一、 概述
翻车机系统是煤炭港口的龙头，翻车机司机操作室是翻车机的控制中心，在煤二期翻车机系统中采用两套上位计算机系统采用双显示器加触摸屏的工作模式，这样两台显示器和触摸屏就成为了人机交互控制的最主要环节。在原来的系统中采用四台21英寸三星CRT显示器，每台耗电达440瓦，且由于安装在控制台内，每天 24小时不间断连续工作，发热较高，台内温度夏季可达50摄氏度以上，自2000年投入应用以来，已经先后因显象管老化，对比度降低、显示图像暗淡全部更新两次。但由于根本状况没有得到改善，耗能发热、老化加速现象依然存在。并且工控和显示器在同一个控制台内，由于显示器的带来的温度过高，多次造成工控机死机情况的发生，影响了系统的稳定性和工作效率。原触摸屏选用的是工程塑料材质，由于作业现场粉尘较大，介质表面磨损严重，多次因磨损失效更换。不仅造成材料物资的浪费，还直接影响了翻车机操作使用。
二、 改进方案
针对翻车机系统上位机存在的上述状况，在2007年初结合上位机系统配件更新对显示器和触摸屏重新加以技术改进，通过工程技术人员的研究，制定了以下的方案：
(1) 确保目前使用的工控机和显卡能够继续使用，以减少设备投入。
(2) 针对CRT显示器耗电高，发热量大的不足改选用功耗低，发热量小的TFT液晶显示器替换。并且液晶显示器的体积和重量都很小，给以后的使用和维护带来了方便。
(3) 为改善触摸屏的磨损失效，本次设计选用非感压式触摸屏组件，以减少因使用造成的触摸屏磨损。
(4) 根据安装方式制作相应附件，保证与原控制台无缝隙配合和整体美观。
(5) 为延长显示器使用寿命，设计编写PLC控制程序，确保翻车机作业状态时显示器正常工作，翻车机停机时，显示器停止工作。
三、 实施过程
在改进方案确定之后，我们开始对上位机系统进行更新改造。
首先，确定液晶显示器和触摸屏的选型。液晶显示器品牌繁多，鱼龙混杂，在综合考虑几家液晶显示器后，最后确定使用三星21吋214T液晶显示器，该显示器具有SUB和DVI双接口，同时在运行时功耗低，发热小的特点。触摸屏方面本次设计选用红外原理的国产品牌触摸屏组件，该屏表面为工业钢化玻璃材料，不怕粉尘污染和带水擦拭，基本无磨损，反应灵敏，可靠性高于原触摸屏，且与上位机之间选用USB接口通讯，更加便捷。
其次，考虑到原来的CRT显示器为凸出表面，液晶显示器为平面，需要根据现场的使用情况，进行附件的加工。以确保和控制台无缝隙配合、整体美观。附件制作完成后，对显示器和触摸屏进行安装，做好接触面的密封工作，防止煤尘的进入。
第三，对工控机的显卡配置进行更改。原来得显卡设置为双显示器作为一个显示器配置使用，分辨率为800×1200。由于触摸屏的设置，只需要在一台显示器设置触摸屏，这样需要把原来显卡设置改为主显示器和副显示器模式，把触摸屏设为主显示器。这样既可以投入正常使用。
第四，显示器保护程序的设计编写。为了延长组件使用寿命，进一步降低系统发热量，设计编写了PLC控制程序，确保显示系统在翻车机作业状态完整正常工作，当设备处于停机状态，PLC作出判断，自动进入节能程序，关掉显示系统电源。当需要启动设备时，我们在触摸屏保留一个明显的启动点，只需轻轻一点，两秒钟之内即可快速恢复正常。相关PLC程序可见如下说明：
(本程序应用Concept2.6编程软件，利用LL984梯形图编制，PLC的CPU模块为Quantum 43412 )
当翻车机系统停止作业，夹轮器油泵电机启动继电器(000041)、拨车机油泵电机启动继电器(000045)、推车机油泵电机启动继电器(000061)、翻车机入、出口油泵电机启动继电器(000361、000369)全部停止工作，定时器(400038)开始工作，达到设定时间(20 分钟)后，PLC输出继电器(000081)满足条件导通，其输出端外挂24伏继电器得电吸合，将显示器电源切断，显示器停止工作。为了使显示器尽快恢复到正常工作状态，在触摸屏上选取一触点，贴有恢复标志(002037)，以及司机操作台上复位按钮(100298)作为恢复按钮。
当显示器断电后，触摸屏和上位机还是处于工作状态，(触摸屏采用USB接口供电，耗电很低)。这样有可能会造成无显示状态下误操作的危险，为此将触摸屏上全部触摸启动触点前加入显示器控制继电器(000081)的常闭触点，例如：
当继电器(00081)工作时，，使拨车机油泵启动继电器无法启动，杜绝了由于显示器断电，触摸屏误操作所带来的安全隐患。其他触点改动如上。
如果在显示器关闭期间，有人误触及触摸屏的恢复点，程序将对翻车机系统作一判断，如果系统未进入工作状态，取控制输出点(000081)的一个下降沿的变化，记入到计数器(400040)，通过计数器控制继电器(001751)，将一5分钟的定时器(400039)与原延时继电器(400038)并联，通过中间开关量(001751)的常开触点控制，当显示器恢复供电而油泵电机没有工作时，定时器(400039)工作5分钟后，输出点(000081)立即转换导通，显示器电源重新断电。若翻车机系统任一油泵电机启动，表明系统进入准备运行阶段，计数器(400040)清零。显示器则一直保持正常显示状态。
四、经济效益：
原来的CRT显示器的功耗为440W，每天工作24小时，液晶显示器的功耗为176W，加入停机时间后，每天工作20小时，功率因数为0.95，电能单价为0.64元/KW，以平均使用寿命为4年计算：
年累计节电：[(440瓦×4台×365天×24小时)-(176瓦×4×365天×20小时)]×0.95=9764.480千瓦
一次性延长设备使用寿命：4年/台×4小时/24小时=0.67年;折合价值8000元/4年×0.67×4台=5360元
原来更换CRT显示器和触摸屏的金额为5500元，更换液晶显示器和玻璃材质触摸屏金额为8000元，平均每年多增加成本
(8000元-5500元)/4年=625元
总效益：9764.48×0.64+5360-625=10984.27元
五、存在的问题及改进的方法
在触摸屏的使用过程中，会出现触摸屏突然无动作，而此时的工控机工作正常。由于触摸屏是直接接在工控机主板的USB接口，判断为工控机的USB接口供电不足引起，于是在工控机和触摸屏中间加入一个USB HUB，使用外部供电给触摸屏，此后，触摸屏完全正常。
六、总结
改造完成后应用效果良好，翻车机系统显示器平均每天可停机4小时以上(含交接班及维修时间)，控制台内温度维持在40度以下。自动程序无需人工干涉，对正常卸车作业无任何不良影响。对延长显示器的使用寿命，增强系统的稳定性都起到了很好的作用。
