医用内窥镜清消机的自动控制系统

　医用内窥镜是一种深入人体内部进行观察的精密光学仪器，它临床应用广泛、使用方便，并能准确快捷地诊断出病情，深受广大患者和医疗工作者的欢迎。因此，建立方便、快捷、安全、卫生的内窥镜清洗消毒系统，提高其使用效率，更好地为患者服务，是医疗工作者的迫切愿望。我们与某公司合作开发的内窥镜自动清消机是集清洗、消毒于一身的机电一体化产品，它采用新颖的高压自动喷淋方式，运用喷头上下行走对镜身内外进行清洗、消毒，并利用可编程序控制器控制整个系统的工作。整个系统功能完善、运行稳定、工作可靠，具有实用价值。
1 清消机的结构与基本原理
　　内窥镜清消机由立柱和机柜组成。清消机结构示意图如图1所示。立柱上装有能够上下运动的喷碗、高压水碗、防溅水罩；机柜上有控制面板，机柜内部装有水箱、药箱、水泵、药泵及升降电机等，在排水/药处还有水、药分离装置，通过控制水/药分离电机达到切换排水、排药阀门的目的。

　　清洗内窥镜的过程就是高压喷嘴上下运动对镜身内外进行清洗的过程。控制面板上装有模式选择开关，可以选择清洗消毒的程序。每种模式下都是首先进行一次水洗，然后进行药洗，最后再进行一次水洗。不同的是，模式一、二、三进行药洗的次数分别为二、三、四次。清洗时，内窥镜挂在立柱顶端的挂钩上，由于不同用途的内窥镜的镜身长度不同，所以在挂钩下方0.6m、0.8m、1.0m、1.2m处分别装有限位开关，用以控制升降电机的行程和运行方向，可以通过控制面板上的“内镜长度选择”按钮来选择相应的限位开关。
2 动作要求
　　(1)准备工作：注水、注药液。
　　(2)内镜长度选择：可以选择0.6m、0.8m、1.0m或1.2m。
　　(3)运行模式选择：可以选择自动清洗模式一、二、三或排药模式。
　　(4)清洗：选择模式一、二、三后，按启动/停止按钮，水药分离电机开始工作，使水/药阀门到位；相应的水泵或药泵开始工作，水泵或药泵工作2秒后，上升电机开始工作，上升到零位后开始下降，到设定的长度；每次水/药/水转换时，有5秒的间隔，以便于排空水或药液。工作过程中，可以按下启动/停止按钮停止工作，再次按下启动/停止按钮，系统按原状态工作。
　　(5)排药：按下排药按钮后，再按启动/停止按钮，开始排药液。第一步，水阀打开，药泵工作15秒，排空药液；第二步，药阀打开，水泵工作15秒，向药箱里注水；第三步，水阀打开，药泵工作25秒，将水排空。
　　(6)吹风、加热：应在清洗工作模式下进行。
3 控制系统硬件设计
　　内窥镜清消机的工作环境恶劣，内部装有水泵、药泵和多个电机，干扰很大，而且工作环境的温度高、湿度大，这给清消机的控制部分提出了很高的要求。同时，有清洗、排药、吹风和加热等多种工作模式，需要进行顺序控制、定时控制和联锁保护等。在本系统中，我们选用了SIEMENS公司的微型PLC S7－214作为控制器，它设计紧凑、可靠性高、抗干扰能力强、指令功能丰富、运算速度快，能很好地完成控制任务。利用相应的编程软件SETP7 Microwin32，可在计算机上进行编程和调试，并可快速下载程序，适于规模生产。
　　按照动作要求，控制系统共需要12个输入点、10个输出点。而S7－214有14个输入点、10个输出点，恰好能满足输入、输出点数的要求，并且输入有一定的余量，以便进行扩展。
　　在输入信号中，“零位信号”和“下行限位开关信号”为立柱上的上、下行限位开关信号。对应于不同的内窥镜长度，立柱下方距离零位0.6m、0.8m、1.0m和1.2m处分别装有四个限位开关。为了节省输入点，四个限位开关通过二极管隔离后共用一个输入点，并且四个限位开关的设置信号也通过二极管隔离后共用一个输入点，这样不仅可以节省6个输入点，而且便于编程处理。“水阀开信号”和“药阀开信号”为排水、排药转换装置上的限位开关产生的信号。
　　S7－214的输出分为三组，可以分别接不同的工作电源，以适应不同负载的要求。其中Q0.0～Q0.6的工作电源为DC24V，分别接指示灯、报警器以及控制上升、下降、水阀、药阀和加热的继电器；Q0.7～Q1.1的工作电源为AC220V，分别接吹风机、水泵和药泵。