盧萬(wàn)銀

（安徽國(guó)防科技職業(yè)學(xué)院，安徽六安 237011）

基于一機(jī)多屏技術(shù)的手術(shù)室集中控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

盧萬(wàn)銀

（安徽國(guó)防科技職業(yè)學(xué)院，安徽六安 237011）

手術(shù)室集中控制系統(tǒng)采用一臺(tái)PLC與多臺(tái)觸摸屏通訊和控制技術(shù)，將手術(shù)室內(nèi)各種強(qiáng)弱電控制、信息、通訊控制集于一體，解決各手術(shù)室空調(diào)、燈光、溫度、濕度、時(shí)間等控制.該系統(tǒng)解決了一機(jī)多屏控制技術(shù)的通訊和控制問(wèn)題及空調(diào)機(jī)組的溫度PID調(diào)節(jié)問(wèn)題，取代了傳統(tǒng)的手動(dòng)操作控制，充分簡(jiǎn)化手術(shù)室原有分散的控制設(shè)備，觸摸屏高度、角度可調(diào)，方便醫(yī)務(wù)人員讀取相關(guān)信息并就地進(jìn)行相關(guān)控制，大大提高手術(shù)過(guò)程的工作效率.

手術(shù)室；集中控制；觸摸屏；PLC

現(xiàn)代化醫(yī)院的建設(shè)中對(duì)手術(shù)室的建設(shè)要求越來(lái)越高.醫(yī)院手術(shù)室是醫(yī)院中最重要、最特殊的區(qū)域，針對(duì)其重要性、特殊性研制適合于手術(shù)室使用的智能化集中控制系統(tǒng)，能更好地方便醫(yī)務(wù)人員在手術(shù)過(guò)程中就地對(duì)手術(shù)環(huán)境進(jìn)行控制和操作.筆者提出利用一臺(tái)PLC與多臺(tái)觸摸屏之間的通訊和控制技術(shù)，讀取手術(shù)室內(nèi)溫度、濕度、室內(nèi)外壓差、手術(shù)計(jì)時(shí)、麻醉計(jì)時(shí)、顯示空調(diào)機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)和故障報(bào)警，通過(guò)觸摸屏改變溫度、濕度的設(shè)定值和控制空調(diào)機(jī)組以及風(fēng)機(jī)的運(yùn)行、停止，集中對(duì)無(wú)影燈、照明燈、麻醉計(jì)時(shí)、手術(shù)計(jì)時(shí)、背景音樂(lè)等進(jìn)行控制，還可擴(kuò)展為計(jì)算機(jī)組態(tài)控制，并通過(guò)聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和管理.該控制系統(tǒng)還能實(shí)現(xiàn)在護(hù)士站和各手術(shù)室中利用訪問(wèn)權(quán)限實(shí)現(xiàn)對(duì)各手術(shù)室的設(shè)備控制和運(yùn)行狀態(tài)查詢等點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的控制模式.該系統(tǒng)可根據(jù)醫(yī)院的不同需要將手術(shù)室內(nèi)需控制的內(nèi)容集成在觸摸屏上，真正實(shí)現(xiàn)手術(shù)室全數(shù)字化處理與實(shí)時(shí)控制.

1 系統(tǒng)分析

手術(shù)室照明是手術(shù)順利進(jìn)行的可靠保證，其控制常采用手動(dòng)控制與自動(dòng)控制相結(jié)合，當(dāng)自動(dòng)控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，利用手動(dòng)控制確保手術(shù)的進(jìn)行，其控制采用一組開(kāi)關(guān)分別控制主手術(shù)燈、照明燈、看片燈.手術(shù)計(jì)時(shí)與麻醉計(jì)時(shí)采用定制的電子屏與PLC內(nèi)部時(shí)鐘計(jì)時(shí)相結(jié)合，電子屏計(jì)時(shí)有啟動(dòng)、停止、復(fù)位計(jì)時(shí)器等3個(gè)按鈕，信號(hào)同時(shí)送給PLC，具有計(jì)時(shí)提示功能.濕度采用上、下限檢測(cè)方式，控制手術(shù)室濕度范圍，濕度低時(shí)則加濕設(shè)備啟動(dòng)，濕度高時(shí)除濕設(shè)備啟動(dòng).壓力采用上、下限檢測(cè)方式，控制手術(shù)室內(nèi)壓力高于室外壓力，保證手術(shù)室內(nèi)無(wú)菌，并根據(jù)壓力控制排風(fēng)設(shè)備.熱電阻采集手術(shù)室內(nèi)溫度并與設(shè)定溫度進(jìn)行比較，控制空調(diào)機(jī)組運(yùn)行.

根據(jù)上述分析可知，PLC采用LG公司MASTER－K系列300S產(chǎn)品，由控制點(diǎn)數(shù)選擇I／O數(shù)字量模塊，根據(jù)溫度采集和空調(diào)機(jī)組選擇AI／AO模擬量模塊.PLC具有PID調(diào)節(jié)功能指令PIDCAL和PIDTUN，適合溫度的調(diào)控.根據(jù)手術(shù)室數(shù)量選擇觸摸屏與對(duì)講系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用人機(jī)公司EASYVIEW4級(jí)灰度觸摸屏，護(hù)士站為主站，各手術(shù)室為從站，根據(jù)授權(quán)對(duì)觸摸屏進(jìn)行操作.PLC與觸摸屏組態(tài)為一機(jī)多屏方式，即1臺(tái)PLC多臺(tái)觸摸屏.各手術(shù)室與護(hù)士站觸摸屏采用RS232通訊，護(hù)士站觸摸屏與PLC采用RS485通訊.

觸摸屏與PLC之間采用“主機(jī)－副機(jī)”通信方式，如圖1所示.

與PLC直接相連接的第1臺(tái)觸摸屏必須將“多臺(tái)人機(jī)互連”設(shè)置為“主機(jī)”，所有其他的不與PLC直接相連的應(yīng)將“多臺(tái)人機(jī)互連”設(shè)置為“副機(jī)”，它們可以通過(guò)第1臺(tái)觸摸屏獲得PLC數(shù)據(jù).在多臺(tái)觸摸屏互連時(shí)，下載到主機(jī)和副機(jī)的工程程序內(nèi)容都是一樣的，即在EB500組態(tài)軟件中已設(shè)計(jì)好的.觸摸屏通訊裝置如圖2所示.

圖1 觸摸屏與PLC連接

圖2 觸摸屏通訊裝置

2 系統(tǒng)資源分配

圖3 PLC模塊配置

各手術(shù)室PLC開(kāi)關(guān)量輸出控制為：手術(shù)開(kāi)始，主手術(shù)燈和麻醉開(kāi)始，背景音樂(lè)、照明燈、看片燈啟動(dòng)，時(shí)間復(fù)位，空調(diào)啟動(dòng)，排風(fēng)啟動(dòng)，除濕啟動(dòng)，加濕啟動(dòng)等.PLC開(kāi)關(guān)量輸入采集信號(hào)為差壓高、差壓低、濕度高、濕度低等，PLC模擬量輸出控制為各空調(diào)機(jī)組風(fēng)門大小調(diào)節(jié)，PLC模擬量輸入采集信號(hào)為各手術(shù)室溫度采集.PLC與觸摸屏組態(tài)、PID運(yùn)算、時(shí)間顯示等占用PLC數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器資源.PLC模塊配置如圖3所示.系統(tǒng)資源分配如表1所示.

表1 PLC資源分配

續(xù)表

3 程序設(shè)計(jì)

根據(jù)手術(shù)室環(huán)境要求，程序設(shè)計(jì)在各手術(shù)室能夠進(jìn)行相應(yīng)設(shè)備的控制，即在觸摸屏上啟動(dòng)空調(diào)，開(kāi)關(guān)燈具，啟動(dòng)與停止計(jì)時(shí)，啟動(dòng)與停止背景音樂(lè)，監(jiān)視溫度、差壓、濕度，監(jiān)視手術(shù)和麻醉時(shí)間等.護(hù)士站監(jiān)控主界面組態(tài)如圖4所示，手術(shù)室監(jiān)控主界面如圖5所示，手術(shù)室監(jiān)控?cái)U(kuò)展界面如圖6所示.PLC程序設(shè)計(jì)相對(duì)簡(jiǎn)單，根據(jù)要求進(jìn)行相應(yīng)編程，但PID控制程序較復(fù)雜，圖7所示為溫度控制PID程序段.

圖4 護(hù)士站監(jiān)控界面

圖5 手術(shù)室監(jiān)控主界面

圖6 手術(shù)室監(jiān)控?cái)U(kuò)展界面

圖7 溫度控制PID程序

4 結(jié)語(yǔ)

傳統(tǒng)式的手術(shù)室控制在手術(shù)室內(nèi)安裝配電箱，采用開(kāi)關(guān)等對(duì)照明等進(jìn)行手動(dòng)控制，不便于醫(yī)務(wù)人員就地讀取相關(guān)信息.采用一機(jī)多屏方式的手術(shù)室集中控制系統(tǒng)，所有手術(shù)室均通過(guò)1臺(tái)PLC控制，而各手術(shù)室由安裝在手術(shù)臺(tái)邊的觸摸屏進(jìn)行控制，觸摸屏高度、角度等可調(diào)，方便醫(yī)務(wù)人員讀取相關(guān)信息與就地進(jìn)行相關(guān)控制.根據(jù)授權(quán)等級(jí)，級(jí)別低可進(jìn)行本手術(shù)室控制，級(jí)別高不僅可控制本手術(shù)室，還可控制其他手術(shù)室并對(duì)其控制參數(shù)進(jìn)行修改設(shè)定，充分保證了該集中控制系統(tǒng)的可靠性.

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Application of PLC Multiple Touch－Screen Control Technology to Centralized Control System in the Operating Room

LU Wan－yin
（Anhui Vocational College of National Defense，Liuan 237011，Anhui China）

Operating room centralized control system uses a PLC and multiple touch－screen communication and control technology to integrate a variety of strong，weak electrical control，information and communication control in one set to realize the control of the air－conditioning，lighting，temperature and humidity，time，and so on，in the operating room.In this thesis，to solve the communication and control of a multi－screen control and air conditioning unit temperature PID regulator control problem.The system is developed to replace the traditional manual operation control，and simplify the original distributed control equipments in the operating room；furthermore，the height and angle of，the touch screen are adjustable，convenient for medical personnel to read the relevant information and control the related equipment，which greatly improves the work efficiency of the surgical procedure.

operating room；centralized control；touch screen；PLC

book=72,ebook=154

TP334.1

A

10.3969／j.issn.1007－2985.2012.04.016

（責(zé)任編輯 陳炳權(quán)）

1007－2985（2012）04－0072－04

2012－05－11

盧萬(wàn)銀（1969－），男，安徽金寨人，安徽國(guó)防科技職業(yè)學(xué)院副教授，主要從事計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、控制理論與控

制工程研究.