中央空调触摸屏的国产化改造及应用效果

段海洋，王爱民

(中海石油(中国)有限公司天津分公司 天津 300459)

1 项目概述

某采油生产平台生活楼设置有3台中央空调，用于生活楼的温湿度调节，夏季制冷冬季制热，当房间既不需要冷却也不需要加热时，空调装置可只开启风机作为通风使用，目的是为生活楼员工提供一个舒适的生产和生活环境。为实现中央空调控制系统的智能运行并达到及时自动调节温度、湿度的效果，采用西门子PLC对机组进行自动化运行控制和保护，并利用西门子触摸屏进行运行状态显示和控制。触摸屏的使用极大简化了人机对话的复杂操作，使用起来非常方便。触摸屏外壳坚固耐用，其稳定性和可靠性非常适合在海上恶劣环境下长时间连续运行，因此，触摸屏与PLC是现场工业设备功能最佳搭档。

1.1 触摸屏的使用

①过程画面可视化：在人机界面上动态显示过程数据及设备状态。

②人机控制：方便操作人员通过界面来进行过程控制，可以通过触摸屏输入数值来修改控制系统的参数，或用画面中的按钮来进行压缩机、风机、加热器的启停操作。

③报警显示：自动弹出报警设定值，显示运行过程中实时数据；超过操作设定值时，自动弹出报警条，显示报警信息，提醒操作人员。

④事件记录功能：按照事件发生顺序记录过程值和报警信息，用户通过翻阅页面查找历史事件信息。

1.2 中央空调机组使用中存在的问题

①触摸屏出现花屏，部分功能无法操作，不利于中央空调的日常操作，生活楼房间温湿度无法调节，严重影响生活楼员工居住舒适度。

②原有触摸屏型号较老，已经停产，市面上很难购买到原型号触摸屏，触摸屏内的组态文件不支持回传功能。

③原触摸屏为进口触摸屏，价格高昂，遭遇国外技术卡脖子的难题。

2 改造方案探讨

为解决上述问题，平台电气仪表专业开展深入交流探讨触摸屏的国产化改造工作。本次改造使用国产触摸屏海泰克PWS1711进行自主画面组态、验证，实现中央空调各项参数的显示，避免了已停产进口触摸屏难以采购及受国外技术卡脖子的难题，同时也节省了备件费用。

触摸屏是一种可接收触头输入信号的感应式液晶显示装置，当接触到屏幕上的指令按钮时，屏幕上的触觉系统根据预先编程的组态来发出特定信号，取代机械按钮，在液晶显示画面呈现出逼真美观的视觉效果。触摸屏作为一种新型的人机输入设备，能够实现简单方便自然的人机交互方式[1]，用户只轻触触摸屏上的指令按钮就能实现对设备的操作和参数修改，具有方便直观、图像清晰、坚固耐用和节省空间的优点，使人机交互更为直接，被广泛应用于设备显示控制系统。

触摸屏的选型需要满足以下条件：

①要有海上平台使用的成熟经验；

②考虑成本问题，触摸屏的价格要适中；

③选用国内技术成熟的触摸屏，避免国外技术卡脖子的难题；

④需要实现原触摸屏的所有功能并且能够长期稳定运行，正常操作时不会出现错误及死机故障，画面操作要简单容易；

⑤操作简便，只需轻触触摸屏上的图形按钮便可以进入对应界面；

⑥界面友好，使用者不要掌握专业知识便可以清楚明白触摸屏上的所有提示、指令及报警信息。

3 国产触摸屏选择

目前国内比较成熟的触摸屏品牌有昆仑通态、威纶通、海泰克。

昆仑通态触摸屏是一种高性能嵌入式一体化触摸屏，该品牌产品采用了高亮度液晶显示、四线电阻式触摸屏，同时还预装了MCGS专用嵌入式软件，具有丰富的图像显示和强大的数据处理能力。该品牌触摸屏可以通过对PLC数据的采集处理，以动画显示、报警处理、流程控制和报表输出等多种方式向用户提供解决实际工程问题的方案，生产过程在自动化领域有着广泛的应用。此外，MCGS专用嵌入版软件还带有一个模拟运行环境，用于对组态后的工程进行模拟测试，方便用户对组态过程的调试和运行。由于该品牌触摸屏只在2021年投产的空压机上使用过，使用时间较短，运行稳定性尚待评估。

威纶通触摸屏显示方向可根据使用环境自由选择；与PLC的联机通信能够兼容市面上最常见的250款以上的PLC控制驱动，能够满足各种工业自动化需求；接口丰富，具有多组RS232/RS485 2W/4W及USB Host/Client接口，USB Host接口即插即用，不仅可做工程上传、下载和资料的存储媒介使用，更可直接连接打印机、条码机、鼠标等，功能非常强大。威纶触摸屏使用的组态软件是威纶通的Easybuilder，该软件能够适用于所有系列的威纶通触摸屏。威纶通触摸屏包括TK、MT、eMT、cMT系列，其中cMT系列触摸屏是云端人机界面，超越了传统人机界面架构。将人机界面分离为服务器盒子设备与显示触控终端，其中服务器可以与 PLC 连接通信并执行控制功能，如资料取样、事件记录、操作权限、配方、宏指令等，而在显示方面具备2种不同方式：cMT-HD 具备 HDMI高清接口，可以连接15"以上显示器，可用于车间的整条生产线的监控，它颠覆了传统HMI一体式硬件组合方式，采纳屏幕与主机分离概念，释放了视野，通过HDMI接口可以搭配任意尺寸电视，让实时监控更加清晰明了；cMT-SVR 支持连接 iPad 和有线显示触控终端cMT-iV5，适用于设备巡检和集中监控，在cMT-iV5或iPad显示终端上可完美执行各种可视化功能，是未来触摸屏发展的方向之一，具有极高的发展前景，但目前该品牌触摸屏还没有在海上平台使用的成熟经验。

海泰克触摸屏主要用于PLC运行数据的监视与控制，以形象的文字、指示灯、动画、曲线等形式进行监视、修改PLC内部寄存器或继电器的数值及状态。能够适配的PLC品牌广泛，还能够和单片机进行通信，可以通过触摸屏自带的数字键直接输入数据，带背景光STN液晶显示。具有密码保护功能，动态显示文本，能够显示实时曲线和历史曲线图；具有报警列表功能，逐行实时显示当前报警信息和历史报警信息。为实现和各品牌触摸屏的通信，具有多种自由选择通信方式：RS232/RS422/RS485，满足绝大部分PLC的通信需求。

海泰克触摸屏使用的组态软件是海泰克公司自主研发的ADP软件，中文界面，组态方便，符合中国人的组态理念，操作起来方便简单。ADP软件采用了“所视即所得”的先进观念，组态时可立即在屏幕上看到画面设计的实际效果，如各种字形大小、颜色、元件位置、图形、刻度、底方块等，在屏幕上的显示效果都会与实际人机界面运行时所显示的画面一样。在编辑操作方法上，ADP软件更是以“物件导向”的理念设计达到了“拖曳式”编辑，让组态者可将画面设计工作区中的元件随意以鼠标拖拽到需要的位置，或改变其外形、大小，操作起来简单易上手，非常有利于品牌的推广。该品牌触摸屏广泛应用于井口平台油井变频参数显示和高压注气机参数显示，在海上平台有成熟的使用经验，且使用运行稳定效果较好。

综上所述，对比几款触摸屏品牌，此次改造计划采用海泰克触摸屏，平台工频柜升级改造换下一批海泰克触摸屏，正好可以实现旧物利用，节省了备件 费用。

4 改造过程

①首先将中央空调PLC内的程序进行上传，并对照图纸对各点位进行详细解读[2]。

②根据PLC程序解读出来的点表进行触摸屏组态，利用海泰克触摸屏组态程序ADP3.2对解读出的58个变量进行添加，并做好报警条件添加和记录功能；在项目画面内添加12个画面，并进行命名，增加了触摸屏使用帮助画面，对设定值及故障处理情况起到提示作用[3]。

③手动操作画面组态：手动模式按钮的权限级别设定为安全等级，以防止误操作；手动按钮按下时激活对应的画面，并将手自动的标志位进行置位，自动按钮按下时将手自动的标志位进行复位；手动画面组态，风机启停开关制作，插入开关，过程变量链接风机手动启停，设置类型为通过文本切换，ON状态文本显示停止，OFF状态文本显示启动；依次做好其他启停开关的链接。

④监视画面组态：风机状态显示，改变原触摸屏红色显示启动、绿色为停止的颜色显示方式，改为文字显示状态，画面显示更加直观明了；回风温度显示，格式样式99.99显示2位小数；依次做好其他相关设备状态和参数显示的组态画面。

⑤报警记录组态：首先在报警列表里添加报警条件，在当前报警画面插入当前报警列表，报警显示日期、时间，当前报警；在报警历史记录画面插入历史报警列表，报警显示日期、时间，显示所有报警，可以查询当前和已经复位的所有报警。

⑥以上完成后，通过项目/编译器/使用要求仿真器启动运行系统，对项目反复进行仿真测试，确保组态正确；仿真测试没有问题后将组态文件下装到触摸屏内，并将触摸屏安装到中央空调上进行测试，能够满足空调的各项使用要求。

5 效果及结论

本次改造完成后，使用海泰克触摸屏代替原进口触摸屏实现了原触摸屏的各项显示控制功能，并用文字显示代替原触摸屏的图形显示，直观明了。此次使用的触摸屏为原变频器升级更换下的触摸屏，实现了旧物利用，节省了费用，触摸屏使用至今已有半年，效果良好。

现海上投产较早平台使用的触摸屏多为进口产品，此次中央空调触摸屏国产化改造的成功经验， 可以推广至其他设备进口触摸屏故障及老化且现场无进口备件更换情况，为现场国产化触摸屏改造替换原有进口触摸屏提供借鉴，确保现场设备运行安全 稳定。