医用耗材采样接口自动化设计与应用

王真

摘   要：文章通过医用耗材“采样接口”自动化的设计及在生产过程中的应用与改善提升，结合检验等方面的要求，针对自动化技术的系统性变革，提出了自动化生产、自动化检验和统计生产大数据同时进行的设计方案。采用整体化的设计思想，充分考虑了软、硬件各自的特点并进行互补优化。将生产制造、质量检验、数据分析进行了统一的设计与构思。

关键词：医用耗材PVC（聚氯乙烯）;自动化控制;自动检测

采样接口（如图1所示）由3个部分组成：采样本身、硅胶粒、固定盖帽。采样接口在管路使用过程中，对血样、液样等采用穿刺的方式进行取样或者增加药量，此产品为一次性耗材，用完即报废，所以目前市场需求量很大。在制造过程中要在升级自动化的同时保质、保可追溯。本体的材料—医用耗材PVC（聚氯乙烯），因其物料特性，后续自动化设计与检验设计中对它有重点改善内容。采样接口的材料是聚氯乙烯，英文简称PVC，注塑级的PVC对其热稳定性要求极高，高温易使其在加热时碳化，从而使PVC上有大量的黑点。但不加热使固态的PVC颗粒变成可流动的液态又没办法通过注塑机压力射出成型，所以“黑点”这个失效模式就变成了生产过程一定会有的一种现象，在后续的设计中，要考虑透明性的特点，把“黑点”这个失效模式识别出来，进行自动化的识别与分选，好的才去下一工序装配硅胶，不好的直接下不良品箱报废。

1    全自动设备结构及其动作设计

系统总体结构三维布局如图2所示。系统中各机械结构的参数如表1所示。

1.1  系统工作原理

系统运行过程如下：主要是3个系统+PLC系统组成了整个设备的所有工作内容：

A-E上物料上下料部分系统;

1-10为每个工位工作部分系统（旋转方式工作）;

I-VIII每个工位动作或者检验部分系统;

可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）对所有系统的协调工作提供了“大脑”让其有效地工作。

（1）系统开机后进行自检。

（2）如果自动化设备没有在原点，当按下“启动”按钮或“回原点”按钮后会执行复位程序，设备会回到原点。

（3）如果设备已经在原点，当按下“启动”按钮后会系统要先离开原点，然后缓慢返回原点，以保证原点的一致性。

（4）当按下“启动”按钮，A＼B＼C这3个振动盘与上面的直线振动盘会自动启动，开始向各工位送料;A上料位，I和II收到信号后动作，把物料（T字管本体）送至工位1上。

（5）自动旋转至工位2，此工位检验工位，对PVC材质的T字管本体透明进行，视觉检验（有黑点的话，影子就被挡住，无位完整），自动判定是“OK&NG”。若OK，下面所有工位接着工作;若NG，下面所以工位轮空。

（6）自动旋转至工位3，B上料位，III接收到信号，安装硅胶粒至T字管本体后。

（7）自动旋转至工位4，IV接收到信号，此工位也为检验工位，对装入硅胶部分有没有堵孔进行判定，自动判定是“OK&NG”;若OK，下面所有工位接着工作;若NG，下面所有工位轮空。

（8）自动旋转至工位5;A上料位，V接收到信号，把盖帽放到预定位置。

（9）自动旋转至工位6;VI接收到信号，上面的气缸开始工作，冲下，使PP材质的盖帽过盈配合，压到本体和硅胶上面，起到固定硅胶的作用。

（10）自动旋转至工位7;VII接收到信号，此工位也为检验工位，对装入的盖帽检验是否到位（此上面有个高度位置感应器），自动判定是“OK&NG”; 若OK，下面所有工位接着工作;若NG，下面所有工位轮空。

（11）自动旋转至工8;此工位为轮空工位，为后续的改善、调试、效果提升、质量要求提升预留工位。

（12）自动旋转至工位9，此工位为不合格品下料工位，上面工位所有判定NG的，都会被吹至不良品箱内。

（13）自动旋转至工位10，此工位为合格品下料工位，上面工位所有判定OK的，都会被吹至不良品箱内;一个轮回完成。

上面所有动作与信号处理都是在3.5～4.5 s内完成，不仅对结构与动作部分提出了很高的要求，还对信号控制系统PLC提出了更高的要求。

2    PLC控制设计过程

2.1  PLC的选型

对于被控对象，采用PLC系统与其他形式的控制系统相比较，力求具有较好的性价比，方便使用和维修;选用的PLC主机和配置、控制功能等必须能满足被控对象的各種控制要求;选用的PLC主机及配置必须是功能较强的新一代PLC机型，一般最好不要选用旧机型（若采用三菱公司的PLC，则选FX系列，不选F1系列）。同时还应当考虑将来工艺的变化和扩展，在满足确定的要求外，留有一定的余量，确保整个控制系统可靠。因此选用三菱FX1N来做控制核心，其具有较高的性能价格比，应用广泛。

2.2  PLC外部接线图

PLC外部接线图的输入输出设备、负载电源的类型等的设计是结合系统的控制要求来设定的。相关页面与控制信号部分如图3所示。

3    结语

在现代生产设备设计中，检验数据统计将于与机械设计同等重要，不同于传统的机械手爪，现代的PLC控制丰富了很多，相关控制方式、信号方式在加深自动化的知识的同时，也认识到了其相较于人工的优势。自动化具有生产效率高、自动化程度高、节约人工（此设备到位后将节约2.5人工/班）、自动检验、自动报警等特点。在机械日益发展的今天，此种自生产、自检验、自统计的设备将会得到更广泛的应用。

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