醫用耗材采樣接口自動化設計與應用

王真

摘? ?要：文章通過醫用耗材“采樣接口”自動化的設計及在生產過程中的應用與改善提升，結合檢驗等方面的要求，針對自動化技術的系統性變革，提出了自動化生產、自動化檢驗和統計生產大數據同時進行的設計方案。采用整體化的設計思想，充分考慮了軟、硬件各自的特點并進行互補優化。將生產制造、質量檢驗、數據分析進行了統一的設計與構思。

關鍵詞：醫用耗材PVC（聚氯乙烯）;自動化控制;自動檢測

采樣接口（如圖1所示）由3個部分組成：采樣本身、硅膠粒、固定蓋帽。采樣接口在管路使用過程中，對血樣、液樣等采用穿刺的方式進行取樣或者增加藥量，此產品為一次性耗材，用完即報廢，所以目前市場需求量很大。在制造過程中要在升級自動化的同時保質、保可追溯。本體的材料—醫用耗材PVC（聚氯乙烯），因其物料特性，后續自動化設計與檢驗設計中對它有重點改善內容。采樣接口的材料是聚氯乙烯，英文簡稱PVC，注塑級的PVC對其熱穩定性要求極高，高溫易使其在加熱時碳化，從而使PVC上有大量的黑點。但不加熱使固態的PVC顆粒變成可流動的液態又沒辦法通過注塑機壓力射出成型，所以“黑點”這個失效模式就變成了生產過程一定會有的一種現象，在后續的設計中，要考慮透明性的特點，把“黑點”這個失效模式識別出來，進行自動化的識別與分選，好的才去下一工序裝配硅膠，不好的直接下不良品箱報廢。

1? ? 全自動設備結構及其動作設計

系統總體結構三維布局如圖2所示。系統中各機械結構的參數如表1所示。

1.1? 系統工作原理

系統運行過程如下：主要是3個系統+PLC系統組成了整個設備的所有工作內容：

A-E上物料上下料部分系統;

1-10為每個工位工作部分系統（旋轉方式工作）;

I-VIII每個工位動作或者檢驗部分系統;

可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）對所有系統的協調工作提供了“大腦”讓其有效地工作。

（1）系統開機后進行自檢。

（2）如果自動化設備沒有在原點，當按下“啟動”按鈕或“回原點”按鈕后會執行復位程序，設備會回到原點。

（3）如果設備已經在原點，當按下“啟動”按鈕后會系統要先離開原點，然后緩慢返回原點，以保證原點的一致性。

（4）當按下“啟動”按鈕，A＼B＼C這3個振動盤與上面的直線振動盤會自動啟動，開始向各工位送料;A上料位，I和II收到信號后動作，把物料（T字管本體）送至工位1上。

（5）自動旋轉至工位2，此工位檢驗工位，對PVC材質的T字管本體透明進行，視覺檢驗（有黑點的話，影子就被擋住，無位完整），自動判定是“OK&NG”。若OK，下面所有工位接著工作;若NG，下面所以工位輪空。

（6）自動旋轉至工位3，B上料位，III接收到信號，安裝硅膠粒至T字管本體后。

（7）自動旋轉至工位4，IV接收到信號，此工位也為檢驗工位，對裝入硅膠部分有沒有堵孔進行判定，自動判定是“OK&NG”;若OK，下面所有工位接著工作;若NG，下面所有工位輪空。

（8）自動旋轉至工位5;A上料位，V接收到信號，把蓋帽放到預定位置。

（9）自動旋轉至工位6;VI接收到信號，上面的氣缸開始工作，沖下，使PP材質的蓋帽過盈配合，壓到本體和硅膠上面，起到固定硅膠的作用。

（10）自動旋轉至工位7;VII接收到信號，此工位也為檢驗工位，對裝入的蓋帽檢驗是否到位（此上面有個高度位置感應器），自動判定是“OK&NG”; 若OK，下面所有工位接著工作;若NG，下面所有工位輪空。

（11）自動旋轉至工8;此工位為輪空工位，為后續的改善、調試、效果提升、質量要求提升預留工位。

（12）自動旋轉至工位9，此工位為不合格品下料工位，上面工位所有判定NG的，都會被吹至不良品箱內。

（13）自動旋轉至工位10，此工位為合格品下料工位，上面工位所有判定OK的，都會被吹至不良品箱內;一個輪回完成。

上面所有動作與信號處理都是在3.5～4.5 s內完成，不僅對結構與動作部分提出了很高的要求，還對信號控制系統PLC提出了更高的要求。

2? ? PLC控制設計過程

2.1? PLC的選型

對于被控對象，采用PLC系統與其他形式的控制系統相比較，力求具有較好的性價比，方便使用和維修;選用的PLC主機和配置、控制功能等必須能滿足被控對象的各種控制要求;選用的PLC主機及配置必須是功能較強的新一代PLC機型，一般最好不要選用舊機型（若采用三菱公司的PLC，則選FX系列，不選F1系列）。同時還應當考慮將來工藝的變化和擴展，在滿足確定的要求外，留有一定的余量，確保整個控制系統可靠。因此選用三菱FX1N來做控制核心，其具有較高的性能價格比，應用廣泛。

2.2? PLC外部接線圖

PLC外部接線圖的輸入輸出設備、負載電源的類型等的設計是結合系統的控制要求來設定的。相關頁面與控制信號部分如圖3所示。

3? ? 結語

在現代生產設備設計中，檢驗數據統計將于與機械設計同等重要，不同于傳統的機械手爪，現代的PLC控制豐富了很多，相關控制方式、信號方式在加深自動化的知識的同時，也認識到了其相較于人工的優勢。自動化具有生產效率高、自動化程度高、節約人工（此設備到位后將節約2.5人工/班）、自動檢驗、自動報警等特點。在機械日益發展的今天，此種自生產、自檢驗、自統計的設備將會得到更廣泛的應用。

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