負壓吸引治療儀是一個(gè)怎樣的控制系統?

　　本次研制的負壓吸引治療儀分類(lèi)上屬于分散系統吸引裝置，但相對于常規的分散系統吸引裝置，在很多方面都做了改進(jìn)，性能也得到大大的提高。 第一，整機運行穩定，抗干擾能力強，故障率低且有自我診斷和報警功能;第二，系統實(shí)現模塊化，操作簡(jiǎn)單方便;第三，控制系統實(shí)時(shí)監測系統內部的運行信息，并可以通過(guò)人機界面進(jìn)行人機交互，而不必利用按鈕，指示燈，壓力表和報警器等常規電器來(lái)控制系統運行和監測系統運行狀態(tài)。

1 負壓吸引治療儀控制系統主要性能指標

　　根據系統需求分析，對設計提出如下要求：控制系統實(shí)現智能化;間歇加載持續運行功能;人機界面交互設計系統參數并監測系統運行狀態(tài);可視可聽(tīng)報警功能、負壓過(guò)小吸排氣阻塞等報警;操作簡(jiǎn)單方便。

2 負壓吸引治療儀控制系統硬件設計

　　2.1 控制系統結構

　　控制系統以PLC 為核心，主要包括 PLC、A / D 模塊、觸摸屏和壓力傳感器等。整機結構如圖1 所示。 負壓傳感器和 A / D 模塊完成負壓信號采集和轉化; 輸出端口 Y000 作為開(kāi)關(guān)控制微型真空泵的啟停， 從而為系統提供所需要的負壓， 輸出端口Y001 接蜂鳴器用于報警;人機界面用設置系統運行參數并監視各參數的變化狀況。

　　2.2 負壓監測設計

　　FX1N-2AD-BD 是直接安裝在 FX1N 系列 PLC 上的模擬輸入擴展模塊，可以增加一個(gè)模擬輸入點(diǎn)。 輸入信號可以是電壓信號(0～10V)也可以是電流信號(4～20mA)，工作中將輸入信號對應的數值存儲在PLC 特殊數字寄存器 M8112 或 M8113 中，然后通過(guò)觸摸屏讀取數據。本次設計系統中負壓范圍為0～300mmgh，A / D 轉后數值范圍為 0～2000， 因此需要對轉換后數值再做如圖2 所示轉換。

　　2.3 工作流程

　　臨床試驗表明，不斷循環(huán)的斷續負壓治療要比連續治療的效果好很多。 Philbeck等人提出了兩種可能的解釋?zhuān)貉h(huán)的斷續治療能夠產(chǎn)生有節奏的對病變組織的灌注， 這對失去了自我調節功能的細胞來(lái)說(shuō)是很重要的;正在進(jìn)行有絲分裂的細胞需要一個(gè)周期的休眠時(shí)間。由此我們設計了兩種間歇運行模式：時(shí)間模式和壓力模式。時(shí)間模式工作流程圖如圖3。對工作流程做簡(jiǎn)單介紹如下：系統上電后，PLC首先初始化系統內部的寄存器， 定時(shí)器及其它軟元件;用戶(hù)根據需要設定系統運行參數，包括運行時(shí)間和運行模式(也可利用默認參數);按下觸摸屏啟動(dòng)按鈕，系統啟動(dòng)，開(kāi)始運行 。 系統運行期間，可暫停系統的運行， 當再次啟動(dòng)時(shí) ， 系統將按暫停前的模式繼續運行。

3 負壓吸引治療儀控制系統軟件設計

　　3.1 人機界面的軟件設計

　　觸 摸 屏 是 一 種 新 型 的 控 制 終 端，本 次 設 計 采 用 易 優(yōu)MT506L 觸摸屏是專(zhuān)門(mén)面向 PLC 應用的新型產(chǎn)品。其功能強大，使用方便，除了具有傳統人機界面所有的指示燈、開(kāi)關(guān)、數據顯示與輸入、和異常報警等功能之外，還具有許多特有的功能。利用EasyBuilder500 組態(tài)軟件設計的控制界面，主要有參數設定，參數顯示，系統控制，報警指示四部分組成。界面簡(jiǎn)單易懂，方便操作，而且在原有的系統上面容易擴展。下面介紹界面的制作過(guò)程：

　　1)首先建立一個(gè)新的工程，選擇觸摸屏型號。

　　2)參數設定部分可設定系統的負壓，運行時(shí)間及運行模式。

　　各元件設定基本相似，以設定負壓為例做簡(jiǎn)單介紹。點(diǎn)擊數值輸入元件;讀取地址設備類(lèi)型里選擇 D(寄存器)，設備地址輸入160，即觸摸屏和 PLC 通信的地址;觸發(fā)地址為控制數值輸入元件能否輸入數據的PLC 地址，一般都選擇 LB9000，即開(kāi)機就可以使用;設置輸入數據的上下限，使數據具有實(shí)際參數意義，該元件用來(lái)設置負壓參數，因此設定輸入下限為0， 輸入上線(xiàn)為300;還可以設置元件的圖形和字體的大小和顏色屬性。3)參數顯示用數值顯示元件讀取 PLC 內部指定寄存器的數據來(lái)實(shí)現。 以顯示剩余時(shí)間中的小時(shí)為例。 新建數值顯示元件，在讀取地址中輸入D190，再選擇相應的字體和顏色 ，就可以通過(guò)觸摸屏實(shí)時(shí)檢測系統運行的剩余時(shí)間; 系統控制使用位狀態(tài)設定元件來(lái)強制切換PLC 內位地址的 ON 或 OFF 狀態(tài); 報警顯示要利用報警登錄元件和報警條一起來(lái)實(shí)現。

　　3.2 觸摸屏和 PLC 通信觸摸屏由

　　RS-485 串行通信口完成與 PLC 的通信，實(shí)現對PLC 內部軟元件的讀寫(xiě)和位狀態(tài)的設定， 以及系統參數設定和檢測系統運行狀態(tài)。RS485以差分平衡方式傳輸信號，傳輸速度快，距離遠，具有很強的抗干擾能力。

　　3.3 PLC 程序設計

　　針對三菱FX1N PLC 特點(diǎn) ， 利用 GX-Developer， 設計PLC 控制程序。使系統在設定的運行時(shí)間內，按一定的模式控制PLC Y000 端口輸出狀態(tài)，從而控制真空泵的運行。 程序主要有以下幾部分組成：開(kāi)機初始化程序;復位按鈕程序;A / D數字轉換程序;負壓模式運行程序。充分利用三菱PLC 時(shí)間應用指令，將大大簡(jiǎn)化程序的設計，且維護檢修方便，易于擴展。

4 結束語(yǔ)

　　創(chuàng )新點(diǎn)是利用PLC 和觸摸屏做成控制系統的核心，整機性能穩定可靠，操作簡(jiǎn)單方便，減輕了醫護人員強度，提高了負壓吸引治療儀的自動(dòng)化水平和效率。