摘 要：本文主要討論了法國施耐得公司生產(chǎn)的Magelis系列觸摸屏在水廠泵房上層監(jiān)控中的應用。分析了使用觸摸屏組態(tài)軟件編寫程序的主要步驟和應該注意的方面，以及觸摸屏怎樣與PLC連接以實現(xiàn)工業(yè)過程的自動化控制。通過使用該觸摸屏代替以往工控機作為上位機對現(xiàn)場信號進行實時監(jiān)控，使現(xiàn)場輸入設(shè)備具有更高的穩(wěn)定性和易用性，并且使維護更加方便。

關(guān)鍵字：觸摸屏 Magelis 實時監(jiān)控

1 引言

　　觸模屏是用戶利用手指或其它介質(zhì)直接與屏幕接觸，進行信息選擇，向計算機輸入信息的一種輸入設(shè)備。在工廠車間中，觸摸屏是首選的接口設(shè)備，因為它具有很強的適應性，所以比鍵盤、鼠標、軌跡球更有優(yōu)越性。觸摸屏易于使用、易于掌握、低操作故障率是任何其它輸入設(shè)備所無法比擬的：當觸摸屏工作在惡劣的環(huán)境下，如灰塵、油污、潮濕、磨損劃傷等，都不會造成觸摸屏的損壞。因此在工業(yè)自動化中觸摸屏可以發(fā)揮很好的作用。

2 工程具體應用

　　2.1實施方案

　　在揚子水廠三大泵房控制系統(tǒng)優(yōu)化工程項目中，根據(jù)廠方提出的要求，取消了原供水車間大三大泵房（生活泵房、工業(yè)泵房、低硅泵房）的儀表盤、操作臺，各安裝一臺控制柜，控制柜內(nèi)安裝PLC作為下位機控制現(xiàn)場信號，控制柜柜面安裝有觸摸屏進行上層監(jiān)控，另外在工業(yè)泵房安裝一臺工控機通過電纜集成三大泵房的數(shù)據(jù)信號并傳送至水廠供水中控制以實現(xiàn)全廠的管控一體化。系統(tǒng)主要配置和結(jié)構(gòu)圖如下：

　　硬件：PLC：MODICON QUANTUM系列

　　觸摸屏：施耐得Magelis系列XBT-F034510型號10英寸彩色液晶屏

　　工控機：研華PIII 128M/40G

　　軟件：Windows2000操作系統(tǒng)、IFIX2.6中文版組態(tài)軟件

　　Magelis系列觸摸屏專用組態(tài)軟件XBT-L1000

　　下位機組態(tài)軟件Concept2.5

　　2.2觸摸屏組態(tài)編程

　　本人在此項工程中主要負責觸摸屏部分的系統(tǒng)集成工作，所以以下就觸摸屏應用程序的開發(fā)、軟硬件調(diào)試過程以及與下位機PLC的連接等內(nèi)容作比較詳細的闡述。（以生活泵房的開發(fā)為例，另外兩個泵房的開發(fā)與其相似）

　　1. 硬件參數(shù)配置和畫面總體布局設(shè)計

　　首先，根據(jù)所選擇的觸摸屏打開XBT-L1000軟件，使用Configuration/Terminal Ty菜單命令將硬件型號選為XBT-F034510,協(xié)議選擇Modbus協(xié)議;使用Configuration/Equipment Symbol命令將硬件地址定位Master（1），這個地址必須與PLC程序中的地址相互一致。其他的參數(shù)使用默認值即可，無需改變。

　　其次，依照本工程的工藝要求確定設(shè)計四頁畫面：工藝流程圖、系統(tǒng)電氣圖和兩頁點表圖。工藝流程圖顯示整個生活泵房車間工藝流程，即生活水由清水池經(jīng)過管道輸送到泵房車間，在八臺水泵的加壓下送到各用水單位，其中需要顯示各個泵的運行狀態(tài)、管道的壓力、水的濁度等數(shù)據(jù)量;系統(tǒng)電氣圖主要顯示與水泵相聯(lián)系電機、變頻器等設(shè)備的運行狀態(tài);點表圖用來顯示所有的需要定時記錄的數(shù)據(jù)量。

　　2. 畫面繪制與控制按鈕的設(shè)計

　　在這里，我們使用New page/Application 命令來創(chuàng)建各個Application page頁，使用Go to page/Application命令在各個畫面之間切換。為了使畫面清晰醒目，采用黑色作為畫面背景顏色，使用Page/New Model/Application命令建立一Application Model頁，Model頁相當于母板，只要在此頁上畫一占滿全屏的黑色矩形，就可以在所有Application page頁上顯示，作為背景。

　　XBT-L1000提供了一個繪圖工具條Tool palette,如下圖所示：

　　其中的一些靜態(tài)圖形（即沒有和數(shù)據(jù)信號相關(guān)聯(lián)的圖形）如水泵、管道、閥門等都可以使用以上工具條里的繪圖工具畫出;由于XBT-L1000沒有中文輸入功能，所以所有的中文文本顯示只能通過拷貝外部的位圖來獲得;各水泵和控制各水泵的電機、變頻器的狀態(tài)分別用不同顏色的示意圖形來表示，每一種圖形與一種狀態(tài)反饋信號相互關(guān)聯(lián)，這里我們分別使用綠、紅、黃三種顏色的圖形來代表設(shè)備的運行、停止和故障狀態(tài)。

　　工具條中比較重要的幾個工具使用方法分別是：

　　主要是和各種信號相關(guān)聯(lián)，以用來顯示它們的實時值，也可以接受用戶輸入來控制某些數(shù)據(jù)信號。這里我們主要是用來顯示清水池的液位、泵的電流、管道的壓力、流量、累積等這些需要定時記錄的模擬量。這一過程和上位機的掛點十分相似，只不過這里沒有數(shù)據(jù)庫，關(guān)鍵是把各數(shù)據(jù)量的地址設(shè)置成和PLC中的地址相互一致，模擬量類型應為十進制，屬性應為只讀方式。如果某些重要的數(shù)據(jù)需要在超過一定范圍時產(chǎn)生報警信號，以提醒操作員工采取相應的措施，則可以在屬性窗口中設(shè)置這些數(shù)據(jù)的報警上下限以及超過上下限后先后顯示顏色的變化，以此來達到報警的目的。在此工程中我們主要是控制各個水泵的啟動和停止，方法是先繪制或者從外表拷貝一按鈕圖標到畫面（如啟動或停止），然后拖動此工具到按鈕，設(shè)置其字體使它的大小與按鈕重合并將它放到按鈕下層，再雙擊它打開屬性設(shè)置窗口將地址設(shè)置成和PLC中的地址相互一致，最后將數(shù)據(jù)類型設(shè)成二進制屬性為讀/寫方式，當然還可以設(shè)置輸入密碼。

　　這個工具可以實現(xiàn)各個畫面之間的相互切換。方法是先繪制或者從外表拷貝一按鈕圖標到畫面（如下頁），然后拖動此工具到按鈕，拖動它的大小使其與按鈕重合并將它放到按鈕下層，然后雙擊它打開屬性設(shè)置窗口選擇所要跳轉(zhuǎn)的頁面。

　　這幾個工具圖標主要用來和一些模擬量相互鏈接（如清水池液位），模擬各種儀表顯示，可以實現(xiàn)一定的動畫效果，使畫面更生動形象，用法與以上兩個工具的類似。

　　在所有畫面都設(shè)計好以后，我們可以使用Simulation/Simulation Application菜單命令模擬PLC運行程序，用以驗證各種顯示、控制和報警功能是否正常。這一功能極大地方便了程序的調(diào)試，加快了工程的開發(fā)進度。

　　3. 地址設(shè)定與程序下裝

　　為了實時監(jiān)控一些重要的數(shù)據(jù)，比如清水池的液位、泵的電流、管道的壓力、流量、累積等，必須使由現(xiàn)場傳感器、智能儀表等設(shè)備所測得的數(shù)據(jù)通過通訊電纜輸送到PLC控制器的數(shù)據(jù)能夠在觸摸屏上得以顯示。由于我們選用的PLC也是施耐得公司的產(chǎn)品，所以觸摸屏與PLC的地址設(shè)定是一致的，硬件上只需要用一根內(nèi)置Modbus協(xié)議驅(qū)動卡的電纜線連接二者的串行端口，就可以達到數(shù)據(jù)實時顯示的目的。具體地址規(guī)定如下：

　　位輸入?yún)⒖家詳?shù)1作為前綴，即100001;

　　位輸出參考以數(shù)0作為前綴，即000001;

　　寄存器（模擬）輸入?yún)⒖家詳?shù)3作為前綴，即300001;

　　寄存器（模擬）輸出參考以數(shù)4作為前綴，即400001。

　　程序在計算機上編寫完成后需要導出到觸摸屏的存儲器中，這稱為程序下裝。觸摸屏的存儲器是一塊可以拆卸的PCMCIA存儲卡，與一般筆記本電腦使用的PCMCIA卡互相兼容，所以我們可以有兩種方法將程序下裝：其一是直接用串口通訊電纜將程序?qū)С龅接|摸屏的存儲卡內(nèi)，使用Transfer/Export/to Import/export Folder命令，但由于是使用串口通訊，速度較慢，一般需要

　　幾分鐘，如果程序稍大，則需要十幾分鐘;所以我們一般采用另一種方法，就是先將程序?qū)С龅接?/p>

　　算機的文件夾中，使用Transfer/Export/to Terminal命令，然后通過筆記本電腦將導出的內(nèi)容全部一次拷貝到觸摸屏的存儲卡中，這樣做速度既快，又不容易丟失數(shù)據(jù)。

　　4. 安裝與調(diào)試

　　具體安裝接線圖如下所示：

　　現(xiàn)場調(diào)試過程主要應注意以下幾個方面：

　　◆ 要對各個數(shù)據(jù)信號進行各種狀態(tài)的測試，以保證在任何情況下數(shù)據(jù)顯示的正確性;

　　◆ 對一些特別重要的操作（如泵的啟動）必須通過系統(tǒng)菜單設(shè)置密碼和權(quán)限，對一些控制操作（如泵的停止）為防止誤操作必須設(shè)置二次確認提示框;

　　◆ 可以設(shè)置適當?shù)钠聊槐Ｗo時間用于延長觸摸屏的使用壽命。

　　2.3觸摸屏技術(shù)特點分析

　　通過這一工程的實施，我們可以得出其中所使用的Maglies系列觸摸屏具有如下特點：

　　Magelis 在設(shè)計 HMI（人機界面） 時的特點:

　　＊ 基于Windows 的組態(tài)軟件, 易于使用,可以進行離線模擬

　　＊ 程序的通訊協(xié)議易于更改

　　＊ 具有豐富的靜態(tài)和動態(tài)的圖形庫

　　＊ 組態(tài)軟件簡單易學

　　在 XBTL1000 軟件中已包含自學習功能;支持位圖輸入;預定義的模擬圖庫;主頁面的定義

　　＊ 操作與機器容易配合

　　XBTL1000支持5種系統(tǒng)語言和3種顯示語言;幫助可關(guān)聯(lián)于每個應用頁或報警頁;幫助彈出功能可關(guān)聯(lián)于每個變量;PLC協(xié)議可隨時變更而不必更改程序

　　Magelis 的操作特點：

　　＊ 系統(tǒng)菜單簡單易用

　　可以方便地實現(xiàn)權(quán)限的設(shè)置、控制加密、日期時間的設(shè)定、屏幕保護等功能

　　＊ 用戶可定義的報警管理：報警組的概念;單一或全局的認知;集成的報警繼電器

　　＊ 搞清晰度的10“彩色TFT屏幕

　　Magelis 的調(diào)試與維護特點：

　　＊ 產(chǎn)品容易安裝和更換： 使用彈簧夾，PCMCIA 存儲卡，無須工具即可拆卸

　　＊ 軟件容易升級，升級后程序無需重新編寫

　　＊ 程序易于閱讀：頁面的連接使用樹形結(jié)構(gòu);頁面之間交叉引用

3 結(jié)束語

　　我們這次在水廠工程中，將觸摸屏用于泵房控制很好的滿足了用戶的工作要求，投運以來，實現(xiàn)了穩(wěn)定、可靠的實時數(shù)據(jù)監(jiān)控。觸摸屏技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)比較成熟，并且由于它具有可依靠性高、操作方便、易與安裝調(diào)試等特點，所以已經(jīng)在工業(yè)控制中得到了廣泛地應用。隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，將會有許多工廠和企業(yè)在自動化生產(chǎn)過程中使用觸摸屏作為監(jiān)控設(shè)備，因此，作為工程技術(shù)人員掌握一定的觸摸屏開發(fā)技能是十分必要的。

參考文獻

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　　2. 劉雪梅 賀明義 《觸摸屏技術(shù)與工業(yè)控制》 微計算機信息 1996.10

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　　5. 徐國偉 觸摸屏在PLC工業(yè)系統(tǒng)中的應用 沈陽工業(yè)大學學報 2000.5