PLC 技術在醫(yī)院電氣設備自動化控制中的運用

蔡駿飛

（中電新威建設工程（北京）有限公司，北京 102488）

1 PLC 技術具有的原理和性能特征

PLC 的工作原理是通過順序進行掃描工作，并且能夠往復循環(huán)，以此來進行有關工作。它可以通過之前設定的邏輯順序快速地對輸入接口進行掃描，之后通過編寫程序?qū)呙璧妮斎胫颠M行處理，以及能夠?qū)崟r通過驅(qū)動設備來處理所得到的結(jié)果值。若電源處在穩(wěn)定狀態(tài)，那么系統(tǒng)則能夠安全穩(wěn)定運行。PLC 技術有以下三個特征：（1）有著非常高的靈感性。PLC 設備有搭載輔助繼電器，以及它的內(nèi)部不需要連接導線，所以它的繼電器節(jié)點變位基本不需要時間，不用思考返回值的問題，和其他系統(tǒng)相比，反應更快。（2）可靠性強。和其他維護技術相比，PLC 技術具有較佳的抗干擾性。這也是PLC 技術被廣泛應用到醫(yī)療電氣設備的主要原因之一，因為能夠抗干擾，所以可以保證醫(yī)療設備運行時不會受到外部的干擾，能夠維護其穩(wěn)定性。（3）操作便利。因為PLC 技術只需要一些簡單指令便可以上手操作，簡單便利[1]。

PLC 控制系統(tǒng)有著非常明顯的優(yōu)點：和計算機系統(tǒng)相比，PLC 系統(tǒng)掃描速度快且精準，就算是處在惡劣環(huán)境中也能很好地適應。和繼電接觸器相比，PLC系統(tǒng)有著非常高的靈敏性以及穩(wěn)定性，系統(tǒng)內(nèi)部的控制速度非?？欤覂r格方面也非常占有優(yōu)勢，當前已經(jīng)廣泛應用到醫(yī)療設備自動控制領域。

PLC 系統(tǒng)軟件測試環(huán)境在搭建的時候具有一定難度。當前所采用的測試方法有以下幾種：（1）通過全數(shù)字仿真技術進行測試。通過I/O 接口來實現(xiàn)被測ECU和模型虛擬環(huán)境下傳感器以及PLC 控制器交互工作。（2）硬件在HiL 下進行測試，HiL 技術是通過使用硬件故障作用到電子控制單元以及被測系統(tǒng)中所出現(xiàn)故障，以此實現(xiàn)驗證當系統(tǒng)出現(xiàn)故障時所釋放出的性能。將回路技術和PLC 之間進行有效地結(jié)合，可以把PLC的各類控制信號直接變成數(shù)學模型，之后與 I/O 接口結(jié)合變成能夠得到控制的對象模型，之后把電壓、電磁等硬件通過非法指令、靶子程序段多個故障手段來作為測試序列運行到受控對象，其故障次數(shù)、平均故障值等指標可以對PLC 控制器進行精準的驗證。（3）形式化驗證。硬件能夠?qū)Ρ粶y軟件進行非法入侵類型的測試，這樣能夠更真實地進行驗證，在硬件的輔助下搭建仿真測試環(huán)境，以此來實現(xiàn)對各類問題的測試，比如用戶比較關注的系統(tǒng)功能、系統(tǒng)接口等測試。但是一般仿真環(huán)境大多數(shù)應用于被測目標開發(fā)，有著比較強的專用型，所以無法在其他類型一樣的被測軟件上進行搭建，其測試利用效率相對來說是比較低的[2]。

2 醫(yī)療自動化系統(tǒng)中運用PLC 技術的意義

2.1 提高醫(yī)療自動化系統(tǒng)的可靠性

隨著科技水平的提高，國內(nèi)醫(yī)療水平也在不斷發(fā)展，其中醫(yī)療自動化技術和以往相比有了很大的提升。當前國內(nèi)具備醫(yī)療控制一體的控制水平，這一水平的成功與PLC 技術有著緊密聯(lián)系，PLC 技術在醫(yī)療設備電力系統(tǒng)中得到了廣泛的運用。PLC 技術可以實時監(jiān)督設備運行的情況，可以確保各項檢查的安全性，能夠提升醫(yī)療設備使用率。與此同時，將PLC 技術應用到醫(yī)療自動化系統(tǒng)內(nèi)，可以實時收集到檢查時的各項數(shù)據(jù)，以及將這些獲取的數(shù)據(jù)及時進行統(tǒng)計分析，方便醫(yī)療工作人員可以第一時間獲取到精準數(shù)據(jù)結(jié)果。此外，電子系統(tǒng)信息技術可以實時監(jiān)督醫(yī)療設備在運行過程中的狀態(tài)，以及可以第一時間發(fā)現(xiàn)設備運行時存在的潛在風險，此外還能夠?qū)﹃P鍵參數(shù)做實時監(jiān)控。當系統(tǒng)出現(xiàn)意外的時候，PLC 技術的應用能夠幫助系統(tǒng)在短時間內(nèi)找到故障原因以及得到解決對策，節(jié)省了人力以及物力，提高了企業(yè)經(jīng)濟效益[3]。

2.2 提高醫(yī)療診斷以及檢查效率

最近幾年，不少行業(yè)領域都已經(jīng)大量運用智能化設備，智能設備也發(fā)揮出了自身的優(yōu)勢。在醫(yī)療行業(yè)應用如PLC 技術的智能化設備，不僅能夠提升其檢查的自動化能力，而且還可以提高檢查效率，同時因為PLC 技術有著比較高的可靠性以及安全性，使醫(yī)療設備在運行過程中能夠得到安全保障。一般情況下，即便是大型醫(yī)療設備也只是需要有幾名技術人員來進行把控。技術人員可以通過電氣自動系統(tǒng)進行設備的檢查，以及可以實時監(jiān)控各個檢查環(huán)境的檢查進度以及運行情況，能夠更加全面、真實地掌握患者的實際情況。比如將PLC 技術應用到醫(yī)療檢查的工作中。技術人員通過PC 以及PLC 來對執(zhí)行器進行遠程控制，這樣做不僅可以實時控制整個系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)情況，并且能夠在技術人員不在場的情況下也能正常運行，以此很大程度地提升了醫(yī)療檢查的各項工作效率，同時也極大地便利了系統(tǒng)的維護工作。除此之外，醫(yī)院在應用電子信息時不需要技術人員具備較高的技術水平，對其要求降低許多，技術人員只要具備控制系統(tǒng)的能力，以及了解系統(tǒng)問題解決對策就可以了，不需要再獲取其他專業(yè)的技術內(nèi)容，這樣做能夠很大程度地提升醫(yī)院運行效率[4]。

2.3 實時監(jiān)控系統(tǒng)運行狀態(tài)

PLC 技術的應用能夠?qū)崟r監(jiān)控系統(tǒng)運行狀態(tài)，當醫(yī)療設備運行時，技術人員可以通過應用PLC 技術來實時監(jiān)測系統(tǒng)各項參數(shù)的數(shù)值變化。需要注意的是，安裝電氣自動設備應該在醫(yī)療設備系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)上安裝可控的控制點，從而能夠幫助技術人員實時監(jiān)控。由于電氣自動設備有著一定的特殊性，且安裝相對比較復雜，容易受到外部環(huán)境的影響，所以在安裝的時候，需要參考實際環(huán)境來選擇合適的安裝方法。配電設備應該能夠?qū)β蔬M行合理計算，這樣可以確保安全裕度。與此同時，有關技術人員可以使用雙回路來確保系統(tǒng)能夠順利運行，即便系統(tǒng)運行過程中突發(fā)停電的緊急情況，也能夠正常運行，這樣可以保障工業(yè)生產(chǎn)得以正常開展，提升企業(yè)經(jīng)濟效益。

3 PLC 技術在醫(yī)療電氣設備自動化控制中的具體運用

3.1 運用在次序控制方面

電氣設備工作離不開大量的能量作為其系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)的支撐，能夠為醫(yī)院正常運轉(zhuǎn)提供有力的保障。技術人員通過應用PLC 技術可以有效改善電氣設備之前出現(xiàn)的能力消耗過快的現(xiàn)象。應用PLC 技術的電氣可以有效控制開關，以此更好地掌控設備運轉(zhuǎn)情況。對于電氣設備運轉(zhuǎn)而言，繼電器作用非常重要，技術人員如果能夠合理控制繼電器，則可以提升設備控制整體銷量，幫助技術人員可以更好、更全面地去掌控自動化設備。技術人員可以使用相關模塊做好單獨控制的工作，這樣可以防止出現(xiàn)次序控制問題，從而可以有效防止對電氣設備正常運轉(zhuǎn)造成一定影響，以此提高設備運轉(zhuǎn)效率。

3.2 運用在開關量控制方面

開關控制對于電氣設備自動化控制而言有著不可小覷的作用，它能夠直接影響電氣設備工作情況。具體的工作實踐中，可以用磁性進行對電氣設備開關的相關控制，這種通過磁性進行控制的方法不僅流程非常的復雜，而且操作起來也比較有難度，以及其容易被外界諸多因素所干擾，無法獲取到精準度比較高的數(shù)值以及運轉(zhuǎn)速度會被嚴重影響，最終造成運轉(zhuǎn)效率降低。為了有效解決這些問題，技術人員應該對電氣自動化控制進行改善，首先要對其繼電器進行優(yōu)化，通過有效的措施來提升其工作質(zhì)量，盡可能保證其效率可以得到提高，減少系統(tǒng)出現(xiàn)故障。技術人員使用PLC 技術可以對開關量進行控制，以及讓自動化設備可以正常運轉(zhuǎn)。技術人員在PLC 技術的幫助下，不僅能夠提升自身的操作能力，而且還能夠通過顯示器更加簡單地掌握操作流程以及相關程序。PLC 技術還可以有效監(jiān)測系統(tǒng)的多元器件，當系統(tǒng)在運轉(zhuǎn)中出現(xiàn)故障的時候，技術人員可以第一時間發(fā)現(xiàn)問題并且可以在短時間內(nèi)處理好故障問題，避免故障對工作產(chǎn)生更多不利的影響，此外還可以提升系統(tǒng)工作效率。比如工作人員可以通過PLC 技術來管理醫(yī)療機械設備，能夠?qū)ο到y(tǒng)科學把控，并且可以從系統(tǒng)檢查速度和患者自身的真實情況，來有效控制開關系統(tǒng)，進一步提升系統(tǒng)協(xié)調(diào)性，保障系統(tǒng)的安全性[5]。

3.3 運用在閉環(huán)控制中

電氣設備中有著多種多樣的開關形式，在我們的生活的實際應用之中，比較常見的是手動式開發(fā)、技術控制式開關。PLC 技術的應用可以讓之前的傳統(tǒng)的電氣設備開關轉(zhuǎn)變成為能夠自動化控制的設備。工作實踐中，有關工作人員可以在PLC 技術的加持下，有效判斷電氣設備。PLC 技術有著非常好的控制性，廣受醫(yī)療設備生產(chǎn)廠商的喜愛，當前不少廠家都把PLC技術應用到電氣設備生產(chǎn)之中。在閉環(huán)控制中使用PLC 技術，能夠提高電氣控制系統(tǒng)速度更快運轉(zhuǎn)，以及運轉(zhuǎn)時更加穩(wěn)定，還可以提高其生產(chǎn)質(zhì)量以及提高運轉(zhuǎn)效率。

3.4 運用在通信聯(lián)網(wǎng)方面

在現(xiàn)今的信息化時代，絕大多數(shù)行業(yè)都已經(jīng)引入信息技術，醫(yī)院的信息化技術也在不斷優(yōu)化以及提升，當前醫(yī)院對PLC 技術的應用主要體現(xiàn)在對電氣設備狀態(tài)進行實時檢測以及能夠有效對信息分享進行控制。PLC 技術和其他傳統(tǒng)電氣設備技術相比，在通信聯(lián)網(wǎng)中有著非常明顯的優(yōu)點。PLC 技術能夠廣泛應用得益于這些優(yōu)點。其工作原理為：將PLC 作為下位機，在系統(tǒng)運轉(zhuǎn)的過程中，其上位機以及程序控制器都能夠跟PLC 展開通信交流的工作。當進行醫(yī)療檢查工作的時候，PLC 能夠?qū)崟r對其上位機以及進行通信傳輸?shù)目删幊绦蚩刂破鬟M行數(shù)據(jù)的采集，以此可以提升自動化信息控制的能力，更好地進行管理工作。

3.5 運用在故障檢測當中

以往傳統(tǒng)系統(tǒng)在開展對設備運行的控制工作時一般是采用電磁、行程開關等元件來進行有效的控制，當這些原件出現(xiàn)故障的時候，系統(tǒng)無法在第一時間停止工作，這就造成更嚴重的系統(tǒng)故障發(fā)生。PLC 技術的應用可以有效解決這一難題，PLC 技術可以在邏輯控制的幫助下來增強故障檢測裝置的性能，以此能夠及時發(fā)展元件出現(xiàn)故障并且做出報警的信號指示，避免系統(tǒng)無法及時停機而出現(xiàn)更嚴重的事故。由于醫(yī)療系統(tǒng)設備在運轉(zhuǎn)的過程中，其內(nèi)部設備沒有辦法第一時間及時運行，而是在一定時間之后進行運行。想要更好地同步工作，就需要技術人員安置計時器，放在PLC 的程序之中，該計時器可以將設定值設定的比運轉(zhuǎn)持續(xù)時間長，這樣多出來的時間不僅能夠顯示數(shù)值，而且還可以進行報警以及進行自動停機的作用。若設備的某個工步工作所需的時間比規(guī)定的長，而且也已經(jīng)到了所設置的計時器時間的時候，若其沒有得到下一工步動作，這個時候計時器將會及時向外界發(fā)送故障信號，從而可以起到很好的預防效果，防止因為某個元件出現(xiàn)問題而造成設備都要損壞的可能。此外，工作人員可以通過PLC 邏輯錯誤進行故障檢測。當設備在正常運轉(zhuǎn)時，其內(nèi)部系統(tǒng)各元件有著非常順的邏輯關系，一旦該邏輯關系出現(xiàn)問題，設備則同樣會出現(xiàn)故障。工作人員在出現(xiàn)故障的時候編制異常邏輯程序，并且把其狀態(tài)作為故障信號，這樣可以達到更好的報警以及系統(tǒng)停機的狀態(tài)[6]。

4 PLC 技術在醫(yī)院電氣設備自動化控制中的應用前景

跟其他性質(zhì)類型相同的技術比較，PLC 技術目前有著大量的研究理論，并且其技術已經(jīng)成熟，所以對于醫(yī)院這種對成本以及可靠度要求都比較嚴的行業(yè)，其有著其他技術無法比擬的優(yōu)勢：可靠、成熟。因此PLC 技術可以廣泛應用到醫(yī)療行業(yè)。從某種角度來看，PLC 技術可以成為當前自動化領域的領頭羊。目前自動化控制技術還尚有研究空間，PLC 技術如果想要得到更好的優(yōu)化以及完善，就需要不斷提升計算機技術，對于PLC 技術而言，計算機技術對其有著重要的影響，在優(yōu)化計算機技術的時候應該重點放在智能化以及信息存儲量方向去進行不斷改善。計算機技術不斷升級，能夠幫助PLC 技術得到快速發(fā)展，以此可以幫助自動化設備進行升級，使得系統(tǒng)運轉(zhuǎn)更加智能化，操作難度降低，進一步節(jié)省大量的人力以及物力。相信通過對計算機技術的不斷提高，PLC 技術在未來也會愈加完善，能夠更好地為電氣設備系統(tǒng)服務。

5 結(jié)語

PLC 技術在現(xiàn)在的自動化領域有著非常重要的作用，使其的主要構(gòu)成部分之一，PLC 技術的應用不僅可以幫助自動化控制提高自身的可靠性以及安全性，而且還可以節(jié)約其應用成本。目前PLC 技術和其他技術相比，優(yōu)勢比較明顯，相信在未來隨著計算機技術的不斷提高，PLC 技術也將愈加完善，得到更好的發(fā)展。