基于PLC和觸模屏實(shí)現(xiàn)脈動(dòng)真空滅菌器控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

脈動(dòng)真空滅菌是國(guó)內(nèi)九十年代中期發(fā)展的一種新型滅菌設(shè)備，由于采用了脈動(dòng)真空技術(shù)，滅菌效果好，廣泛應(yīng)用于醫(yī)院供應(yīng)室、手術(shù)室、制藥廠及科研部門?；?a target="_blank">PLC的控制系統(tǒng)具有運(yùn)行可靠、操作簡(jiǎn)單、維護(hù)簡(jiǎn)便等特點(diǎn)，隨著觸摸屏的推廣應(yīng)用，使得其接口越來(lái)越人性化和個(gè)性化，逐漸成為醫(yī)療器械行業(yè)滅菌器的主流產(chǎn)品。

湖南某醫(yī)療器械公司順應(yīng)世界電氣發(fā)展潮流，用PLC和觸模屏控制系統(tǒng)替代原有的電氣控制系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)及推廣應(yīng)用，取得了良好的使用效果，深得用戶滿意。

1．脈動(dòng)真空滅菌器的基本特點(diǎn)

脈動(dòng)真空滅菌器是采用飽和蒸汽滅菌的設(shè)備。所謂脈動(dòng)真空，就是首先將滅菌器夾套進(jìn)蒸汽至額定壓力，然后用真空泵將滅菌器內(nèi)室抽到一個(gè)較高的真空度（脈動(dòng)下限），再充蒸汽到設(shè)定正壓（脈動(dòng)上限），如此一負(fù)一正的過(guò)程即為一次脈動(dòng)循環(huán)。經(jīng)過(guò)幾次脈動(dòng)后，基本抽盡器體內(nèi)的冷空氣，接著進(jìn)飽和蒸汽達(dá)到不同滅菌物品對(duì)應(yīng)的滅菌溫度，開始累計(jì)滅菌計(jì)時(shí)，計(jì)時(shí)結(jié)束后，抽真空干燥，使滅菌物品達(dá)到較好的干燥度，滅菌后可直接使用。從而達(dá)到很好的滅菌效果，符合藥品生產(chǎn)GMP規(guī)范。

2．控制系統(tǒng)

2.1 控制部分的硬件構(gòu)成

根據(jù)脈動(dòng)真空滅菌器的控制要求，控制系統(tǒng)采用日本三菱公司的FX2N-16M可編程、F940GOT-LWD觸摸屏、FX2N-2AD模擬量輸入單元、FX0N-8EYR輸出擴(kuò)展模塊。外圍設(shè)備有SP-E4004迅普微型打印機(jī)，水環(huán)式真空泵，德國(guó)寶得公司的氣動(dòng)角座閥及壓力變送器、一體式溫度變送器、門電機(jī)等。

控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如下：

主要元件功能：

1）主機(jī)FX2N-16MR可編程序控制器是三菱公司FX系列的最高產(chǎn)品。內(nèi)置8K步的RAM存儲(chǔ)器，輔助繼電器3072點(diǎn)，8000點(diǎn)數(shù)據(jù)寄存器，100ms、10ms、1ms等256點(diǎn)定時(shí)器，256點(diǎn)計(jì)數(shù)器?；局噶?7種，應(yīng)用指令128種。運(yùn)算處理速度：本指令0.08μs/指令，應(yīng)用指令1.52～數(shù)100μs/指令。

2）FX2N-2AD模擬量輸入單元，可以輸入兩路模擬量信號(hào)，接受4～20mA電流信號(hào)或0～10V電壓信號(hào)。

3）F940GOT-LWD為6吋單色觸摸屏，功能強(qiáng)大，操作簡(jiǎn)單。

顯示功能：最多可顯示500個(gè)用戶制作畫面。除了顯示英文、漢字、數(shù)字等外，還能顯示直線、圓、四邊形等簡(jiǎn)單圖形。

監(jiān)示功能：可用數(shù)值或條形圖監(jiān)示并顯示可編程序控制器子元件的設(shè)定值或現(xiàn)在值。

程序清單：可在指令清單程序方式下進(jìn)行程序的讀出/寫入/監(jiān)示。

數(shù)據(jù)采樣功能：在特定周期或起動(dòng)條件成立時(shí)收集指定數(shù)據(jù)寄存器的當(dāng)前值，用清單形式或圖表形式顯示、打印采樣數(shù)據(jù)。

報(bào)警功能：可使最多256點(diǎn)的可編程序控制器的連續(xù)元件與報(bào)警信息對(duì)應(yīng)。

4）FX0N-8EYR為8點(diǎn)繼電器輸出擴(kuò)展模塊。

5）D50-BGD開關(guān)電源為觸摸屏提供24V、打印機(jī)提供5V電源。

2.2 控制系統(tǒng)的應(yīng)用軟件

可編程序控制器的編程軟件為SWOPC-FXGP/WIN-C，是一個(gè)應(yīng)用于FX系列可編程控制器的編程軟件，可在WINDOWS接口下運(yùn)行?？捎秒A梯圖、程序語(yǔ)句來(lái)創(chuàng)建順控指令程序，建立注釋數(shù)據(jù)及設(shè)置寄存器數(shù)據(jù)；該程序可在串行系統(tǒng)中與可編程序控制器進(jìn)行通迅、文件傳送、操作監(jiān)控以及各種測(cè)試功能。

觸摸屏的編寫軟件為FX-PCS-DU/WIN-C，具有字串庫(kù)、圖形庫(kù)、數(shù)據(jù)文件、系統(tǒng)設(shè)定、項(xiàng)目檢查、蜂鳴器等功能。可給畫面15級(jí)加密，讓不同級(jí)別的操作者擁有不同權(quán)限。

2.3 主要程序編程原理結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。

3．控制程序

為了適應(yīng)用戶的多種需要，設(shè)置了四種工作程序：織物滅菌程序；器械滅菌程序；液體滅菌程序；B－D試驗(yàn)程序。

3.1 織物滅菌程序

織物滅菌程序適宜用于紡織品、布類、手術(shù)包、衛(wèi)生敷料的消毒滅菌。出廠設(shè)定參數(shù)為脈動(dòng)3次、滅菌溫度134℃。程序運(yùn)行過(guò)程：脈動(dòng)—升溫—滅菌—排汽—干燥—回氣—結(jié)束。

3.2 器械滅菌程序

器械滅菌程序適用于金屬類手術(shù)器械、工器具、無(wú)菌器皿等物品的滅菌。出廠設(shè)定參數(shù)為脈動(dòng)2次、滅菌溫度126℃。

3.3 液體滅菌程序

為防止在高溫下因液體沸騰而產(chǎn)生濺溢，液體滅菌程序特地采取了滅菌后緩慢排汽的技術(shù)措施，特別適用于非密封裝載的醫(yī)用液體消毒滅菌。出廠設(shè)定參數(shù)為脈動(dòng)1次、滅菌溫度121℃。

在液體滅菌程序中特設(shè)溫度時(shí)間控制/F0值控制供用戶選擇。

F0值是將被滅菌物品不同受熱溫度折算到與濕熱121℃滅菌時(shí)熱效力相當(dāng)?shù)臏缇鷷r(shí)間。F0值的計(jì)算對(duì)驗(yàn)證滅菌效果極為有用。在程序中設(shè)計(jì)每6秒采樣一次，滅菌溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行浮點(diǎn)運(yùn)算，計(jì)算出F0值。

3.4 B－D試驗(yàn)程序

B－D試驗(yàn)是為檢驗(yàn)本設(shè)備滅菌效果而設(shè)置的程序。固定參數(shù)為滅菌溫度135℃，滅菌3.5分鐘。用于判斷滅菌運(yùn)行是否正常，是否能進(jìn)行徹底的滅菌。

3.5 其它功能

1）手動(dòng)操作畫面：系統(tǒng)為了安裝、調(diào)試及維護(hù)的需要特設(shè)置了手動(dòng)操作畫面，對(duì)應(yīng)每個(gè)執(zhí)行元件均有一按鍵交替控制，即按一下啟動(dòng)，再按則停止，且對(duì)應(yīng)指示燈顯示。

2）幫助菜單：在系統(tǒng)畫面中除了產(chǎn)品簡(jiǎn)介外，更添加了詳細(xì)的操作說(shuō)明及故障處理介紹，讓用戶直接面對(duì)觸摸屏即可對(duì)產(chǎn)品有一個(gè)全面的了解。

3）數(shù)據(jù)打印：滅菌完畢后，可以打印滅菌溫度、滅菌壓力、F0值等參數(shù)。

4．系統(tǒng)改進(jìn)后的優(yōu)點(diǎn)

1）本控制系統(tǒng)將設(shè)備的整個(gè)工藝流程圖顯示在屏幕上，每個(gè)執(zhí)行元件都有對(duì)應(yīng)指示，接口直觀明了、不易出錯(cuò)；

2）可在線修改參數(shù)、程序，維護(hù)方便；

3）設(shè)有幫助菜單，使得后續(xù)操作培訓(xùn)更為輕松；

4）控制電路簡(jiǎn)潔明了，增強(qiáng)了可靠性。

5）系統(tǒng)有很高的穩(wěn)定性和抗干擾能力。