负压吸引治疗仪是一个怎样的控制系统?

　　本次研制的负压吸引治疗仪分类上属于分散系统吸引装置，但相对于常规的分散系统吸引装置，在很多方面都做了改进，性能也得到大大的提高。 第一，整机运行稳定，抗干扰能力强，故障率低且有自我诊断和报警功能;第二，系统实现模块化，操作简单方便;第三，控制系统实时监测系统内部的运行信息，并可以通过人机界面进行人机交互，而不必利用按钮，指示灯，压力表和报警器等常规电器来控制系统运行和监测系统运行状态。

 

1 负压吸引治疗仪控制系统主要性能指标

　　根据系统需求分析，对设计提出如下要求：控制系统实现智能化;间歇加载持续运行功能;人机界面交互设计系统参数并监测系统运行状态;可视可听报警功能、负压过小吸排气阻塞等报警;操作简单方便。

 

2 负压吸引治疗仪控制系统硬件设计

　　2.1 控制系统结构

　　控制系统以PLC 为核心，主要包括 PLC、A / D 模块、触摸屏和压力传感器等。整机结构如图1 所示。 负压传感器和 A / D 模块完成负压信号采集和转化; 输出端口 Y000 作为开关控制微型真空泵的启停， 从而为系统提供所需要的负压， 输出端口Y001 接蜂鸣器用于报警;人机界面用设置系统运行参数并监视各参数的变化状况。

　　2.2 负压监测设计

　　FX1N-2AD-BD 是直接安装在 FX1N 系列 PLC 上的模拟输入扩展模块，可以增加一个模拟输入点。 输入信号可以是电压信号(0～10V)也可以是电流信号(4～20mA)，工作中将输入信号对应的数值存储在PLC 特殊数字寄存器 M8112 或 M8113 中，然后通过触摸屏读取数据。本次设计系统中负压范围为0～300mmgh，A / D 转后数值范围为 0～2000， 因此需要对转换后数值再做如图2 所示转换。

　　2.3 工作流程

　　临床试验表明，不断循环的断续负压治疗要比连续治疗的效果好很多。 Philbeck等人提出了两种可能的解释：循环的断续治疗能够产生有节奏的对病变组织的灌注， 这对失去了自我调节功能的细胞来说是很重要的;正在进行有丝分裂的细胞需要一个周期的休眠时间。由此我们设计了两种间歇运行模式：时间模式和压力模式。时间模式工作流程图如图3。对工作流程做简单介绍如下：系统上电后，PLC首先初始化系统内部的寄存器， 定时器及其它软元件;用户根据需要设定系统运行参数，包括运行时间和运行模式(也可利用默认参数);按下触摸屏启动按钮，系统启动，开始运行 。 系统运行期间，可暂停系统的运行， 当再次启动时 ， 系统将按暂停前的模式继续运行。

 

3 负压吸引治疗仪控制系统软件设计

　　3.1 人机界面的软件设计

　　触 摸 屏 是 一 种 新 型 的 控 制 终 端，本 次 设 计 采 用 易 优MT506L 触摸屏是专门面向 PLC 应用的新型产品。其功能强大，使用方便，除了具有传统人机界面所有的指示灯、开关、数据显示与输入、和异常报警等功能之外，还具有许多特有的功能。利用EasyBuilder500 组态软件设计的控制界面，主要有参数设定，参数显示，系统控制，报警指示四部分组成。界面简单易懂，方便操作，而且在原有的系统上面容易扩展。下面介绍界面的制作过程：

　　1)首先建立一个新的工程，选择触摸屏型号。

　　2)参数设定部分可设定系统的负压，运行时间及运行模式。

　　各元件设定基本相似，以设定负压为例做简单介绍。点击数值输入元件;读取地址设备类型里选择 D(寄存器)，设备地址输入160，即触摸屏和 PLC 通信的地址;触发地址为控制数值输入元件能否输入数据的PLC 地址，一般都选择 LB9000，即开机就可以使用;设置输入数据的上下限，使数据具有实际参数意义，该元件用来设置负压参数，因此设定输入下限为0， 输入上线为300;还可以设置元件的图形和字体的大小和颜色属性。3)参数显示用数值显示元件读取 PLC 内部指定寄存器的数据来实现。 以显示剩余时间中的小时为例。 新建数值显示元件，在读取地址中输入D190，再选择相应的字体和颜色 ，就可以通过触摸屏实时检测系统运行的剩余时间; 系统控制使用位状态设定元件来强制切换PLC 内位地址的 ON 或 OFF 状态; 报警显示要利用报警登录元件和报警条一起来实现。

　　3.2 触摸屏和 PLC 通信触摸屏由

　　RS-485 串行通信口完成与 PLC 的通信，实现对PLC 内部软元件的读写和位状态的设定， 以及系统参数设定和检测系统运行状态。RS485以差分平衡方式传输信号，传输速度快，距离远，具有很强的抗干扰能力。

　　3.3 PLC 程序设计

　　针对三菱FX1N PLC 特点 ， 利用 GX-Developer， 设计PLC 控制程序。使系统在设定的运行时间内，按一定的模式控制PLC Y000 端口输出状态，从而控制真空泵的运行。 程序主要有以下几部分组成：开机初始化程序;复位按钮程序;A / D数字转换程序;负压模式运行程序。充分利用三菱PLC 时间应用指令，将大大简化程序的设计，且维护检修方便，易于扩展。

 

4 结束语

　　创新点是利用PLC 和触摸屏做成控制系统的核心，整机性能稳定可靠，操作简单方便，减轻了医护人员强度，提高了负压吸引治疗仪的自动化水平和效率。