基于PLC的一種注射液監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制作

王嘉輝 李志剛 李奎 王世光 林盛昌 卑五九 南通理工學(xué)院

引言

科技的進(jìn)步對信息的高速處理有著推動性的作用，不論是在科研探索、工業(yè)生產(chǎn)等等諸多領(lǐng)域信號的處理和傳輸?shù)膽?yīng)用與日俱增。醫(yī)學(xué)領(lǐng)域不僅是在我國有著非常重要的地位，甚至是在全世界它都是舉足輕重的，將信號的處理傳輸用于醫(yī)療事業(yè)是一種必然趨勢，“一種基于注射液的監(jiān)測系統(tǒng)”就是用于醫(yī)療事業(yè)的一種信號的處理和傳輸?shù)南到y(tǒng)。在病人輸液的過程中有的時候因?yàn)獒t(yī)護(hù)人員和病人自己的不注意，經(jīng)常出現(xiàn)藥液輸完之后導(dǎo)致病人的血液回流。對于這一種現(xiàn)象，我們團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)了這一全新的自動化監(jiān)測系統(tǒng)，用來解決這種醫(yī)療事故。

1 系統(tǒng)方案

1.1 系統(tǒng)軟件分析

(1) 首先使用觸摸屏替換原有復(fù)雜的計(jì)算機(jī)人機(jī)界面系統(tǒng)，使用上，觸摸屏的操作簡便，體積小容易安裝放置，線路也只需要電源線和通訊線，大大簡化了人機(jī)交互系統(tǒng)。

(2) 由于觸摸屏提供了友好易學(xué)的組態(tài)軟件，且其提供了既不復(fù)雜又很實(shí)用的編輯功能，和各種現(xiàn)成的庫文件，只需要較簡單的基礎(chǔ)知識儲備，就可以動手制作自己想要的交互界面，并能夠事先模擬調(diào)試。

(3) 人機(jī)界面由觸摸屏完成，而邏輯控制則由原有的復(fù)雜計(jì)算機(jī)或單片機(jī)替換成工業(yè)領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用的可編程邏輯控制器PLC，其使用方便，編程簡單，功能強(qiáng)，性價比高，可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量少，維修工作量小、方便等諸多優(yōu)點(diǎn)。

(4）觸摸屏和PLC間的數(shù)據(jù)信息傳遞，使用標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)通訊協(xié)議，且只需對數(shù)據(jù)寄存器簡單定義，簡單參數(shù)設(shè)置即可。

(5）整個系統(tǒng)還裝有“監(jiān)控系統(tǒng)”其安裝簡單，畫面清晰，可以對整個注射液監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，操作簡單只需要使用手機(jī)或者電腦等設(shè)備下載其固定的APP與其配對，就可對整個監(jiān)控系統(tǒng)的畫面進(jìn)行實(shí)時的監(jiān)控。

1.2 系統(tǒng)硬件分析

(1)選取編程簡單、攜帶輕便、運(yùn)算速度塊、性能高、與外部設(shè)備連接簡單的三菱PLC充當(dāng)整個系統(tǒng)的大腦，對整個系統(tǒng)的每一步動作有條不紊的進(jìn)行控制與管理。

(2)對整個系統(tǒng)的動力裝置選取，選取速度更加快，更加精準(zhǔn)的氣動裝置為整個系統(tǒng)的運(yùn)動提供動力。

(3)選取更加便捷的“監(jiān)控”與“管理”軟件，打破傳統(tǒng)的現(xiàn)場工人場控，改用及時發(fā)現(xiàn)問題，就可對系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程管理。

2 電氣控制系統(tǒng)

2.1 I/O分配系統(tǒng)

“基于一種注射液的監(jiān)測系統(tǒng)”的三菱FX2n系列PLC控制I/O口分配見表1。

表1

2.2 FX0N-3A模塊

2.2.1 特性曲線與接線圖

輸入為0～10V，輸入電阻200kΩ。因該模塊為8位分辨率精度，所以輸出對應(yīng)值為：0～256，分壓電路如圖1，輸入特性曲線如圖1所示；接線圖如圖2所示。

圖1 特性曲線圖

圖2 接線圖

2.2.2 模塊程序指令表

程序中D0為輸出值

指令表

0 LD M8000

1 TO K0 K17 H0 K1

10 TO K0 K17 H2 K1

19 FROM K0 K0 D0 K1

28 END

2.3 FX2N PLC程序

2.3.1 電氣控制單元部分程序

2.3.2 程序分析

在程序編寫方面采用基礎(chǔ)的三菱PLC的“起、保、?！辈綇交A(chǔ)指令進(jìn)行對相關(guān)動作器件的控制，在我們的指令中按順序?qū)嵭幸勒談幼鞯南群箜樞?，在?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方面我們用FX0N-3A轉(zhuǎn)換模塊對相應(yīng)的拉力轉(zhuǎn)換為電壓輸入在模塊中進(jìn)行讀取、取值、比較相對輸出值然后再由PLC輸出信號給動作單元實(shí)現(xiàn)整個過程的完整化及全自動化。

3 功能及指標(biāo)

3.1 基本功能

(1）該系統(tǒng)主要是針對于醫(yī)療輸液過程中的研究與開發(fā)，減輕醫(yī)護(hù)人員的工作壓力，最主要的還是幫助病人解決輸液過后的血液回流問題。

(2）無需醫(yī)護(hù)人員隨時隨地的觀察病人的輸液情況，本系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)無人自動化的監(jiān)測功能，設(shè)有報警和遠(yuǎn)程監(jiān)控管理功能，對于輸液過程中所出現(xiàn)的血液回流等一系列輸液事故都有著很好的防護(hù)性能。

3.2 相關(guān)指標(biāo)

(1）在監(jiān)測時可達(dá)到尋跡指示的功能，并能及時進(jìn)行精準(zhǔn)定位，它具有超低的成本，耗電小、具有高性能，使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)。

(2）在液體計(jì)量時通過采用固定容器與拉力傳感器雙重計(jì)量，可基本實(shí)現(xiàn)零誤差。

(3）本系統(tǒng)采用氣動與電動作為動力裝置，使整個系統(tǒng)非常的節(jié)能環(huán)保并且操作簡單、靈活、方便。

4 結(jié)束語

設(shè)備的整體性能完整化，有利于現(xiàn)代醫(yī)療方面的注射使用，在基礎(chǔ)上全方面的降低了醫(yī)療護(hù)士的工作繁瑣程度，以及緩解了醫(yī)生和患者之間緊張的醫(yī)患關(guān)系，我們在設(shè)備上安裝有相關(guān)的報警設(shè)備，在設(shè)備完成整個工作的過程中時刻檢測安全問題以及相關(guān)的機(jī)器問題在程序上有安全的保障能夠在危險的時候能夠及時阻止事故發(fā)生給與護(hù)士更改的時機(jī)，整套裝置完整性良好，各方面動作完整無誤。