一種節(jié)能高效的橡膠手套自動(dòng)吊水檢漏裝置

□魏甜甜

醫(yī)用乳膠手套在醫(yī)療操作和手術(shù)中對(duì)防止細(xì)菌所致的交叉感染有一定的作用。對(duì)手衛(wèi)生的研究同樣引起全球重視。當(dāng)前，檢驗(yàn)手套對(duì)醫(yī)護(hù)人員防護(hù)作用的方法主要是通過(guò)手套注水實(shí)驗(yàn)觀察手套的滲漏情況，從而對(duì)手套的防護(hù)作用作出定型的結(jié)論。對(duì)于手套生產(chǎn)企業(yè)，在橡膠手套經(jīng)脫模充氣檢查之后，脫水烘干之前要做的一項(xiàng)重要工作就是吊水實(shí)驗(yàn)。吊水的工作原理就是將橡膠手套中注入500ML～1，000ML 的水，使手套中指頂端產(chǎn)生25CM 水柱的壓力，以模擬手套使用時(shí)被伸展的狀態(tài)。手套外面的水擦干后自然垂吊，專(zhuān)人觀察，分別記錄充水一定時(shí)間手套出現(xiàn)滲漏的情況。傳統(tǒng)的吊水實(shí)驗(yàn)對(duì)于注入的水量沒(méi)有準(zhǔn)備把握，且一個(gè)手套配備一個(gè)注水開(kāi)關(guān)，需要實(shí)驗(yàn)人員逐次開(kāi)啟關(guān)閉，且每次都需要重新注水，對(duì)于水資源是一種極大的浪費(fèi)。

本文介紹了一種在傳統(tǒng)吊水實(shí)驗(yàn)裝置的基礎(chǔ)上改良的節(jié)能高效橡膠手套自動(dòng)吊水檢漏裝置。采用了西門(mén)子S7 -200CPU224DC/DC/DC 可編程邏輯控制器(PLC)作為控制核心，使用液位傳感器作為蓄水池和水箱的水位檢測(cè)器，以實(shí)現(xiàn)多個(gè)橡膠手套的同時(shí)注水、吊水定時(shí)。經(jīng)過(guò)投入生產(chǎn)使用，大大提高了吊水的效率，水資源的利用僅是傳統(tǒng)設(shè)備利用的三分之一左右。

本設(shè)計(jì)的硬件電路主要有兩部分:第一，自動(dòng)蓄水控制系統(tǒng);第二，吊水裝置電路。自動(dòng)蓄水控制系統(tǒng)主要以PLC 為控制器，實(shí)現(xiàn)水箱和蓄水池的自動(dòng)蓄水。這里，吊水裝置的注入采用常閉電磁閥作為開(kāi)關(guān)，系統(tǒng)得電后電磁閥打開(kāi)常閉開(kāi)關(guān)，向橡膠手套中注水。因該裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候考慮到高效，每次可以同時(shí)給雙側(cè)32個(gè)口注水，每個(gè)注水口用一個(gè)常閉電磁閥控制。從電源帶負(fù)載能力考慮，吊水裝置要求大功率電源獨(dú)立供電。本文就這兩部分電路分別敘述。

一、自動(dòng)蓄水控制電路

(一)自動(dòng)蓄水控制結(jié)構(gòu)原理圖。本系統(tǒng)外部設(shè)備分為三個(gè)部分:蓄水池、水泵、水箱。具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。蓄水池由兩個(gè)液位傳感器作為液位開(kāi)關(guān):高液位開(kāi)關(guān)S1，低液位開(kāi)關(guān)S2。當(dāng)蓄水池內(nèi)的水位低于S2 時(shí)，水池進(jìn)水電磁閥YV1 打開(kāi)蓄水，蓄水池的水可以重復(fù)使用，因此可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能的功用，正常進(jìn)行吊水實(shí)驗(yàn)時(shí)，蓄水池不會(huì)蓄水，故液位開(kāi)關(guān)S2 一般不會(huì)工作。只有在手動(dòng)排水之后，水池低液位開(kāi)關(guān)S2 檢測(cè)到?jīng)]水，啟動(dòng)水池進(jìn)水電磁閥YV1，對(duì)蓄水池蓄水直到水池高液位開(kāi)關(guān)S1 檢測(cè)到信號(hào)。水箱由水箱高液位開(kāi)關(guān)S3、水箱低液位開(kāi)關(guān)S4、水箱進(jìn)水電磁閥YV2 組成。吊水手動(dòng)開(kāi)關(guān)S5 打開(kāi)后，水箱中的水從吊水口流出，水箱水位到達(dá)低液位的時(shí)候，水箱低液位開(kāi)關(guān)S4 打開(kāi)，水箱進(jìn)水電磁閥得電水泵開(kāi)始從水池向水箱抽水，當(dāng)水箱液位至高液位S3 時(shí)，停止蓄水。

(二)輸入/輸出設(shè)備集I/O 口分配。目前自動(dòng)化控制系統(tǒng)采用的方案主要有:基本繼電器控制，單片機(jī)控制以及PLC 控制、綜合本設(shè)計(jì)的控制要求及實(shí)際情況，選擇西門(mén)子系列的PLC進(jìn)行控制，其原因在于:一是實(shí)時(shí)高效;二是模塊化結(jié)構(gòu);三是安裝簡(jiǎn)單，價(jià)格適宜;四是工作環(huán)境潮濕度大，采用24V 輸出，安全可靠。本系統(tǒng)需要用到8個(gè)數(shù)字量輸入，8個(gè)數(shù)字量輸出。

(三)系統(tǒng)工作過(guò)程。一是設(shè)備啟動(dòng)前狀態(tài)。吊水裝置:吊水開(kāi)關(guān)S5 處于手動(dòng)關(guān)閉狀態(tài)自動(dòng)水位控制系統(tǒng):所有的水均在水池內(nèi)，水箱內(nèi)為空。二是通電后，啟動(dòng)按鈕未按下，水箱低液位開(kāi)關(guān)S4 有信號(hào)。三是啟動(dòng)按鈕按下，水箱低液位開(kāi)關(guān)S4 接通給信號(hào)，水箱進(jìn)水電磁閥YV2 得電，水泵啟動(dòng)，開(kāi)始從水池中蓄水至水箱，水泵工作燈L1，水箱進(jìn)水工作燈L3 亮;待蓄水至高水位，水箱高液位開(kāi)關(guān)S3 接通，斷開(kāi)水箱電磁閥，工作燈L3滅，水泵停止工作，工作燈L1 滅。蓄水完成后，工作人員在吊水裝置上固定手套。手動(dòng)打開(kāi)吊水開(kāi)關(guān)S5，吊水電磁閥線圈得電，常閉開(kāi)關(guān)打開(kāi)，水箱中的水進(jìn)入手套中，水箱低液位開(kāi)關(guān)S4接通蓄水。四是急停按鈕按下，所有輸出電磁閥均停止，故障報(bào)警燈L4 亮，報(bào)警鈴B1 響。五是吊水時(shí)間計(jì)時(shí):手套內(nèi)蓄水完成后，按下計(jì)時(shí)開(kāi)關(guān)SB4，定時(shí)一個(gè)小時(shí)，時(shí)間到，計(jì)時(shí)工作燈L4 亮，按下復(fù)位開(kāi)關(guān)SB5，計(jì)時(shí)工作燈L4 滅，計(jì)時(shí)停止。六是水池?fù)Q水:打開(kāi)排水口，水排盡后，故障報(bào)警燈L4 亮，報(bào)警鈴B1響，水池低液位開(kāi)關(guān)S2 接通，水池進(jìn)水電磁閥YV1 得電，工作燈L2 亮，開(kāi)始給水池蓄水，直至水池高液位開(kāi)關(guān)S1 接通，斷YV1，L2。

二、吊水裝置控制電路

吊水裝置控制電路通過(guò)一個(gè)手動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)控制兩側(cè)三十二個(gè)電磁閥的開(kāi)斷。這里選用24V 的常閉電磁閥，因注水的時(shí)候，電磁閥線圈全部得電，瞬間的電流比較大，因此需要選用功率很大的電源，必須與自動(dòng)蓄水裝置分開(kāi)。本吊水裝置控制電路中切斷線圈的得失電比較頻繁，電路中會(huì)出現(xiàn)大電流，尤其是電路通斷瞬間電流會(huì)更大。為了保護(hù)電路和電磁閥線圈，加上固態(tài)繼電器控制大電流的導(dǎo)通和切斷。固態(tài)繼電器是一種無(wú)觸點(diǎn)的電子隔離開(kāi)關(guān)，可以進(jìn)行直流、交流之間的控制。具體吊水裝置電路框圖，如圖2所示。

三、試運(yùn)行成果分析

本設(shè)計(jì)的吊水檢漏裝置已經(jīng)在某橡膠手套生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行了為期半年的試運(yùn)行。該實(shí)驗(yàn)室共有六套相同的吊水檢漏裝置，工作人員兩名，工作時(shí)間為上午8 點(diǎn)到下午5 點(diǎn)。每套吊水時(shí)間為半個(gè)小時(shí)。經(jīng)過(guò)一個(gè)月的抽樣檢查，吊水效率提高2～3倍，水資源消耗僅為原來(lái)的三分之一。

四、結(jié)語(yǔ)

本裝置完成了設(shè)計(jì)之初要求的功能，經(jīng)投入試運(yùn)行后，注水效率得到了很大的提高，節(jié)省了人力資源和水資源，對(duì)于今后橡膠手套的檢漏實(shí)驗(yàn)起到了一定的推動(dòng)作用。

［1］侯俊玲，李仲興，薄水琴，曹文綿，史利克．醫(yī)用乳膠手套充水實(shí)驗(yàn)觀察研究［J］．中華醫(yī)院管理雜志，1994

［2］程飛．醫(yī)用橡膠手套的滲漏與手衛(wèi)生知曉率現(xiàn)狀調(diào)查［D］．泰山醫(yī)學(xué)院，2013

［3］安全，范瑞琪．常用水位傳感器的比較和選擇［J］．水利信息化，2014

［4］張海紅，武建衛(wèi)，史丹青，郭夕琴．基于PLC 控制的水塔水位的控制設(shè)計(jì)［J］．電子科技-電子制作，2013，19

［5］鄔麗娜．基于PLC 的水塔水位控制設(shè)計(jì)［J］．機(jī)電產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與創(chuàng)新，2007

［6］冀建平．PLC 原理與應(yīng)用［M］．北京:清華大學(xué)出版社，2010

［7］馮洋．基于超聲波傳感器的水箱水位控制器設(shè)計(jì)［J］． 渭南師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2013