摘 要：為了實(shí)現(xiàn)軟包裝消毒柜的高精度控制及自動(dòng)開(kāi)關(guān)門(mén)，設(shè)計(jì)了一套軟包裝輸液袋消毒控制系統(tǒng)。此控制系統(tǒng)以西門(mén)子S7-300PLC為控制核心，以觸摸屏為人機(jī)交流的平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)開(kāi)關(guān)門(mén)、手動(dòng)滅菌和自動(dòng)滅菌等功能。本系統(tǒng)已投入生產(chǎn)，實(shí)踐表明滅菌效果良好。

關(guān)鍵詞：機(jī)動(dòng)門(mén)；PLC；觸摸屏

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.14.131

軟包裝消毒柜是用來(lái)對(duì)軟包裝輸液袋進(jìn)行消毒滅菌的設(shè)備，它是以高壓高溫蒸汽為介質(zhì)來(lái)進(jìn)行滅菌的，廣泛應(yīng)用于醫(yī)院和制藥廠(chǎng)?，F(xiàn)階段軟包裝消毒柜大都是手動(dòng)門(mén)，開(kāi)門(mén)、關(guān)門(mén)費(fèi)力、費(fèi)時(shí)；其控制系統(tǒng)采用壓力表、溫度計(jì)傳輸信號(hào)，精確度不高；控制核心雖然采用PLC，但利用文本顯示器或撥碼開(kāi)關(guān)設(shè)定參數(shù)，無(wú)法完成消毒過(guò)程的實(shí)時(shí)顯示及監(jiān)控。本項(xiàng)目設(shè)計(jì)的軟包裝輸液袋消毒控制系統(tǒng)選用觸摸屏作為人機(jī)接口，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控；采用了壓力傳感器、溫度傳感器采集模擬信號(hào)，控制精度更高；采用機(jī)動(dòng)門(mén)的設(shè)計(jì)，使開(kāi)門(mén)、關(guān)門(mén)更安全、方便。

1 硬件設(shè)計(jì)

考慮到目前系統(tǒng)所需要的輸入、輸出點(diǎn)數(shù)以及以后的擴(kuò)展情況，本項(xiàng)目選用西門(mén)子S7-300系列的CUP313C做為主控，選用西門(mén)子觸摸屏KTP 600 DP做為人機(jī)界面。硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

2 軟件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主要包括PLC程序設(shè)計(jì)和觸摸屏設(shè)計(jì)。

2.1 PLC程序設(shè)計(jì)

PLC程序設(shè)計(jì)包含機(jī)動(dòng)門(mén)程序、手動(dòng)程序和自動(dòng)程序三部分。

（1）機(jī)動(dòng)門(mén)程序。機(jī)動(dòng)門(mén)程序包含關(guān)門(mén)和開(kāi)門(mén)程序。關(guān)門(mén)控制流程圖如圖2所示。把物品推進(jìn)消毒柜后，首先把門(mén)推到位，這時(shí)門(mén)壓緊信號(hào)閉合，按下觸摸屏上的關(guān)門(mén)按鈕，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)鎖門(mén)，當(dāng)門(mén)到達(dá)關(guān)門(mén)限位開(kāi)關(guān)后，關(guān)門(mén)狀態(tài)信號(hào)送入PLC，這時(shí)電機(jī)停轉(zhuǎn)，門(mén)鎖死，同時(shí)進(jìn)壓縮氣閥打開(kāi)，密封條充滿(mǎn)壓縮氣膨脹以實(shí)現(xiàn)對(duì)門(mén)的密封，觸摸屏上的關(guān)門(mén)狀態(tài)燈亮。

開(kāi)門(mén)控制流程圖如圖3所示。消毒結(jié)束后，按下觸摸屏上的開(kāi)門(mén)按鈕，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)開(kāi)鎖，當(dāng)門(mén)到達(dá)開(kāi)門(mén)限位開(kāi)關(guān)后，開(kāi)門(mén)狀態(tài)信號(hào)送入PLC，這時(shí)電機(jī)停轉(zhuǎn)，門(mén)開(kāi)鎖，同時(shí)出壓縮氣閥打開(kāi)，密封條縮回，觸摸屏上的開(kāi)門(mén)狀態(tài)燈亮。

（2）手動(dòng)程序。設(shè)置手動(dòng)程序的目的主要有兩個(gè)，第一是為了在自動(dòng)程序開(kāi)始之前，手動(dòng)檢查各個(gè)執(zhí)行器（泵和閥）是否能正常工作；第二是為了如果自動(dòng)程序出問(wèn)題之后，操作人員能手動(dòng)完成消毒滅菌流程，把損失減到最小。

在觸摸屏上設(shè)置各個(gè)閥和泵對(duì)應(yīng)的按鈕和狀態(tài)燈，當(dāng)按下某個(gè)按鈕后，相應(yīng)的閥或泵動(dòng)作，并且相應(yīng)的狀態(tài)燈亮。

特別要注意的是手動(dòng)程序必須是在門(mén)鎖死的情況下才可以啟動(dòng)。

（3）自動(dòng)程序。自動(dòng)程序主要包括預(yù)熱、升溫、滅菌、冷卻、結(jié)束五部分。

設(shè)置好參數(shù)，關(guān)好柜門(mén)后，啟動(dòng)自動(dòng)程序，進(jìn)入預(yù)熱階段，預(yù)熱流程圖如圖4所示。進(jìn)水閥打開(kāi)，當(dāng)水位到達(dá)下水位時(shí)，管道泵啟動(dòng)開(kāi)始噴淋，大蒸汽閥、小蒸汽閥都打開(kāi)，冷水在與蒸汽充分混合后成為熱水，輸液袋的溫度緩慢上升，解決了輸液袋升溫過(guò)快容易破袋的問(wèn)題。當(dāng)水位到達(dá)上水位時(shí)，進(jìn)水閥關(guān)閉，停止進(jìn)水。當(dāng)柜內(nèi)溫度達(dá)到70℃時(shí)，管道泵停止，進(jìn)入到升溫階段。

升溫流程圖如圖5所示。進(jìn)入升溫階段后，當(dāng)壓力到達(dá)壓力上限時(shí)，關(guān)閉大、小蒸汽閥；當(dāng)壓力下降到壓力下限時(shí)，打開(kāi)小蒸汽閥；當(dāng)壓力到達(dá)壓力上限時(shí)，關(guān)閉小蒸汽閥；如此循環(huán)，用小蒸汽閥使壓力保持在下限與上限之間。當(dāng)溫度到達(dá)滅菌溫度下限時(shí)，進(jìn)入滅菌階段。

滅菌流程圖如圖6所示。進(jìn)入滅菌階段后，滅菌計(jì)時(shí)開(kāi)始，小蒸汽閥受壓力和滅菌溫度的雙重控制。當(dāng)壓力到達(dá)上限或滅菌溫度到達(dá)上限時(shí)，小蒸汽閥都關(guān)閉；當(dāng)溫度降到滅菌溫度下限時(shí)，開(kāi)啟小蒸汽閥；當(dāng)溫度在滅菌溫度的上限和下限之間，且壓力降到下限時(shí)，開(kāi)啟小蒸汽閥。此階段壓力和滅菌溫度參數(shù)的匹配非常重要。滅菌計(jì)時(shí)完成后，小蒸汽閥關(guān)閉，進(jìn)入冷卻階段。

冷卻流程圖如圖7所示。進(jìn)入冷卻階段后，管道泵啟動(dòng)，噴淋降溫，3分鐘后，進(jìn)水閥打開(kāi)，2分鐘后，排水閥打開(kāi)，2分鐘后，進(jìn)水閥關(guān)閉，當(dāng)水位降到水位下限時(shí)，排水閥關(guān)閉，當(dāng)溫度降到60℃時(shí)，管道泵停止，排水閥打開(kāi)，進(jìn)過(guò)濾空氣閥打開(kāi)，3分鐘后，排水閥、進(jìn)過(guò)濾空氣閥關(guān)閉，進(jìn)入結(jié)束階段。

進(jìn)入結(jié)束階段后，觸摸屏上結(jié)束狀態(tài)燈亮，蜂鳴器響20秒，提示操作人員程序結(jié)束，可以開(kāi)門(mén)。

2.2 觸摸屏設(shè)計(jì)

根據(jù)要求，主要的組態(tài)畫(huà)面有以下幾部分：主畫(huà)面、機(jī)動(dòng)門(mén)操作、手動(dòng)程序、自動(dòng)程序、參數(shù)設(shè)置、故障報(bào)警和復(fù)位、事件統(tǒng)計(jì)、幫助信息。

特別注意，組態(tài)畫(huà)面中元器件的地址與PLC程序中的地址必須一致，部分元器件地址如表1所示。

3 結(jié)束語(yǔ)

本系統(tǒng)已經(jīng)在生產(chǎn)中投入使用，實(shí)踐表明，輸液袋破袋率低，滅菌效果好，完全符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：王濤（1977-），男，山東淄博人，碩士，講師，主要從事電氣控制技術(shù)教學(xué)與研究。