PLC 技術(shù)在醫(yī)院電氣設(shè)備自動(dòng)化控制中的運(yùn)用

蔡駿飛

（中電新威建設(shè)工程（北京）有限公司，北京 102488）

1 PLC 技術(shù)具有的原理和性能特征

PLC 的工作原理是通過(guò)順序進(jìn)行掃描工作，并且能夠往復(fù)循環(huán)，以此來(lái)進(jìn)行有關(guān)工作。它可以通過(guò)之前設(shè)定的邏輯順序快速地對(duì)輸入接口進(jìn)行掃描，之后通過(guò)編寫程序?qū)呙璧妮斎胫颠M(jìn)行處理，以及能夠?qū)崟r(shí)通過(guò)驅(qū)動(dòng)設(shè)備來(lái)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(yùn)行。PLC 技術(shù)有以下三個(gè)特征：（1）有著非常高的靈感性。PLC 設(shè)備有搭載輔助繼電器，以及它的內(nèi)部不需要連接導(dǎo)線，所以它的繼電器節(jié)點(diǎn)變位基本不需要時(shí)間，不用思考返回值的問(wèn)題，和其他系統(tǒng)相比，反應(yīng)更快。（2）可靠性強(qiáng)。和其他維護(hù)技術(shù)相比，PLC 技術(shù)具有較佳的抗干擾性。這也是PLC 技術(shù)被廣泛應(yīng)用到醫(yī)療電氣設(shè)備的主要原因之一，因?yàn)槟軌蚩垢蓴_，所以可以保證醫(yī)療設(shè)備運(yùn)行時(shí)不會(huì)受到外部的干擾，能夠維護(hù)其穩(wěn)定性。（3）操作便利。因?yàn)镻LC 技術(shù)只需要一些簡(jiǎn)單指令便可以上手操作，簡(jiǎn)單便利[1]。

PLC 控制系統(tǒng)有著非常明顯的優(yōu)點(diǎn)：和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相比，PLC 系統(tǒng)掃描速度快且精準(zhǔn)，就算是處在惡劣環(huán)境中也能很好地適應(yīng)。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)部的控制速度非常快，而且價(jià)格方面也非常占有優(yōu)勢(shì)，當(dāng)前已經(jīng)廣泛應(yīng)用到醫(yī)療設(shè)備自動(dòng)控制領(lǐng)域。

PLC 系統(tǒng)軟件測(cè)試環(huán)境在搭建的時(shí)候具有一定難度。當(dāng)前所采用的測(cè)試方法有以下幾種：（1）通過(guò)全數(shù)字仿真技術(shù)進(jìn)行測(cè)試。通過(guò)I/O 接口來(lái)實(shí)現(xiàn)被測(cè)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(jìn)行測(cè)試，HiL 技術(shù)是通過(guò)使用硬件故障作用到電子控制單元以及被測(cè)系統(tǒng)中所出現(xiàn)故障，以此實(shí)現(xiàn)驗(yàn)證當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)所釋放出的性能。將回路技術(shù)和PLC 之間進(jìn)行有效地結(jié)合，可以把PLC的各類控制信號(hào)直接變成數(shù)學(xué)模型，之后與 I/O 接口結(jié)合變成能夠得到控制的對(duì)象模型，之后把電壓、電磁等硬件通過(guò)非法指令、靶子程序段多個(gè)故障手段來(lái)作為測(cè)試序列運(yùn)行到受控對(duì)象，其故障次數(shù)、平均故障值等指標(biāo)可以對(duì)PLC 控制器進(jìn)行精準(zhǔn)的驗(yàn)證。（3）形式化驗(yàn)證。硬件能夠?qū)Ρ粶y(cè)軟件進(jìn)行非法入侵類型的測(cè)試，這樣能夠更真實(shí)地進(jìn)行驗(yàn)證，在硬件的輔助下搭建仿真測(cè)試環(huán)境，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)各類問(wèn)題的測(cè)試，比如用戶比較關(guān)注的系統(tǒng)功能、系統(tǒng)接口等測(cè)試。但是一般仿真環(huán)境大多數(shù)應(yīng)用于被測(cè)目標(biāo)開發(fā)，有著比較強(qiáng)的專用型，所以無(wú)法在其他類型一樣的被測(cè)軟件上進(jìn)行搭建，其測(cè)試?yán)眯氏鄬?duì)來(lái)說(shuō)是比較低的[2]。

2 醫(yī)療自動(dòng)化系統(tǒng)中運(yùn)用PLC 技術(shù)的意義

2.1 提高醫(yī)療自動(dòng)化系統(tǒng)的可靠性

隨著科技水平的提高，國(guó)內(nèi)醫(yī)療水平也在不斷發(fā)展，其中醫(yī)療自動(dòng)化技術(shù)和以往相比有了很大的提升。當(dāng)前國(guó)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(shù)有著緊密聯(lián)系，PLC 技術(shù)在醫(yī)療設(shè)備電力系統(tǒng)中得到了廣泛的運(yùn)用。PLC 技術(shù)可以實(shí)時(shí)監(jiān)督設(shè)備運(yùn)行的情況，可以確保各項(xiàng)檢查的安全性，能夠提升醫(yī)療設(shè)備使用率。與此同時(shí)，將PLC 技術(shù)應(yīng)用到醫(yī)療自動(dòng)化系統(tǒng)內(nèi)，可以實(shí)時(shí)收集到檢查時(shí)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，以及將這些獲取的數(shù)據(jù)及時(shí)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，方便醫(yī)療工作人員可以第一時(shí)間獲取到精準(zhǔn)數(shù)據(jù)結(jié)果。此外，電子系統(tǒng)信息技術(shù)可以實(shí)時(shí)監(jiān)督醫(yī)療設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中的狀態(tài)，以及可以第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行時(shí)存在的潛在風(fēng)險(xiǎn)，此外還能夠?qū)﹃P(guān)鍵參數(shù)做實(shí)時(shí)監(jiān)控。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)意外的時(shí)候，PLC 技術(shù)的應(yīng)用能夠幫助系統(tǒng)在短時(shí)間內(nèi)找到故障原因以及得到解決對(duì)策，節(jié)省了人力以及物力，提高了企業(yè)經(jīng)濟(jì)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(lǐng)域都已經(jīng)大量運(yùn)用智能化設(shè)備，智能設(shè)備也發(fā)揮出了自身的優(yōu)勢(shì)。在醫(yī)療行業(yè)應(yīng)用如PLC 技術(shù)的智能化設(shè)備，不僅能夠提升其檢查的自動(dòng)化能力，而且還可以提高檢查效率，同時(shí)因?yàn)镻LC 技術(shù)有著比較高的可靠性以及安全性，使醫(yī)療設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中能夠得到安全保障。一般情況下，即便是大型醫(yī)療設(shè)備也只是需要有幾名技術(shù)人員來(lái)進(jìn)行把控。技術(shù)人員可以通過(guò)電氣自動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)備的檢查，以及可以實(shí)時(shí)監(jiān)控各個(gè)檢查環(huán)境的檢查進(jìn)度以及運(yùn)行情況，能夠更加全面、真實(shí)地掌握患者的實(shí)際情況。比如將PLC 技術(shù)應(yīng)用到醫(yī)療檢查的工作中。技術(shù)人員通過(guò)PC 以及PLC 來(lái)對(duì)執(zhí)行器進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，這樣做不僅可以實(shí)時(shí)控制整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，并且能夠在技術(shù)人員不在場(chǎng)的情況下也能正常運(yùn)行，以此很大程度地提升了醫(yī)療檢查的各項(xiàng)工作效率，同時(shí)也極大地便利了系統(tǒng)的維護(hù)工作。除此之外，醫(yī)院在應(yīng)用電子信息時(shí)不需要技術(shù)人員具備較高的技術(shù)水平，對(duì)其要求降低許多，技術(shù)人員只要具備控制系統(tǒng)的能力，以及了解系統(tǒng)問(wèn)題解決對(duì)策就可以了，不需要再獲取其他專業(yè)的技術(shù)內(nèi)容，這樣做能夠很大程度地提升醫(yī)院運(yùn)行效率[4]。

2.3 實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)

PLC 技術(shù)的應(yīng)用能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)醫(yī)療設(shè)備運(yùn)行時(shí)，技術(shù)人員可以通過(guò)應(yīng)用PLC 技術(shù)來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)各項(xiàng)參數(shù)的數(shù)值變化。需要注意的是，安裝電氣自動(dòng)設(shè)備應(yīng)該在醫(yī)療設(shè)備系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)上安裝可控的控制點(diǎn)，從而能夠幫助技術(shù)人員實(shí)時(shí)監(jiān)控。由于電氣自動(dòng)設(shè)備有著一定的特殊性，且安裝相對(duì)比較復(fù)雜，容易受到外部環(huán)境的影響，所以在安裝的時(shí)候，需要參考實(shí)際環(huán)境來(lái)選擇合適的安裝方法。配電設(shè)備應(yīng)該能夠?qū)β蔬M(jìn)行合理計(jì)算，這樣可以確保安全裕度。與此同時(shí)，有關(guān)技術(shù)人員可以使用雙回路來(lái)確保系統(tǒng)能夠順利運(yùn)行，即便系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中突發(fā)停電的緊急情況，也能夠正常運(yùn)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(jì)效益。

3 PLC 技術(shù)在醫(yī)療電氣設(shè)備自動(dòng)化控制中的具體運(yùn)用

3.1 運(yùn)用在次序控制方面

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

3.2 運(yùn)用在開關(guān)量控制方面

開關(guān)控制對(duì)于電氣設(shè)備自動(dòng)化控制而言有著不可小覷的作用，它能夠直接影響電氣設(shè)備工作情況。具體的工作實(shí)踐中，可以用磁性進(jìn)行對(duì)電氣設(shè)備開關(guān)的相關(guān)控制，這種通過(guò)磁性進(jìn)行控制的方法不僅流程非常的復(fù)雜，而且操作起來(lái)也比較有難度，以及其容易被外界諸多因素所干擾，無(wú)法獲取到精準(zhǔn)度比較高的數(shù)值以及運(yùn)轉(zhuǎn)速度會(huì)被嚴(yán)重影響，最終造成運(yùn)轉(zhuǎn)效率降低。為了有效解決這些問(wèn)題，技術(shù)人員應(yīng)該對(duì)電氣自動(dòng)化控制進(jìn)行改善，首先要對(duì)其繼電器進(jìn)行優(yōu)化，通過(guò)有效的措施來(lái)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(shù)人員使用PLC 技術(shù)可以對(duì)開關(guān)量進(jìn)行控制，以及讓自動(dòng)化設(shè)備可以正常運(yùn)轉(zhuǎn)。技術(shù)人員在PLC 技術(shù)的幫助下，不僅能夠提升自身的操作能力，而且還能夠通過(guò)顯示器更加簡(jiǎn)單地掌握操作流程以及相關(guān)程序。PLC 技術(shù)還可以有效監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的多元器件，當(dāng)系統(tǒng)在運(yùn)轉(zhuǎn)中出現(xiàn)故障的時(shí)候，技術(shù)人員可以第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并且可以在短時(shí)間內(nèi)處理好故障問(wèn)題，避免故障對(duì)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(guò)PLC 技術(shù)來(lái)管理醫(yī)療機(jī)械設(shè)備，能夠?qū)ο到y(tǒng)科學(xué)把控，并且可以從系統(tǒng)檢查速度和患者自身的真實(shí)情況，來(lái)有效控制開關(guān)系統(tǒng)，進(jìn)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(yùn)用在閉環(huán)控制中

電氣設(shè)備中有著多種多樣的開關(guān)形式，在我們的生活的實(shí)際應(yīng)用之中，比較常見的是手動(dòng)式開發(fā)、技術(shù)控制式開關(guān)。PLC 技術(shù)的應(yīng)用可以讓之前的傳統(tǒng)的電氣設(shè)備開關(guān)轉(zhuǎn)變成為能夠自動(dòng)化控制的設(shè)備。工作實(shí)踐中，有關(guān)工作人員可以在PLC 技術(shù)的加持下，有效判斷電氣設(shè)備。PLC 技術(shù)有著非常好的控制性，廣受醫(yī)療設(shè)備生產(chǎn)廠商的喜愛，當(dāng)前不少?gòu)S家都把PLC技術(shù)應(yīng)用到電氣設(shè)備生產(chǎn)之中。在閉環(huán)控制中使用PLC 技術(shù)，能夠提高電氣控制系統(tǒng)速度更快運(yùn)轉(zhuǎn)，以及運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)更加穩(wěn)定，還可以提高其生產(chǎn)質(zhì)量以及提高運(yùn)轉(zhuǎn)效率。

3.4 運(yùn)用在通信聯(lián)網(wǎng)方面

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

3.5 運(yùn)用在故障檢測(cè)當(dāng)中

以往傳統(tǒng)系統(tǒng)在開展對(duì)設(shè)備運(yùn)行的控制工作時(shí)一般是采用電磁、行程開關(guān)等元件來(lái)進(jìn)行有效的控制，當(dāng)這些原件出現(xiàn)故障的時(shí)候，系統(tǒng)無(wú)法在第一時(shí)間停止工作，這就造成更嚴(yán)重的系統(tǒng)故障發(fā)生。PLC 技術(shù)的應(yīng)用可以有效解決這一難題，PLC 技術(shù)可以在邏輯控制的幫助下來(lái)增強(qiáng)故障檢測(cè)裝置的性能，以此能夠及時(shí)發(fā)展元件出現(xiàn)故障并且做出報(bào)警的信號(hào)指示，避免系統(tǒng)無(wú)法及時(shí)停機(jī)而出現(xiàn)更嚴(yán)重的事故。由于醫(yī)療系統(tǒng)設(shè)備在運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中，其內(nèi)部設(shè)備沒(méi)有辦法第一時(shí)間及時(shí)運(yùn)行，而是在一定時(shí)間之后進(jìn)行運(yùn)行。想要更好地同步工作，就需要技術(shù)人員安置計(jì)時(shí)器，放在PLC 的程序之中，該計(jì)時(shí)器可以將設(shè)定值設(shè)定的比運(yùn)轉(zhuǎn)持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，這樣多出來(lái)的時(shí)間不僅能夠顯示數(shù)值，而且還可以進(jìn)行報(bào)警以及進(jìn)行自動(dòng)停機(jī)的作用。若設(shè)備的某個(gè)工步工作所需的時(shí)間比規(guī)定的長(zhǎng)，而且也已經(jīng)到了所設(shè)置的計(jì)時(shí)器時(shí)間的時(shí)候，若其沒(méi)有得到下一工步動(dòng)作，這個(gè)時(shí)候計(jì)時(shí)器將會(huì)及時(shí)向外界發(fā)送故障信號(hào)，從而可以起到很好的預(yù)防效果，防止因?yàn)槟硞€(gè)元件出現(xiàn)問(wèn)題而造成設(shè)備都要損壞的可能。此外，工作人員可以通過(guò)PLC 邏輯錯(cuò)誤進(jìn)行故障檢測(cè)。當(dāng)設(shè)備在正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，其內(nèi)部系統(tǒng)各元件有著非常順的邏輯關(guān)系，一旦該邏輯關(guān)系出現(xiàn)問(wèn)題，設(shè)備則同樣會(huì)出現(xiàn)故障。工作人員在出現(xiàn)故障的時(shí)候編制異常邏輯程序，并且把其狀態(tài)作為故障信號(hào)，這樣可以達(dá)到更好的報(bào)警以及系統(tǒng)停機(jī)的狀態(tài)[6]。

4 PLC 技術(shù)在醫(yī)院電氣設(shè)備自動(dòng)化控制中的應(yīng)用前景

跟其他性質(zhì)類型相同的技術(shù)比較，PLC 技術(shù)目前有著大量的研究理論，并且其技術(shù)已經(jīng)成熟，所以對(duì)于醫(yī)院這種對(duì)成本以及可靠度要求都比較嚴(yán)的行業(yè)，其有著其他技術(shù)無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)：可靠、成熟。因此PLC 技術(shù)可以廣泛應(yīng)用到醫(yī)療行業(yè)。從某種角度來(lái)看，PLC 技術(shù)可以成為當(dāng)前自動(dòng)化領(lǐng)域的領(lǐng)頭羊。目前自動(dòng)化控制技術(shù)還尚有研究空間，PLC 技術(shù)如果想要得到更好的優(yōu)化以及完善，就需要不斷提升計(jì)算機(jī)技術(shù)，對(duì)于PLC 技術(shù)而言，計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)其有著重要的影響，在優(yōu)化計(jì)算機(jī)技術(shù)的時(shí)候應(yīng)該重點(diǎn)放在智能化以及信息存儲(chǔ)量方向去進(jìn)行不斷改善。計(jì)算機(jī)技術(shù)不斷升級(jí)，能夠幫助PLC 技術(shù)得到快速發(fā)展，以此可以幫助自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行升級(jí)，使得系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)更加智能化，操作難度降低，進(jìn)一步節(jié)省大量的人力以及物力。相信通過(guò)對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷提高，PLC 技術(shù)在未來(lái)也會(huì)愈加完善，能夠更好地為電氣設(shè)備系統(tǒng)服務(wù)。

5 結(jié)語(yǔ)

PLC 技術(shù)在現(xiàn)在的自動(dòng)化領(lǐng)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(shù)的應(yīng)用不僅可以幫助自動(dòng)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(yīng)用成本。目前PLC 技術(shù)和其他技術(shù)相比，優(yōu)勢(shì)比較明顯，相信在未來(lái)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷提高，PLC 技術(shù)也將愈加完善，得到更好的發(fā)展。