一种节能高效的橡胶手套自动吊水检漏装置

□魏甜甜

医用乳胶手套在医疗操作和手术中对防止细菌所致的交叉感染有一定的作用。对手卫生的研究同样引起全球重视。当前，检验手套对医护人员防护作用的方法主要是通过手套注水实验观察手套的渗漏情况，从而对手套的防护作用作出定型的结论。对于手套生产企业，在橡胶手套经脱模充气检查之后，脱水烘干之前要做的一项重要工作就是吊水实验。吊水的工作原理就是将橡胶手套中注入500ML～1，000ML 的水，使手套中指顶端产生25CM 水柱的压力，以模拟手套使用时被伸展的状态。手套外面的水擦干后自然垂吊，专人观察，分别记录充水一定时间手套出现渗漏的情况。传统的吊水实验对于注入的水量没有准备把握，且一个手套配备一个注水开关，需要实验人员逐次开启关闭，且每次都需要重新注水，对于水资源是一种极大的浪费。

本文介绍了一种在传统吊水实验装置的基础上改良的节能高效橡胶手套自动吊水检漏装置。采用了西门子S7 -200CPU224DC/DC/DC 可编程逻辑控制器(PLC)作为控制核心，使用液位传感器作为蓄水池和水箱的水位检测器，以实现多个橡胶手套的同时注水、吊水定时。经过投入生产使用，大大提高了吊水的效率，水资源的利用仅是传统设备利用的三分之一左右。

本设计的硬件电路主要有两部分:第一，自动蓄水控制系统;第二，吊水装置电路。自动蓄水控制系统主要以PLC 为控制器，实现水箱和蓄水池的自动蓄水。这里，吊水装置的注入采用常闭电磁阀作为开关，系统得电后电磁阀打开常闭开关，向橡胶手套中注水。因该装置结构设计的时候考虑到高效，每次可以同时给双侧32个口注水，每个注水口用一个常闭电磁阀控制。从电源带负载能力考虑，吊水装置要求大功率电源独立供电。本文就这两部分电路分别叙述。

一、自动蓄水控制电路

(一)自动蓄水控制结构原理图。本系统外部设备分为三个部分:蓄水池、水泵、水箱。具体结构如图1所示。蓄水池由两个液位传感器作为液位开关:高液位开关S1，低液位开关S2。当蓄水池内的水位低于S2 时，水池进水电磁阀YV1 打开蓄水，蓄水池的水可以重复使用，因此可以实现节能的功用，正常进行吊水实验时，蓄水池不会蓄水，故液位开关S2 一般不会工作。只有在手动排水之后，水池低液位开关S2 检测到没水，启动水池进水电磁阀YV1，对蓄水池蓄水直到水池高液位开关S1 检测到信号。水箱由水箱高液位开关S3、水箱低液位开关S4、水箱进水电磁阀YV2 组成。吊水手动开关S5 打开后，水箱中的水从吊水口流出，水箱水位到达低液位的时候，水箱低液位开关S4 打开，水箱进水电磁阀得电水泵开始从水池向水箱抽水，当水箱液位至高液位S3 时，停止蓄水。

(二)输入/输出设备集I/O 口分配。目前自动化控制系统采用的方案主要有:基本继电器控制，单片机控制以及PLC 控制、综合本设计的控制要求及实际情况，选择西门子系列的PLC进行控制，其原因在于:一是实时高效;二是模块化结构;三是安装简单，价格适宜;四是工作环境潮湿度大，采用24V 输出，安全可靠。本系统需要用到8个数字量输入，8个数字量输出。

(三)系统工作过程。一是设备启动前状态。吊水装置:吊水开关S5 处于手动关闭状态自动水位控制系统:所有的水均在水池内，水箱内为空。二是通电后，启动按钮未按下，水箱低液位开关S4 有信号。三是启动按钮按下，水箱低液位开关S4 接通给信号，水箱进水电磁阀YV2 得电，水泵启动，开始从水池中蓄水至水箱，水泵工作灯L1，水箱进水工作灯L3 亮;待蓄水至高水位，水箱高液位开关S3 接通，断开水箱电磁阀，工作灯L3灭，水泵停止工作，工作灯L1 灭。蓄水完成后，工作人员在吊水装置上固定手套。手动打开吊水开关S5，吊水电磁阀线圈得电，常闭开关打开，水箱中的水进入手套中，水箱低液位开关S4接通蓄水。四是急停按钮按下，所有输出电磁阀均停止，故障报警灯L4 亮，报警铃B1 响。五是吊水时间计时:手套内蓄水完成后，按下计时开关SB4，定时一个小时，时间到，计时工作灯L4 亮，按下复位开关SB5，计时工作灯L4 灭，计时停止。六是水池换水:打开排水口，水排尽后，故障报警灯L4 亮，报警铃B1响，水池低液位开关S2 接通，水池进水电磁阀YV1 得电，工作灯L2 亮，开始给水池蓄水，直至水池高液位开关S1 接通，断YV1，L2。

二、吊水装置控制电路

吊水装置控制电路通过一个手动转换开关控制两侧三十二个电磁阀的开断。这里选用24V 的常闭电磁阀，因注水的时候，电磁阀线圈全部得电，瞬间的电流比较大，因此需要选用功率很大的电源，必须与自动蓄水装置分开。本吊水装置控制电路中切断线圈的得失电比较频繁，电路中会出现大电流，尤其是电路通断瞬间电流会更大。为了保护电路和电磁阀线圈，加上固态继电器控制大电流的导通和切断。固态继电器是一种无触点的电子隔离开关，可以进行直流、交流之间的控制。具体吊水装置电路框图，如图2所示。

三、试运行成果分析

本设计的吊水检漏装置已经在某橡胶手套生产企业进行了为期半年的试运行。该实验室共有六套相同的吊水检漏装置，工作人员两名，工作时间为上午8 点到下午5 点。每套吊水时间为半个小时。经过一个月的抽样检查，吊水效率提高2～3倍，水资源消耗仅为原来的三分之一。

四、结语

本装置完成了设计之初要求的功能，经投入试运行后，注水效率得到了很大的提高，节省了人力资源和水资源，对于今后橡胶手套的检漏实验起到了一定的推动作用。

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