醫用內窺鏡清消機的自動(dòng)控制系統

　醫用內窺鏡是一種深入人體內部進(jìn)行觀(guān)察的精密光學(xué)儀器，它臨床應用廣泛、使用方便，并能準確快捷地診斷出病情，深受廣大患者和醫療工作者的歡迎。因此，建立方便、快捷、安全、衛生的內窺鏡清洗消毒系統，提高其使用效率，更好地為患者服務(wù)，是醫療工作者的迫切愿望。我們與某公司合作開(kāi)發(fā)的內窺鏡自動(dòng)清消機是集清洗、消毒于一身的機電一體化產(chǎn)品，它采用新穎的高壓自動(dòng)噴淋方式，運用噴頭上下行走對鏡身內外進(jìn)行清洗、消毒，并利用可編程序控制器控制整個(gè)系統的工作。整個(gè)系統功能完善、運行穩定、工作可靠，具有實(shí)用價(jià)值。
1 清消機的結構與基本原理
　　內窺鏡清消機由立柱和機柜組成。清消機結構示意圖如圖1所示。立柱上裝有能夠上下運動(dòng)的噴碗、高壓水碗、防濺水罩；機柜上有控制面板，機柜內部裝有水箱、藥箱、水泵、藥泵及升降電機等，在排水/藥處還有水、藥分離裝置，通過(guò)控制水/藥分離電機達到切換排水、排藥閥門(mén)的目的。

　　清洗內窺鏡的過(guò)程就是高壓噴嘴上下運動(dòng)對鏡身內外進(jìn)行清洗的過(guò)程?？刂泼姘迳涎b有模式選擇開(kāi)關(guān)，可以選擇清洗消毒的程序。每種模式下都是首先進(jìn)行一次水洗，然后進(jìn)行藥洗，最后再進(jìn)行一次水洗。不同的是，模式一、二、三進(jìn)行藥洗的次數分別為二、三、四次。清洗時(shí)，內窺鏡掛在立柱頂端的掛鉤上，由于不同用途的內窺鏡的鏡身長(cháng)度不同，所以在掛鉤下方0.6m、0.8m、1.0m、1.2m處分別裝有限位開(kāi)關(guān)，用以控制升降電機的行程和運行方向，可以通過(guò)控制面板上的“內鏡長(cháng)度選擇”按鈕來(lái)選擇相應的限位開(kāi)關(guān)。
2 動(dòng)作要求
　　(1)準備工作：注水、注藥液。
　　(2)內鏡長(cháng)度選擇：可以選擇0.6m、0.8m、1.0m或1.2m。
　　(3)運行模式選擇：可以選擇自動(dòng)清洗模式一、二、三或排藥模式。
　　(4)清洗：選擇模式一、二、三后，按啟動(dòng)/停止按鈕，水藥分離電機開(kāi)始工作，使水/藥閥門(mén)到位；相應的水泵或藥泵開(kāi)始工作，水泵或藥泵工作2秒后，上升電機開(kāi)始工作，上升到零位后開(kāi)始下降，到設定的長(cháng)度；每次水/藥/水轉換時(shí)，有5秒的間隔，以便于排空水或藥液。工作過(guò)程中，可以按下啟動(dòng)/停止按鈕停止工作，再次按下啟動(dòng)/停止按鈕，系統按原狀態(tài)工作。
　　(5)排藥：按下排藥按鈕后，再按啟動(dòng)/停止按鈕，開(kāi)始排藥液。第一步，水閥打開(kāi)，藥泵工作15秒，排空藥液；第二步，藥閥打開(kāi)，水泵工作15秒，向藥箱里注水；第三步，水閥打開(kāi)，藥泵工作25秒，將水排空。
　　(6)吹風(fēng)、加熱：應在清洗工作模式下進(jìn)行。
3 控制系統硬件設計
　　內窺鏡清消機的工作環(huán)境惡劣，內部裝有水泵、藥泵和多個(gè)電機，干擾很大，而且工作環(huán)境的溫度高、濕度大，這給清消機的控制部分提出了很高的要求。同時(shí)，有清洗、排藥、吹風(fēng)和加熱等多種工作模式，需要進(jìn)行順序控制、定時(shí)控制和聯(lián)鎖保護等。在本系統中，我們選用了SIEMENS公司的微型PLC S7－214作為控制器，它設計緊湊、可靠性高、抗干擾能力強、指令功能豐富、運算速度快，能很好地完成控制任務(wù)。利用相應的編程軟件SETP7 Microwin32，可在計算機上進(jìn)行編程和調試，并可快速下載程序，適于規模生產(chǎn)。
　　按照動(dòng)作要求，控制系統共需要12個(gè)輸入點(diǎn)、10個(gè)輸出點(diǎn)。而S7－214有14個(gè)輸入點(diǎn)、10個(gè)輸出點(diǎn)，恰好能滿(mǎn)足輸入、輸出點(diǎn)數的要求，并且輸入有一定的余量，以便進(jìn)行擴展。
　　在輸入信號中，“零位信號”和“下行限位開(kāi)關(guān)信號”為立柱上的上、下行限位開(kāi)關(guān)信號。對應于不同的內窺鏡長(cháng)度，立柱下方距離零位0.6m、0.8m、1.0m和1.2m處分別裝有四個(gè)限位開(kāi)關(guān)。為了節省輸入點(diǎn)，四個(gè)限位開(kāi)關(guān)通過(guò)二極管隔離后共用一個(gè)輸入點(diǎn)，并且四個(gè)限位開(kāi)關(guān)的設置信號也通過(guò)二極管隔離后共用一個(gè)輸入點(diǎn)，這樣不僅可以節省6個(gè)輸入點(diǎn)，而且便于編程處理。“水閥開(kāi)信號”和“藥閥開(kāi)信號”為排水、排藥轉換裝置上的限位開(kāi)關(guān)產(chǎn)生的信號。
　　S7－214的輸出分為三組，可以分別接不同的工作電源，以適應不同負載的要求。其中Q0.0～Q0.6的工作電源為DC24V，分別接指示燈、報警器以及控制上升、下降、水閥、藥閥和加熱的繼電器；Q0.7～Q1.1的工作電源為AC220V，分別接吹風(fēng)機、水泵和藥泵。