摘 要：本文主要讨论了法国施耐得公司生产的Magelis系列触摸屏在水厂泵房上层监控中的应用。分析了使用触摸屏组态软件编写程序的主要步骤和应该注意的方面，以及触摸屏怎样与PLC连接以实现工业过程的自动化控制。通过使用该触摸屏代替以往工控机作为上位机对现场信号进行实时监控，使现场输入设备具有更高的稳定性和易用性，并且使维护更加方便。
关键字：触摸屏 Magelis 实时监控
1 引言
触模屏是用户利用手指或其它介质直接与屏幕接触，进行信息选择，向计算机输入信息的一种输入设备。在工厂车间中，触摸屏是首选的接口设备，因为它具有很强的适应性，所以比键盘、鼠标、轨迹球更有优越性。触摸屏易于使用、易于掌握、低操作故障率是任何其它输入设备所无法比拟的：当触摸屏工作在恶劣的环境下，如灰尘、油污、潮湿、磨损划伤等，都不会造成触摸屏的损坏。因此在工业自动化中触摸屏可以发挥很好的作用。
2 工程具体应用
2.1实施方案
在扬子水厂三大泵房控制系统优化工程项目中，根据厂方提出的要求，取消了原供水车间大三大泵房（生活泵房、工业泵房、低硅泵房）的仪表盘、操作台，各安装一台控制柜，控制柜内安装PLC作为下位机控制现场信号，控制柜柜面安装有触摸屏进行上层监控，另外在工业泵房安装一台工控机通过电缆集成三大泵房的数据信号并传送至水厂供水中控制以实现全厂的管控一体化。系统主要配置和结构图如下：
硬件：PLC：MODICON QUANTUM系列
触摸屏：施耐得Magelis系列XBT-F034510型号10英寸彩色液晶屏
工控机：研华PIII 128M/40G
软件：Windows2000操作系统、IFIX2.6中文版组态软件
Magelis系列触摸屏专用组态软件XBT-L1000
下位机组态软件Concept2.5
2.2触摸屏组态编程
本人在此项工程中主要负责触摸屏部分的系统集成工作，所以以下就触摸屏应用程序的开发、软硬件调试过程以及与下位机PLC的连接等内容作比较详细的阐述。（以生活泵房的开发为例，另外两个泵房的开发与其相似）
1. 硬件参数配置和画面总体布局设计
首先，根据所选择的触摸屏打开XBT-L1000软件，使用Configuration/Terminal Ty菜单命令将硬件型号选为XBT-F034510,协议选择Modbus协议;使用Configuration/Equipment Symbol命令将硬件地址定位Master（1），这个地址必须与PLC程序中的地址相互一致。其他的参数使用默认值即可，无需改变。
其次，依照本工程的工艺要求确定设计四页画面：工艺流程图、系统电气图和两页点表图。工艺流程图显示整个生活泵房车间工艺流程，即生活水由清水池经过管道输送到泵房车间，在八台水泵的加压下送到各用水单位，其中需要显示各个泵的运行状态、管道的压力、水的浊度等数据量;系统电气图主要显示与水泵相联系电机、变频器等设备的运行状态;点表图用来显示所有的需要定时记录的数据量。
2. 画面绘制与控制按钮的设计
在这里，我们使用New page/Application 命令来创建各个Application page页，使用Go to page/Application命令在各个画面之间切换。为了使画面清晰醒目，采用黑色作为画面背景颜色，使用Page/New Model/Application命令建立一Application Model页，Model页相当于母板，只要在此页上画一占满全屏的黑色矩形，就可以在所有Application page页上显示，作为背景。
XBT-L1000提供了一个绘图工具条Tool palette,如下图所示：
其中的一些静态图形（即没有和数据信号相关联的图形）如水泵、管道、阀门等都可以使用以上工具条里的绘图工具画出;由于XBT-L1000没有中文输入功能，所以所有的中文文本显示只能通过拷贝外部的位图来获得;各水泵和控制各水泵的电机、变频器的状态分别用不同颜色的示意图形来表示，每一种图形与一种状态反馈信号相互关联，这里我们分别使用绿、红、黄三种颜色的图形来代表设备的运行、停止和故障状态。
工具条中比较重要的几个工具使用方法分别是：
主要是和各种信号相关联，以用来显示它们的实时值，也可以接受用户输入来控制某些数据信号。这里我们主要是用来显示清水池的液位、泵的电流、管道的压力、流量、累积等这些需要定时记录的模拟量。这一过程和上位机的挂点十分相似，只不过这里没有数据库，关键是把各数据量的地址设置成和PLC中的地址相互一致，模拟量类型应为十进制，属性应为只读方式。如果某些重要的数据需要在超过一定范围时产生报警信号，以提醒操作员工采取相应的措施，则可以在属性窗口中设置这些数据的报警上下限以及超过上下限后先后显示颜色的变化，以此来达到报警的目的。在此工程中我们主要是控制各个水泵的启动和停止，方法是先绘制或者从外表拷贝一按钮图标到画面（如启动或停止），然后拖动此工具到按钮，设置其字体使它的大小与按钮重合并将它放到按钮下层，再双击它打开属性设置窗口将地址设置成和PLC中的地址相互一致，最后将数据类型设成二进制属性为读/写方式，当然还可以设置输入密码。
这个工具可以实现各个画面之间的相互切换。方法是先绘制或者从外表拷贝一按钮图标到画面（如下页），然后拖动此工具到按钮，拖动它的大小使其与按钮重合并将它放到按钮下层，然后双击它打开属性设置窗口选择所要跳转的页面。
这几个工具图标主要用来和一些模拟量相互链接（如清水池液位），模拟各种仪表显示，可以实现一定的动画效果，使画面更生动形象，用法与以上两个工具的类似。
在所有画面都设计好以后，我们可以使用Simulation/Simulation Application菜单命令模拟PLC运行程序，用以验证各种显示、控制和报警功能是否正常。这一功能极大地方便了程序的调试，加快了工程的开发进度。
3. 地址设定与程序下装
为了实时监控一些重要的数据，比如清水池的液位、泵的电流、管道的压力、流量、累积等，必须使由现场传感器、智能仪表等设备所测得的数据通过通讯电缆输送到PLC控制器的数据能够在触摸屏上得以显示。由于我们选用的PLC也是施耐得公司的产品，所以触摸屏与PLC的地址设定是一致的，硬件上只需要用一根内置Modbus协议驱动卡的电缆线连接二者的串行端口，就可以达到数据实时显示的目的。具体地址规定如下：
位输入参考以数1作为前缀，即100001;
位输出参考以数0作为前缀，即000001;
寄存器（模拟）输入参考以数3作为前缀，即300001;
寄存器（模拟）输出参考以数4作为前缀，即400001。
程序在计算机上编写完成后需要导出到触摸屏的存储器中，这称为程序下装。触摸屏的存储器是一块可以拆卸的PCMCIA存储卡，与一般笔记本电脑使用的PCMCIA卡互相兼容，所以我们可以有两种方法将程序下装：其一是直接用串口通讯电缆将程序导出到触摸屏的存储卡内，使用Transfer/Export/to Import/export Folder命令，但由于是使用串口通讯，速度较慢，一般需要
几分钟，如果程序稍大，则需要十几分钟;所以我们一般采用另一种方法，就是先将程序导出到计
算机的文件夹中，使用Transfer/Export/to Terminal命令，然后通过笔记本电脑将导出的内容全部一次拷贝到触摸屏的存储卡中，这样做速度既快，又不容易丢失数据。
4. 安装与调试
具体安装接线图如下所示：
现场调试过程主要应注意以下几个方面：
◆ 要对各个数据信号进行各种状态的测试，以保证在任何情况下数据显示的正确性;
◆ 对一些特别重要的操作（如泵的启动）必须通过系统菜单设置密码和权限，对一些控制操作（如泵的停止）为防止误操作必须设置二次确认提示框;
◆ 可以设置适当的屏幕保护时间用于延长触摸屏的使用寿命。
2.3触摸屏技术特点分析
通过这一工程的实施，我们可以得出其中所使用的Maglies系列触摸屏具有如下特点：
Magelis 在设计 HMI（人机界面） 时的特点:
＊ 基于Windows 的组态软件, 易于使用,可以进行离线模拟
＊ 程序的通讯协议易于更改
＊ 具有丰富的静态和动态的图形库
＊ 组态软件简单易学
在 XBTL1000 软件中已包含自学习功能;支持位图输入;预定义的模拟图库;主页面的定义
＊ 操作与机器容易配合
XBTL1000支持5种系统语言和3种显示语言;帮助可关联于每个应用页或报警页;帮助弹出功能可关联于每个变量;PLC协议可随时变更而不必更改程序
Magelis 的操作特点：
＊ 系统菜单简单易用
可以方便地实现权限的设置、控制加密、日期时间的设定、屏幕保护等功能
＊ 用户可定义的报警管理：报警组的概念;单一或全局的认知;集成的报警继电器
＊ 搞清晰度的10“彩色TFT屏幕
Magelis 的调试与维护特点：
＊ 产品容易安装和更换： 使用弹簧夹，PCMCIA 存储卡，无须工具即可拆卸
＊ 软件容易升级，升级后程序无需重新编写
＊ 程序易于阅读：页面的连接使用树形结构;页面之间交叉引用
3 结束语
我们这次在水厂工程中，将触摸屏用于泵房控制很好的满足了用户的工作要求，投运以来，实现了稳定、可靠的实时数据监控。触摸屏技术的发展已经比较成熟，并且由于它具有可依靠性高、操作方便、易与安装调试等特点，所以已经在工业控制中得到了广泛地应用。随着我国经济的发展，将会有许多工厂和企业在自动化生产过程中使用触摸屏作为监控设备，因此，作为工程技术人员掌握一定的触摸屏开发技能是十分必要的。
参考文献
1. 施耐得公司著 《Magelis_中文介绍》 Schneider Electric 1999.5
2. 刘雪梅 贺明义 《触摸屏技术与工业控制》 微计算机信息 1996.10
3. 陈世利 触摸屏的工作原理及典型应用 单片机与嵌入式应用 2000.2
4. 陈大庆 工业触摸屏与可编程控制器实时通讯 青岛建筑工程学院学报 1999.3
5. 徐国伟 触摸屏在PLC工业系统中的应用 沈阳工业大学学报 2000.5