軟包裝輸液袋消毒控制系統(tǒng)設(shè)計

摘 要：為了實現(xiàn)軟包裝消毒柜的高精度控制及自動開關(guān)門，設(shè)計了一套軟包裝輸液袋消毒控制系統(tǒng)。此控制系統(tǒng)以西門子S7-300PLC為控制核心，以觸摸屏為人機交流的平臺，實現(xiàn)了自動開關(guān)門、手動滅菌和自動滅菌等功能。本系統(tǒng)已投入生產(chǎn)，實踐表明滅菌效果良好。

關(guān)鍵詞：機動門；PLC；觸摸屏

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

軟包裝消毒柜是用來對軟包裝輸液袋進行消毒滅菌的設(shè)備，它是以高壓高溫蒸汽為介質(zhì)來進行滅菌的，廣泛應用于醫(yī)院和制藥廠?，F(xiàn)階段軟包裝消毒柜大都是手動門，開門、關(guān)門費力、費時；其控制系統(tǒng)采用壓力表、溫度計傳輸信號，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關(guān)設(shè)定參數(shù)，無法完成消毒過程的實時顯示及監(jiān)控。本項目設(shè)計的軟包裝輸液袋消毒控制系統(tǒng)選用觸摸屏作為人機接口，實現(xiàn)了現(xiàn)場的實時監(jiān)控；采用了壓力傳感器、溫度傳感器采集模擬信號，控制精度更高；采用機動門的設(shè)計，使開門、關(guān)門更安全、方便。

1 硬件設(shè)計

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

2 軟件設(shè)計

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

2.1 PLC程序設(shè)計

PLC程序設(shè)計包含機動門程序、手動程序和自動程序三部分。

（1）機動門程序。機動門程序包含關(guān)門和開門程序。關(guān)門控制流程圖如圖2所示。把物品推進消毒柜后，首先把門推到位，這時門壓緊信號閉合，按下觸摸屏上的關(guān)門按鈕，電動機正轉(zhuǎn)鎖門，當門到達關(guān)門限位開關(guān)后，關(guān)門狀態(tài)信號送入PLC，這時電機停轉(zhuǎn)，門鎖死，同時進壓縮氣閥打開，密封條充滿壓縮氣膨脹以實現(xiàn)對門的密封，觸摸屏上的關(guān)門狀態(tài)燈亮。

開門控制流程圖如圖3所示。消毒結(jié)束后，按下觸摸屏上的開門按鈕，電動機反轉(zhuǎn)開鎖，當門到達開門限位開關(guān)后，開門狀態(tài)信號送入PLC，這時電機停轉(zhuǎn)，門開鎖，同時出壓縮氣閥打開，密封條縮回，觸摸屏上的開門狀態(tài)燈亮。

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

在觸摸屏上設(shè)置各個閥和泵對應的按鈕和狀態(tài)燈，當按下某個按鈕后，相應的閥或泵動作，并且相應的狀態(tài)燈亮。

特別要注意的是手動程序必須是在門鎖死的情況下才可以啟動。

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

設(shè)置好參數(shù)，關(guān)好柜門后，啟動自動程序，進入預熱階段，預熱流程圖如圖4所示。進水閥打開，當水位到達下水位時，管道泵啟動開始噴淋，大蒸汽閥、小蒸汽閥都打開，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快容易破袋的問題。當水位到達上水位時，進水閥關(guān)閉，停止進水。當柜內(nèi)溫度達到70℃時，管道泵停止，進入到升溫階段。

升溫流程圖如圖5所示。進入升溫階段后，當壓力到達壓力上限時，關(guān)閉大、小蒸汽閥；當壓力下降到壓力下限時，打開小蒸汽閥；當壓力到達壓力上限時，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。當溫度到達滅菌溫度下限時，進入滅菌階段。

滅菌流程圖如圖6所示。進入滅菌階段后，滅菌計時開始，小蒸汽閥受壓力和滅菌溫度的雙重控制。當壓力到達上限或滅菌溫度到達上限時，小蒸汽閥都關(guān)閉；當溫度降到滅菌溫度下限時，開啟小蒸汽閥；當溫度在滅菌溫度的上限和下限之間，且壓力降到下限時，開啟小蒸汽閥。此階段壓力和滅菌溫度參數(shù)的匹配非常重要。滅菌計時完成后，小蒸汽閥關(guān)閉，進入冷卻階段。

冷卻流程圖如圖7所示。進入冷卻階段后，管道泵啟動，噴淋降溫，3分鐘后，進水閥打開，2分鐘后，排水閥打開，2分鐘后，進水閥關(guān)閉，當水位降到水位下限時，排水閥關(guān)閉，當溫度降到60℃時，管道泵停止，排水閥打開，進過濾空氣閥打開，3分鐘后，排水閥、進過濾空氣閥關(guān)閉，進入結(jié)束階段。

進入結(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，可以開門。

2.2 觸摸屏設(shè)計

根據(jù)要求，主要的組態(tài)畫面有以下幾部分：主畫面、機動門操作、手動程序、自動程序、參數(shù)設(shè)置、故障報警和復位、事件統(tǒng)計、幫助信息。

特別注意，組態(tài)畫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

本系統(tǒng)已經(jīng)在生產(chǎn)中投入使用，實踐表明，輸液袋破袋率低，滅菌效果好，完全符合國家標準。

參考文獻：

[1]王進滿.成品布匹無識別自動分揀入庫控制系統(tǒng)研制及應用[J]. 科技通報，2017，33（04）：168-171.

[2]趙云偉.小型節(jié)拍式服裝生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的設(shè)計[J].液壓與氣動，2014（12）：77-79.

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