醫(yī)用內(nèi)窺鏡清消機的自動控制系統(tǒng)

　醫(yī)用內(nèi)窺鏡是一種深入人體內(nèi)部進行觀察的精密光學儀器，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(yī)療工作者的歡迎。因此，建立方便、快捷、安全、衛(wèi)生的內(nèi)窺鏡清洗消毒系統(tǒng)，提高其使用效率，更好地為患者服務，是醫(yī)療工作者的迫切愿望。我們與某公司合作開發(fā)的內(nèi)窺鏡自動清消機是集清洗、消毒于一身的機電一體化產(chǎn)品，它采用新穎的高壓自動噴淋方式，運用噴頭上下行走對鏡身內(nèi)外進行清洗、消毒，并利用可編程序控制器控制整個系統(tǒng)的工作。整個系統(tǒng)功能完善、運行穩(wěn)定、工作可靠，具有實用價值。
1 清消機的結(jié)構(gòu)與基本原理
　　內(nèi)窺鏡清消機由立柱和機柜組成。清消機結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。立柱上裝有能夠上下運動的噴碗、高壓水碗、防濺水罩；機柜上有控制面板，機柜內(nèi)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，通過控制水/藥分離電機達到切換排水、排藥閥門的目的。

　　清洗內(nèi)窺鏡的過程就是高壓噴嘴上下運動對鏡身內(nèi)外進行清洗的過程?？刂泼姘迳涎b有模式選擇開關(guān)，可以選擇清洗消毒的程序。每種模式下都是首先進行一次水洗，然后進行藥洗，最后再進行一次水洗。不同的是，模式一、二、三進行藥洗的次數(shù)分別為二、三、四次。清洗時，內(nèi)窺鏡掛在立柱頂端的掛鉤上，由于不同用途的內(nèi)窺鏡的鏡身長度不同，所以在掛鉤下方0.6m、0.8m、1.0m、1.2m處分別裝有限位開關(guān)，用以控制升降電機的行程和運行方向，可以通過控制面板上的“內(nèi)鏡長度選擇”按鈕來選擇相應的限位開關(guān)。
2 動作要求
　　(1)準備工作：注水、注藥液。
　　(2)內(nèi)鏡長度選擇：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/停止按鈕，水藥分離電機開始工作，使水/藥閥門到位；相應的水泵或藥泵開始工作，水泵或藥泵工作2秒后，上升電機開始工作，上升到零位后開始下降，到設(shè)定的長度；每次水/藥/水轉(zhuǎn)換時，有5秒的間隔，以便于排空水或藥液。工作過程中，可以按下啟動/停止按鈕停止工作，再次按下啟動/停止按鈕，系統(tǒng)按原狀態(tài)工作。
　　(5)排藥：按下排藥按鈕后，再按啟動/停止按鈕，開始排藥液。第一步，水閥打開，藥泵工作15秒，排空藥液；第二步，藥閥打開，水泵工作15秒，向藥箱里注水；第三步，水閥打開，藥泵工作25秒，將水排空。
　　(6)吹風、加熱：應在清洗工作模式下進行。
3 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計
　　內(nèi)窺鏡清消機的工作環(huán)境惡劣，內(nèi)部裝有水泵、藥泵和多個電機，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，有清洗、排藥、吹風和加熱等多種工作模式，需要進行順序控制、定時控制和聯(lián)鎖保護等。在本系統(tǒng)中，我們選用了SIEMENS公司的微型PLC S7－214作為控制器，它設(shè)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。利用相應的編程軟件SETP7 Microwin32，可在計算機上進行編程和調(diào)試，并可快速下載程序，適于規(guī)模生產(chǎn)。
　　按照動作要求，控制系統(tǒng)共需要12個輸入點、10個輸出點。而S7－214有14個輸入點、10個輸出點，恰好能滿足輸入、輸出點數(shù)的要求，并且輸入有一定的余量，以便進行擴展。
　　在輸入信號中，“零位信號”和“下行限位開關(guān)信號”為立柱上的上、下行限位開關(guān)信號。對應于不同的內(nèi)窺鏡長度，立柱下方距離零位0.6m、0.8m、1.0m和1.2m處分別裝有四個限位開關(guān)。為了節(jié)省輸入點，四個限位開關(guān)通過二極管隔離后共用一個輸入點，并且四個限位開關(guān)的設(shè)置信號也通過二極管隔離后共用一個輸入點，這樣不僅可以節(jié)省6個輸入點，而且便于編程處理。“水閥開信號”和“藥閥開信號”為排水、排藥轉(zhuǎn)換裝置上的限位開關(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，分別接吹風機、水泵和藥泵。