基于PLC的一種注射液監(jiān)測(cè)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(duì)信息的高速處理有著推動(dòng)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(hào)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(guó)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(hào)的處理傳輸用于醫(yī)療事業(yè)是一種必然趨勢(shì)，“一種基于注射液的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)”就是用于醫(yī)療事業(yè)的一種信號(hào)的處理和傳輸?shù)南到y(tǒng)。在病人輸液的過(guò)程中有的時(shí)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(duì)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(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，用來(lái)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(jiǎn)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(jiǎn)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(kù)文件，只需要較簡(jiǎn)單的基礎(chǔ)知識(shí)儲(chǔ)備，就可以動(dòng)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(jiǎn)單，功能強(qiáng)，性價(jià)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(duì)數(shù)據(jù)寄存器簡(jiǎn)單定義，簡(jiǎn)單參數(shù)設(shè)置即可。

(5）整個(gè)系統(tǒng)還裝有“監(jiān)控系統(tǒng)”其安裝簡(jiǎn)單，畫(huà)面清晰，可以對(duì)整個(gè)注射液監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，操作簡(jiǎn)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(duì)，就可對(duì)整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的畫(huà)面進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控。

1.2 系統(tǒng)硬件分析

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

(2)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)力裝置選取，選取速度更加快，更加精準(zhǔn)的氣動(dòng)裝置為整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)提供動(dòng)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(chǎng)工人場(chǎng)控，改用及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，就可對(duì)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(cè)系統(tǒng)”的三菱FX2n系列PLC控制I/O口分配見(jiàn)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(duì)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(xiě)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(duì)相關(guān)動(dòng)作器件的控制，在我們的指令中按順序?qū)嵭幸勒談?dòng)作的先后順序，在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方面我們用FX0N-3A轉(zhuǎn)換模塊對(duì)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(duì)輸出值然后再由PLC輸出信號(hào)給動(dòng)作單元實(shí)現(xiàn)整個(gè)過(guò)程的完整化及全自動(dòng)化。

3 功能及指標(biāo)

3.1 基本功能

(1）該系統(tǒng)主要是針對(duì)于醫(yī)療輸液過(guò)程中的研究與開(kāi)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(guò)后的血液回流問(wèn)題。

(2）無(wú)需醫(yī)護(hù)人員隨時(shí)隨地的觀察病人的輸液情況，本系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)無(wú)人自動(dòng)化的監(jiān)測(cè)功能，設(shè)有報(bào)警和遠(yuǎn)程監(jiān)控管理功能，對(duì)于輸液過(guò)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(cè)時(shí)可達(dá)到尋跡指示的功能，并能及時(shí)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(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。

(2）在液體計(jì)量時(shí)通過(guò)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(dòng)與電動(dòng)作為動(dòng)力裝置，使整個(gè)系統(tǒng)非常的節(jié)能環(huán)保并且操作簡(jiǎn)單、靈活、方便。

4 結(jié)束語(yǔ)

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?cè)谠O(shè)備上安裝有相關(guān)的報(bào)警設(shè)備，在設(shè)備完成整個(gè)工作的過(guò)程中時(shí)刻檢測(cè)安全問(wèn)題以及相關(guān)的機(jī)器問(wèn)題在程序上有安全的保障能夠在危險(xiǎn)的時(shí)候能夠及時(shí)阻止事故發(fā)生給與護(hù)士更改的時(shí)機(jī)，整套裝置完整性良好，各方面動(dòng)作完整無(wú)誤。