探讨PLC技术在医疗电气设备自动化控制中的应用

摘要：随着现代社会经济的不断发展，科学技术的持续进步，我国的PLC技术有了较为明显的进步进展，PLC技术的运用也越来越广泛。电气工程当中有效运用PLC技术，能够让其自动化水平得到进一步提高，更能够让电气工程自动化得到更好发展。本文主要对医疗电气设备自动化控制当中运用PLC技术进行探究。

关键词：医疗电气设备自动化控制;PLC技术;應用

在现代社会经济与科学技术都在持续增长的情况下，电气自动化也在以较快的速度发展着，近些年国家增大了电气设备自动化与现代化的建设力度，运用PLC技术能够很好地促进电气设备自动化控制。PLC技术存在较好的性能优势，医疗电气设备自动化控制运用PLC技术存在重要意义。

一、PLC技术具有的原理和性能特征

PLC控制系统，可编程逻辑控制器，是专为电器设备设计的一种数字运算操作的电子装置。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程，是工业控制的核心部分。PLC的根本是微处理器，其主要是借助电气自动化技术、计算机技术等现代新技术结合，来构建新的医疗设备控制装置。PLC技术的基础工作原理是按照顺序开展扫描，通过循环模式来实施相关工作，其能够借助设置好的逻辑顺序来有效扫描输入接口，并按照编写程序来处理输入值，并且还可以在驱动设备上进行处理结果值的实时呈现。当电源状态维持稳定的时候，系统才可以安全运行。同时PLC技术存在以下特征，第一，PLC技术存在较好的灵敏反应，PLC设备内部存在有辅助继电器，且内部也不存在连接导线，因此其继电器节点的变位时间和0比较接近，这说明不需要考虑返回值，说明PLC的灵敏反应较好。第二，PLC技术的可靠性比较强，PLC技术的抗干扰能力较强，这是因为相关人员在研发PLC的时候，相关人员会考虑到PLC的抗干扰性能，所以PLC技术运用在医疗电气设备当中，能够让其被干扰的概率得到显著降低，确保医疗设备在运行过程中的稳定性。第三，PLC具有便利的操作，PLC技术存在简单的指令形式，现场工作人员能够直接操作PLC。可编程逻辑控制器作为离散控制的产品，在自动化领域占据着十分重要的位置。基于PLC的工业控制系统由模仿原继电器控制原理发展起来，利用存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和运算等操作的指令，并通过输入/输出（I/O）发出控制信号和接受输入信号，来控制各类机械或生产过程。基于PLC的控制系统与其他控制系统相比较，具有不可忽视的优点：与继电·接触器控制系统的比较，PLC系统在灵活性和扩展性、可靠性和可维护性、控制速度和稳定性、延时的可调性与精度、设计与施工、系统价格方面具有巨大优势，并代替继电·接触器控制广泛应用于医疗设备自动控制中;与计算机控制系统的比较：PLC系统的功能模块结构、顺序扫描方式工作、恶劣工业应用环境适应性方面都是工业用微机无法相比的。

为做好PLC系统的质量控制工作，软件测试是工程实施阶段质量控制的一种有效手段。基于PLC软件的特殊性（非CPU指令代码）和深嵌入式特点，其软件测试环境很难搭建，对测试用例特别是异常测试用例的注入带来了困难。目前主流的测试方法主要有三种：全数字仿真测试环境下的PLC软件测试、硬件在回路环境下的PLC软件测试、形式化验证。硬件在回路（HiL）测试技术包括实时处理器、I/O接口和操作界面，可以精确的仿真测试系统中物理上并不存在的部分。实时处理器提供硬件I/O通信、数据记录、激励生成和模型执行等。I/O接口提供被测电子控制单元（ECU）与模型仿真的虚拟环境之间的传感器和PLC控制器的交互。操作界面与实时处理器通信，提供测试命令、可视化、配置管理、分析和报告任务。HiL技术采用硬件故障插入在ECU和被测试系统之间产生信号故障，达到测试和验证故障条件下设备性能的目的。硬件在回路技术与PLC相结合，将PLC的电机信号、开关量信号等各种控制信号转化成数学模型，与I/O接口模拟成为一个受控对象模型，将电压、电流、电磁、浪涌脉冲等硬件激励以及越界值、非法指令、桩程序段、靶子程序段等软件故障作为测试序列加载到受控对象模型，实际输出平均故障前时间MTBF、故障次数、故障率、可靠度等指标，通过类比系统实际输出与期望输出来验证PLC控制器。硬件在回路环境下的PLC软件测试可以实现对被测软件非侵入式的、更真实的测试，通过硬件在回路仿真测试环境的构建，可以实现用户关心的各种测试需求，如：功能、性能、接口等，特别是能实现真实的性能测试。不过，由于这种仿真环境多是针对特定被测目标开发，专用性很强，很难移植到其他同类被测软件的测试环境搭建中，在一定程度上降低了测试资源的利用效率。

二、医疗自动化系统中运用PLC技术的意义

（一）PLC技术可以让医疗自动化系统的可靠性得到明显提高

近些年我国的医疗自动化技术正在以较快的速度发展着，我国现已经达到了医疗控制一体化的控制目标，这个目标的实现需要PLC技术的帮助。电力系统当中增强了PLC技术的运用，首先PLC技术能够很好地监督与管理医疗设备运行的过程，使得各方面检查等可以得到安全保障，促使医疗设备的使用效率得到进一步提高。同时医疗设备自动化系统当中科学运用PLC技术，能够对检查过程中产生的许多实时数据进行收集，所得到的数据能够开展统计分析，以便于医疗人员得到最为准确的检测结果。电子系统信息技术能够对医疗设备系统的实际运行情况开展监控，且电子系统信息技术能够对各种潜在风险进行及时有效的检测，并且对关键参数进行有效监控，以此来对系统的运行情况进行有效判断。若系统突然发生意外事故，系统可以在较短时间来制定良好的解决方案，最大程度的降低影响，使得人力与物力资源得到有效保护，使得企业的经济效益得到充足保障。

（二）PLC技术能够让医疗诊断以及检查效率得到明显提高

近些年各个行业中开始运用智能化设备，医疗检查进一步提高了自动化水平，这能够让医疗的检查效率得到显著的提高，且系统的可靠性和安全性都得到有效保障。通常一个大型的医疗设备所需要的技术管理人员只有几个，技术管理人员能够借助电气自动系统来对整个检查流程进行控制，同时能够对不同检查环节的运行状态来进行监控，可以最为真实地对患者的各方面情况进行反应。以自动化控制系统来作为例子，在医疗检查进行有效的运行控制的时候，相关技术人员能够借助PC、PLC等不同控制系统来对不同环节的执行器来开展远程控制，以此来对整个流程的實际运转情况进行有效控制，这样技术管理人员即使不在现场也能够掌控整个系统的运行，从而让医疗检查工作效率得到显著性的提高，并更加方便维护系统。此外医院运用电子信息，也能够对技术人员的要求进行适当降低，技术人员只需要掌握终端控制软件的使用方法，掌握常见问题的解决方法，其他内容则无过多要求，这可以让企业的运行效率得到显著提高。

（三）PLC技术能够对系统的运行状态进行监控

PLC技术能够对整个系统的实际运行情况进行良好控制，在医疗设备系统实际运行的时候，相关技术人员能够对系统中参数的变化进行检测，所以在安装电气自动化设备的时候，需要在系统的不同环节安装设备控制点，以此来整体监控系统的运行状况。电气自动化设备在安装以及操作配电设备的环节中具有特殊性，安装过程相对来说也较为烦琐，需要根据实际不同的环境来开展科学安装。配电设备需要对功率开展科学合理的计算，使得安全裕度得到充分保障。同时相关技术人员能够运用双回路的供电方式，使得系统可以可靠安全的运行，即使是发生意外停电，系统也能够继续正常运行，以此确保工业生产可以顺利开展，让企业的经济损失得到有效减少。

三、医疗电气设备自动化控制中运用PLC技术

（一）运用在次序控制方面

在开展电气设备自动化控制工作的时候，需要运用许许多多的能量来有效支撑系统的运转，以此来让医院的正常整体运转得到有效保障。技术管理人员运用PLC技术，能够很好地转变电气设备能量的消耗情况。在开展电气自动化控制的过程中，能够通过开关来进行有效控制，来让电气设备运转得到良好的掌控。继电器在电气设备当中具有重要作用，技术管理人员有效控制继电器，就能够让控制的整体效率得到进一步提高，使得技术管理人员能够全面控制电气自动化设备。技术管理人员能够通过相关模块来对自动化设备进行单独控制，这能够有效避免控制次序发生问题而影响到电气设备的运转，使得效率得到保障。

（二）运用在开关量控制方面

医疗电气设备的开关控制在电气设备自动化控制当中具有重要意义，开关控制会对电气设备的工作造成严重影响。在实际实践工作当中，主要通过磁性来有效控制电气设备开关，这依赖磁性来控制的方式，不但需要经历复杂的流程，难以进行操作，还难以取得较高的控制准确度，并且这种方式还容易因外界多种因素影响而出现降低运转速度的情况，导致效率逐渐降低。针对这种控制方式的问题，相关技术管理人员需要有效优化电气自动化控制中的继电器，尽可能让继电器的工作质量与效率都得到有效提高，使得触点的工作得到正常保障，让故障的发生次数得到有效减少。技术管理人员能够借助PLC技术来有效控制开关量，让各种自动化设备都能够得到促进运转。技术管理人员有效运用PLC技术，能够提高操作人员的操作能力，借助显示器来让操作程序得到呈现，并且可以监察很多元器件，若元器件出现明显故障，系统能够及时发现故障，并且快速地对故障进行处理，这样不会对工作造成非常严重的不良影响，还能够让操作系统产生的工作效率得到进一步提高。举例说相关人员能够借助PLC装置控制技术来对运行中的医疗机械设备进行管理，有效对整个系统进行把控，根据检查的实际速度以及患者的实际情况，来对整个开关控制系统进行良好控制，使得系统的协调性和安全性得到充分保障。

（三）运用在闭环控制中

电气设备存在丰富多样化的开关形式，日常生活中较为多见的有控制箱启动式、技术控制式与手动式等。将PLC技术广泛运用在电气设备自动化控制当中，能够让电气设备开关实现自动化控制。在日常实践中相关人员需要准确地对电气设备进行判断，结合电气设备存在的不同特征，采取不一样的开关控制方式。通过日常实践能够知道，PLC技术具有优良的自动化控制性与精准性，所以有许多医疗设备制造厂家喜欢在多种电气设备当中运用PLC技术。闭环控制当中科学运用PLC技术，具有较强的优势，其不但可以让电气控制系统的高效性与稳定性得到明显提高，还可以让电气设备自动化控制系统的生产质量与获得效果都得到充分的保障。

（四）运用在通信联网方面

PLC技术运用在通信联网方面存在一定优势，在通信联网当中运用PLC技术的基本原理是：下位机选择PLC，上位机、可编程序控制器和PLC同级，且上位机和可编程序控制器都能够和PLC实施通信传输。随着临床医疗检查工作的陆续开展，PLC可以对同级的上位机或是可编程序控制器等通信对象产生的数据信息进行有效的实时采集，通过此来进行有效的自动化信息控制与管理工作。举例说多排螺旋CT能够借助PLC在通信联网当中的优势，研发出短信报警功能，该报警功能的主要流程是：GPRS设置模块定义为FX1N-232-BD板，将模式有效设置为短信透传，波特率参数能够设置为9600N81。当完成基本工作的设置后，FX1N型号的PLC能够正常运行，当受到触发时，PLC串口能够自动发出报警需求，然后对外传递报警数据，数据信息通过DTU转化之后，便可以使得医务人员及时的观察到在检查过程中所出现的异常情况。

（五）运用在故障检测当中

传统控制系统对设备运行进行控制主要是借助电磁阀、压力继电器和行程开关等常规元件，如果这些常规电器元件发生故障，系统则会出现不能立即停机的情况，导致故障引发严重后果。运用PLC技术则能够借助逻辑控制来让故障检测装置得到有效增加，以便在第一时间发现元件故障，在造成严重事故之前就可以先进行停机报警。因为医疗设备在工作循环当中，各个设备都需要一定时间来运行，在对工步工作进行检测的时候，能够在PLC程序当中安装与启动一个计时器，其设定值能够设置成比该动作持续的时间还要多出20%-30%，将多出的时间用来显示、报警或者是自动进行停机。当设备某个工步动作要比规定的时间多很多时，并且已经到达设置的计时器时间，但又还没有进入到下一个工步动作的时候，计时器能够将故障信号发出，以此来有效预防由于某个元件失效而导致设备损坏。相关人员也能够借助PLC逻辑错误来开展故障检测，在设备正常运行的时候，控制系统当中各个输入、输出信号以及中间变量之间具有较好的逻辑关系，当逻辑关系发生异常的时候，设备肯定会发生故障。相关人员能够在程序当中合理编制异常逻辑程序，将异常逻辑关系的状态定义为有效的故障信号，以此来有效控制报警与停机。

四、结束语

随着近些年技术的不断增强，医疗电气设备自动化控制当中运用PLC技术的优势是越来越突出的，PLC技术能够运用在次序控制方面、开关量控制方面、闭环控制方面、故障检测方面中，其能够让系统的稳定性与可靠性都得到显著的提升，使得成本得到有效降低，有利于制造工业的综合效益得到进一步提升。

作者单位：陈广利    山东省东营市垦利区卫生健康局

参  考  文  献

[1]席飞.浅谈PLC技术在电气设备自动化控制中的应用[J].电子测试，2021（22）：22-24.

[2]吴运华.PLC技术在医院电气设备自动化控制中的运用[J].中国医疗器械信息，2021，27（17）：174-176.

[3]曹喜.PLC技术在电气设备自动化控制中的应用研究[J].中国设备工程，2021（16）：209-210.

[4]邓国进.PLC技术在电气设备自动化控制中的应用[J].中国高新科技，2021（15）：41+61.

[5]郭峰.PLC技术在电气设备自动化控制中的应用[J].造纸装备及材料，2021，50（07）：32-33.

[6]杨志友.电气设备自动化控制中应用PLC技术的实践探索[J].现代制造技术与装备，2021，57（06）：198-200.

[7]李海，王慧，肖星辉.浅谈PLC技术在电气设备自动化控制中的应用[J].数字技术与应用，2021，39（06）：7-9.