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摘要：本文介紹了三菱FX2N可編程序控制器及Ｆ９４０ＧＯＴ－ＬＷＤ觸摸屏控制系統在醫療器械脈動真空滅菌器自動控制中的應用，并介紹了脈動真空滅菌器的基本情況，滅菌的基本過程，系統構成和編程原理。

關鍵詞：可編程序控制器觸摸屏脈動真空滅菌器控制

脈動真空滅菌是國內九十年代中期發展的一種新型滅菌設備，由于采用了脈動真空技術，滅菌效果好，廣泛應用于醫院供應室、手術室、制藥廠及科研部門。基于PLC的控制系統具有運行可靠、操作簡單、維護簡便等特點，隨著觸摸屏的推廣應用，使得其介面越來越人性化和個性化，逐漸成為醫療器械行業滅菌器的主流產品。

湖南某醫療器械公司順應世界電氣發展潮流，用PLC和觸模屏控制系統替代原有的電氣控制系統，經過反復試驗及推廣應用，取得了良好的使用效果，深得用戶滿意。

1．脈動真空滅菌器的基本特點
脈動真空滅菌器是采用飽和蒸汽滅菌的設備。所謂脈動真空，就是首先將滅菌器夾套進蒸汽至額定壓力，然后用真空泵將滅菌器內室抽到一個較高的真空度（脈動下限），再充蒸汽到設定正壓（脈動上限），如此一負一正的過程即為一次脈動循環。經過幾次脈動后，基本抽盡器體內的冷空氣，接著進飽和蒸汽達到不同滅菌物品對應的滅菌溫度，開始累計滅菌計時，計時結束后，抽真空干燥，使滅菌物品達到較好的干燥度，滅菌后可直接使用。從而達到很好的滅菌效果，符合藥品生產GMP規范。

2．控制系統

2.1 控制部分的硬件構成

根據脈動真空滅菌器的控制要求，控制系統采用日本三菱公司的FX2N-16M可編程、F940GOT-LWD觸摸屏、FX2N-2AD模擬量輸入單元、FX0N-8EYR輸出擴展模塊。外圍設備有SP-E4004迅普微型打印機，水環式真空泵，德國寶得公司的氣動角座閥及壓力變送器、一體式溫度變送器、門電機等。

控制系統結構示意圖如下：

圖1 脈動真空滅菌器控制系統輸入輸出結構框圖

主要元件功能：

1）主機FX2N-16MR可編程序控制器是三菱公司FX系列的最高產品。內置8K步的RAM存儲器，輔助繼電器3072點，8000點數據寄存器，100ms、10ms、1ms等256點定時器，256點計數器。基本指令27種，應用指令128種。運算處理速度：本指令0.08μs指令，應用指令1.52～數100μs指令。

2）FX2N-2AD模擬量輸入單元，可以輸入兩路模擬量信號，接受4～20mA電流信號或0～10V電壓信號。

3）F940GOT-LWD為6吋單色觸摸屏，功能強大，操作簡單。

顯示功能：最多可顯示500個用戶制作畫面。除了顯示英文、漢字、數字等外，還能顯示直線、圓、四邊形等簡單圖形。

監示功能：可用數值或條形圖監示并顯示可編程序控制器字元件的設定值或現在值。

程序清單：可在指令清單程序方式下進行程序的讀出寫入監示。

數據采樣功能：在特定周期或起動條件成立時收集指定數據寄存器的當前值，用清單形式或圖表形式顯示、打印采樣數據。

報警功能：可使最多256點的可編程序控制器的連續元件與報警信息對應。

4）FX0N-8EYR為8點繼電器輸出擴展模塊。

5）D50-BGD開關電源為觸摸屏提供24V、打印機提供5V電源。

2.2 控制系統的應用軟件

可編程序控制器的編程軟件為SWOPC-FXGPWIN-C[1]，是一個應用于FX系列可編程控制器的編程軟件，可在WINDOWS介面下運行。可用階梯圖、程序語句來創建順控指令程序，建立注釋數據及設置寄存器數據；該程序可在串行系統中與可編程序控制器進行通迅、文件傳送、操作監控以及各種測試功能。

觸摸屏的編寫軟件為FX-PCS-DUWIN-C[2]，具有字串庫、圖形庫、數據文件、系統設定、項目檢查、蜂鳴器等功能。可給畫面15級加密，讓不同級別的操作者擁有不同權限。

2.3 主要程序編程原理結構框圖如圖2所示。

圖2 脈動真空滅菌器編程原理結構框圖

3．控制程序

為了適應用戶的多種需要，設置了四種工作程序：織物滅菌程序；器械滅菌程序；液體滅菌程序；B－D試驗程序。

3.1 織物滅菌程序

織物滅菌程序適宜用于紡織品、布類、手術包、衛生敷料的消毒滅菌。出廠設定參數為脈動3次、滅菌溫度134℃。程序運行過程：脈動—升溫—滅菌—排汽—干燥—回氣—結束。

3.2 器械滅菌程序

器械滅菌程序適用于金屬類手術器械、工器具、無菌器皿等物品的滅菌。出廠設定參數為脈動2次、滅菌溫度126℃。

3.3 液體滅菌程序

為防止在高溫下因液體沸騰而產生濺溢，液體滅菌程序特地采取了滅菌后緩慢排汽的技術措施，特別適用于非密封裝載的醫用液體消毒滅菌。出廠設定參數為脈動1次、滅菌溫度121℃。

在液體滅菌程序中特設溫度時間控制F0值控制供用戶選擇。

F0值是將被滅菌物品不同受熱溫度折算到與濕熱121℃滅菌時熱效力相當的滅菌時間。F0值的計算對驗證滅菌效果極為有用。在程序中設計每6秒采樣一次，滅菌溫度數據進行浮點運算，計算出F0值。

3.4 B－D試驗程序

B－D試驗是為檢驗本設備滅菌效果而設置的程序。固定參數為滅菌溫度135℃，滅菌3.5分鐘。用于判斷滅菌運行是否正常，是否能進行徹底的滅菌。

3.5 其它功能

1）手動操作畫面：系統為了安裝、調試及維護的需要特設置了手動操作畫面，對應每個執行元件均有一按鍵交替控制，即按一下啟動，再按則停止，且對應指示燈顯示。

2）幫助菜單：在系統畫面中除了產品簡介外，更添加了詳細的操作說明及故障處理介紹，讓用戶直接面對觸摸屏即可對產品有一個全面的了解。

3）數據打印：滅菌完畢后，可以打印滅菌溫度、滅菌壓力、F0值等參數。

4．系統改進后的優點

1）本控制系統將設備的整個工藝流程圖顯示在屏幕上，每個執行元件都有對應指示，介面直觀明了、不易出錯；

2）可在線修改參數、程序，維護方便；

3）設有幫助菜單，使得后續操作培訓更為輕松；

4）控制電路簡潔明了，增強了可靠性。

5）系統有很高的穩定性和抗干擾能力。



參考文獻：

［1］日本三菱電氣株式會社 FX2N、FX2NC編程手冊JY992D87701 (2001.4)。

［2］日本三菱電氣株式會社 GOT-F900系列操作手冊JY992D94701 (2001.11)。



作者簡介：黃坤榮，男，1972年生，講師，主要從事過程裝備、制冷設備的研究與設計工作。

通訊地址：421001 湖南省衡陽市南華大學機械工程學院。