直觀、圖像清晰、堅固耐用和節(jié)省空間的優(yōu)點，使人機交互更為直接，被廣泛應用于設備顯示控制系統(tǒng)。

觸摸屏的選型需要滿足以下條件：

①要有海上平臺使用的成熟經驗；

②考慮成本問題，觸摸屏的價格要適中；

③選用國內技術成熟的觸摸屏，避免國外技術卡脖子的難題；

④需要實現(xiàn)原觸摸屏的所有功能并且能夠長期穩(wěn)定運行，正常操作時不會出現(xiàn)錯誤及死機故障，畫面操作要簡單容易；

⑤操作簡便，只需輕觸觸摸屏上的圖形按鈕便可以進入對應界面；

⑥界面友好，使用者不要掌握專業(yè)知識便可以清楚明白觸摸屏上的所有提示、指令及報警信息。

3 國產觸摸屏選擇

目前國內比較成熟的觸摸屏品牌有昆侖通態(tài)、威綸通、海泰克。

昆侖通態(tài)觸摸屏是一種高性能嵌入式一體化觸摸屏，該品牌產品采用了高亮度液晶顯示、四線電阻式觸摸屏，同時還預裝了MCGS專用嵌入式軟件，具有豐富的圖像顯示和強大的數(shù)據(jù)處理能力。該品牌觸摸屏可以通過對PLC數(shù)據(jù)的采集處理，以動畫顯示、報警處理、流程控制和報表輸出等多種方式向用戶提供解決實際工程問題的方案，生產過程在自動化領域有著廣泛的應用。此外，MCGS專用嵌入版軟件還帶有一個模擬運行環(huán)境，用于對組態(tài)后的工程進行模擬測試，方便用戶對組態(tài)過程的調試和運行。由于該品牌觸摸屏只在2021年投產的空壓機上使用過，使用時間較短，運行穩(wěn)定性尚待評估。

威綸通觸摸屏顯示方向可根據(jù)使用環(huán)境自由選擇；與PLC的聯(lián)機通信能夠兼容市面上最常見的250款以上的PLC控制驅動，能夠滿足各種工業(yè)自動化需求；接口豐富，具有多組RS232/RS485 2W/4W及USB Host/Client接口，USB Host接口即插即用，不僅可做工程上傳、下載和資料的存儲媒介使用，更可直接連接打印機、條碼機、鼠標等，功能非常強大。威綸觸摸屏使用的組態(tài)軟件是威綸通的Easybuilder，該軟件能夠適用于所有系列的威綸通觸摸屏。威綸通觸摸屏包括TK、MT、eMT、cMT系列，其中cMT系列觸摸屏是云端人機界面，超越了傳統(tǒng)人機界面架構。將人機界面分離為服務器盒子設備與顯示觸控終端，其中服務器可以與 PLC 連接通信并執(zhí)行控制功能，如資料取樣、事件記錄、操作權限、配方、宏指令等，而在顯示方面具備2種不同方式：cMT-HD 具備 HDMI高清接口，可以連接15"以上顯示器，可用于車間的整條生產線的監(jiān)控，它顛覆了傳統(tǒng)HMI一體式硬件組合方式，采納屏幕與主機分離概念，釋放了視野，通過HDMI接口可以搭配任意尺寸電視，讓實時監(jiān)控更加清晰明了；cMT-SVR 支持連接 iPad 和有線顯示觸控終端cMT-iV5，適用于設備巡檢和集中監(jiān)控，在cMT-iV5或iPad顯示終端上可完美執(zhí)行各種可視化功能，是未來觸摸屏發(fā)展的方向之一，具有極高的發(fā)展前景，但目前該品牌觸摸屏還沒有在海上平臺使用的成熟經驗。

海泰克觸摸屏主要用于PLC運行數(shù)據(jù)的監(jiān)視與控制，以形象的文字、指示燈、動畫、曲線等形式進行監(jiān)視、修改PLC內部寄存器或繼電器的數(shù)值及狀態(tài)。能夠適配的PLC品牌廣泛，還能夠和單片機進行通信，可以通過觸摸屏自帶的數(shù)字鍵直接輸入數(shù)據(jù)，帶背景光STN液晶顯示。具有密碼保護功能，動態(tài)顯示文本，能夠顯示實時曲線和歷史曲線圖；具有報警列表功能，逐行實時顯示當前報警信息和歷史報警信息。為實現(xiàn)和各品牌觸摸屏的通信，具有多種自由選擇通信方式：RS232/RS422/RS485，滿足絕大部分PLC的通信需求。

海泰克觸摸屏使用的組態(tài)軟件是海泰克公司自主研發(fā)的ADP軟件，中文界面，組態(tài)方便，符合中國人的組態(tài)理念，操作起來方便簡單。ADP軟件采用了“所視即所得”的先進觀念，組態(tài)時可立即在屏幕上看到畫面設計的實際效果，如各種字形大小、顏色、元件位置、圖形、刻度、底方塊等，在屏幕上的顯示效果都會與實際人機界面運行時所顯示的畫面一樣。在編輯操作方法上，ADP軟件更是以“物件導向”的理念設計達到了“拖曳式”編輯，讓組態(tài)者可將畫面設計工作區(qū)中的元件隨意以鼠標拖拽到需要的位置，或改變其外形、大小，操作起來簡單易上手，非常有利于品牌的推廣。該品牌觸摸屏廣泛應用于井口平臺油井變頻參數(shù)顯示和高壓注氣機參數(shù)顯示，在海上平臺有成熟的使用經驗，且使用運行穩(wěn)定效果較好。

綜上所述，對比幾款觸摸屏品牌，此次改造計劃采用海泰克觸摸屏，平臺工頻柜升級改造換下一批海泰克觸摸屏，正好可以實現(xiàn)舊物利用，節(jié)省了備件 費用。

4 改造過程

①首先將中央空調PLC內的程序進行上傳，并對照圖紙對各點位進行詳細解讀[2]。

②根據(jù)PLC程序解讀出來的點表進行觸摸屏組態(tài)，利用海泰克觸摸屏組態(tài)程序ADP3.2對解讀出的58個變量進行添加，并做好報警條件添加和記錄功能；在項目畫面內添加12個畫面，并進行命名，增加了觸摸屏使用幫助畫面，對設定值及故障處理情況起到提示作用[3]。

③手動操作畫面組態(tài)：手動模式按鈕的權限級別設定為安全等級，以防止誤操作；手動按鈕按下時激活對應的畫面，并將手自動的標志位進行置位，自動按鈕按下時將手自動的標志位進行復位；手動畫面組態(tài)，風機啟停開關制作，插入開關，過程變量鏈接風機手動啟停，設置類型為通過文本切換，ON狀態(tài)文本顯示停止，OFF狀態(tài)文本顯示啟動；依次做好其他啟停開關的鏈接。

④監(jiān)視畫面組態(tài)：風機狀態(tài)顯示，改變原觸摸屏紅色顯示啟動、綠色為停止的顏色顯示方式，改為文字顯示狀態(tài)，畫面顯示更加直觀明了；回風溫度顯示，格式樣式99.99顯示2位小數(shù)；依次做好其他相關設備狀態(tài)和參數(shù)顯示的組態(tài)畫面。

⑤報警記錄組態(tài)：首先在報警列表里添加報警條件，在當前報警畫面插入當前報警列表，報警顯示日期、時間，當前報警；在報警歷史記錄畫面插入歷史報警列表，報警顯示日期、時間，顯示所有報警，可以查詢當前和已經復位的所有報警。

⑥以上完成后，通過項目/編譯器/使用要求仿真器啟動運行系統(tǒng)，對項目反復進行仿真測試，確保組態(tài)正確；仿真測試沒有問題后將組態(tài)文件下裝到觸摸屏內，并將觸摸屏安裝到中央空調上進行測試，能夠滿足空調的各項使用要求。

5 效果及結論

本次改造完成后，使用海泰克觸摸屏代替原進口觸摸屏實現(xiàn)了原觸摸屏的各項顯示控制功能，并用文字顯示代替原觸摸屏的圖形顯示，直觀明了。此次使用的觸摸屏為原變頻器升級更換下的觸摸屏，實現(xiàn)了舊物利用，節(jié)省了費用，觸摸屏使用至今已有半年，效果良好。

現(xiàn)海上投產較早平臺使用的觸摸屏多為進口產品，此次中央空調觸摸屏國產化改造的成功經驗， 可以推廣至其他設備進口觸摸屏故障及老化且現(xiàn)場無進口備件更換情況，為現(xiàn)場國產化觸摸屏改造替換原有進口觸摸屏提供借鑒，確保現(xiàn)場設備運行安全 穩(wěn)定。