PLC 技术在医院电气设备自动化控制中的探究与应用

许记

（皖南医学院弋矶山医院 安徽省芜湖市 241000）

PLC 技术为可编程逻辑控制器，在此技术应用下的控制系统是根据通信技术、网络技术和计算机技术融合构成的技术设备，被广泛应用到汽车制造领域中。PLC 技术下的控制系统安装比较方便，而且调试精准性比较高，能够有效避免发生繁琐冗长情况，使用范围广泛。在电气自动化设备中使用PLC 技术，能够提高电气自动化管理水平，确保电气自动化设备的稳定运行。在现代医院发展中，也开始应用大量的电气设备，在其运行中也需要实施有效维护。因此加大PLC 技术在医院电气设备自动化控制中的应用，对于电气设备稳定运行具有重要保障作用。

1 PLC技术简述

随着科学技术的快速发展，电子通讯技术也日益成熟。伴随着现代电子计算机技术、通信技术和控制技术研究的深入，可编程的控制器即PLC（Programmable Logic Controller）也开始走进人们的生活之中。

PLC 也称之为可编程逻辑控制器，属于可用于编程的存储器，和继电接触控制、计算机等技术结合，使用PLC 系统，利用系统中的控制器实现程序编程和内部存储的协调、记录和操作等控制。此技术能够保证电气自动化控制的便捷性与可靠性，并且解决电气控制系统耗能量高、运行技术复杂等问题。大体来说，PLC 技术建立的前提是现代自动化控制装置，通过计算机信息处理和网络数据通信的帮助，而实现的自动化控制。当前的PLC 内存单元主要是I/O（Input/Output，输入/输出）模块，其中I/O 模块的作用则根据实际工作需要进行安排，这表明PLC 控制的实质是借人工预先对模块进行设计，而让计算机进行控制运行。 PLC 技术的工作原理为：

（1）输入阶段。此阶段为PLC 系统运行基础，在PLC控制技术使用的过程中，工作人员能够利用可编程逻辑控制扫描，利用扫描方式读取输入状态数据，并且实现数据的存储和记录。在对数据样本进行采样时，在相应单元中存储信息。另外，工作人员要认真掌握各项程序，保证脉冲信号可读取，随时随地都能够精准读入数据信息；

（2）执行阶段。在完成输入采样后，将相应程序启动后实现各指令。在此过程中，可编程控制器对用户程序从上到下的扫描，并且开展大量复杂逻辑运算，运算根据固定路线和顺序开展。结束逻辑运算也说明完成扫描工作，确定是否要执行用户程序处理指令；

（3）输出阶段。此阶段为PLC 控制系统运行中的最后阶段，完成操作为可编程控制器在执行用户程序后的刷新，可编程逻辑控制器自动进入到输出刷新阶段中，实现锁存电路。对数据和信息进行收集，完成其他外设驱动，锁存电路后完成可编程控制器的任务，实现电气化自动控制工作。

随着PLC 技术的不断发展，其应用范围日渐扩展，适应性显著增强，已经能够适应某些复杂的工作环境，且已经由初级、封闭的系统转变为高级、开放式的控制系统，并且随着技术的不断进步，PLC 在自动化控制方面也会更为成熟。PLC 自动控制技术具有较高的安全性、稳定性和可靠性，通过利用该技术，可以有效地避免对外界环境造成负面影响，提高操作的简易性，因此，该技术在现代化工业生产领域中发挥出重要作用。PLC 系统组成如图1 所示，从图1 中可以看出，PLC 系统主要由以下三个部分组成，分别是 电源模块、中央处理器、输出接口，通过利用电源总线，可以将以上三个部分进行有效地连接，然后，根据控制对象的不同，根据PLC 技术应用需求，选用合适的控制设备。

图1：PLC 系统组成

以结构为划分原则，可以将PLC 系统划分为以下两种结构模块：

（1）固定式。固定式PLC 技术 主要由以下三个部分组成，分别是 CPU 板、显示面板和内存块。

（2）模块式。模块式PLC 技术 主要由机架、电源、CPU 三个部分组成，然后，根据一定的规则，将上述两种模块进行科学组装，使其结合为统一整体。如表1 所示。

表1：PLC 结构分类和各自配置

2 PLC技术在医院电气设备自动化控制中的应用价值

2.1 提高处理效率

继电器为PLC 控制系统中的主要构成，电气自动化设备管理水平和PLC 控制系统继电器相关。在医院电气自动化设备中，PLC 控制系统的处理效率比较高。不同于传统控制技术，PLC 继电器不需要导线，在继电器工作过程中，不考虑节点变位时间和返回系数。以此，使数据处理更加的简单、便利，从而提高处理效率。

2.2 提升系统安全性

PLC 控制系统的可靠性和安全性比较高，在医院电气自动化设备中使用能够使设备抗干扰能力得到提高，保证设备能够正常的运行。针对医院电气自动化设备来说，安全性与可靠性为核心因素，只有保证设备可靠、安全，才能够使工作效率和质量得到提高。医院电气自动化设备中的PLC 控制系统具备安全性的特点，虽然设备在复杂环境中工作，PLC 控制系统也能够保证设备安全性，提高企业设备生产效率与质量。

2.3 便于系统操作

将PLC 控制系统应用到医院电气自动化设备中，能够对设备管理水平进行优化，使设备工作质量与效率得到提高。PLC 控制系统能够优化自动化设备，主要是操作简单。在电气自动化设备中，PLC 系统能够传递直接、简单的指令，此指令能够被工作人员所理解，降低工作人员设备操作的难度，使设备运行效率得到提高。另外，PLC 控制系统操作比较方便，不需要专业技术人员操作，降低专业人员成本。

2.4 提高智能化

PLC 技术结合电气自动化控制技术，能够提升电气设备反应效率与反应速度，提高电气设备智能化水平。通过实际应用过程分析，PLC 技术能够利用系统软件实现系统控制。在此过程中，CPU 属于PLC 技术核心，对系统数据处理判断进行控制。比如，将PLC 技术应用到中央空调中，空调以环境变化对室内温度进行调节。以此表示，PLC 技术使电气设备自身性能得到提高，使电气设备在良好环境中运行。

3 PLC技术在医院电气设备自动化控制中的应用方向

目前，PLC 技术在各行业的应用已经较为广泛，且基本趋于完善。医院存在有较多电气设备种类，加大PLC 技术在电气设备自动化控制中的应用，有助于提升医院的市场竞争力。PLC 技术在医院电气设备自动化控制中的应用流程基本为：将电气设备的运行参数设定在PLC 控制器上，之后在PWSSOOW人机界面显示屏上会将已设定参数显示出来，若在电气设备运行中发现某设备出现故障，显示屏也就会迅速将故障信息发送到PLC 控制器，输出信息，随后继电器、接触器、电磁阀指示灯以及变频器等相关设备在接到指令后运行，并将维修提示信息发送给工作人员。当前PLC 技术在医院电气设备中的应用方向主要为：

3.1 PLC技术在顺序控制中的应用

当前有部分医院在电气设备控制中采用的是继电器控制系统，这一系统在应用中非常容易出现各种问题，影响设备的控制效果。PLC 技术在电气设备控制中的应用，能够有效弥补传统继电器控制系统的应用不足，在PLC 技术的应用下技术人员能够完成较为完整的顺序控制系统编程设计，有效结合医院电气设备自动化控制需求，也就能够在控制系统只针对设备运行顺序结合需求再次设定，对PLC 顺序控制系统再次启动后，也就可以依照重新设定的顺序控制系统，将各电气设备运行起来，也能够采用不同信号实现对相关电气设备的运行控制，有助于有效确保医院各种复杂电气设备可以依照既定顺序运行。但是目前大部分医院对于PLC 技术的应用，仅将其作为是顺序控制器，为能够进一步发挥PLC 技术的应用价值，应该继续深入挖掘PLC 技术的使用深度，一方面提升各电气设备的运行规范性，另一方面也有助于节约人力和财力，有效节约医院经济成本。

3.2 PLC在开关量和闭环控制中的应用

PLC 技术也能够实现对医院电气设备运行的开关量控制，通过分析PLC 技术应用原理发现其能够有效应用在可编程储存器中。因此技术人员在进行可编程储存器选择的时候，必须要非常重视PLC 技术的应用，以此保障虚拟继电器的形成。PLC 技术在电气设备自动化控制中的应用，能够有效应用虚拟继电器，由此也就可以替代机械继电器。通常机械继电器在应用中，对于某项执行任务所需响应时间比较长，通过PLC 技术的应用，也就可以忽略电气设备操作中的响应时间。因此，PLC 技术在开关量控制中的应用，非常具备可行性，可以有效优化设备运行操作中的相关问题，例如在继电器运行中，能够实现对其响应不及时问题的有效改善，进而显著提升运行效率。另外PLC 技术也能够在闭环控制中应用，依照实际需求进行分析发现这一技术可以有效控制调节器的运行情况，也能够及时测量调节器转速问题，有效确保调节器的高效稳定运行。PLC 技术在闭环控制中的应用，可以通过可编程控制系统实现对动力泵的启动，依照实际运行时间需求，进一步进行主用泵或备用泵选择，为动力泵的运行科学性和合理性奠定基础。在实际运行过程中，也可以是依照实际需求将开关调节模式转换成手动模式。然而在这一应用中要重视PLC 技术和传统控制方式的结合应用，以此为PLC 系统的正常运行提供保障。

3.3 PLC技术在通信联网中的应用

在我国现代社会经济迅速发展环境下，也促进了科学技术的发展，进而提升了医院的信息化水平。在此情况下对于医院的各个电气设备自动化控制工作要求也在不断提升，实际在PLC 技术的应用下，技术人员能够有效检测分析各个电气设备的运行情况，也可以将相关设备控制信息技术技术分享出去。在网络技术广泛应用基础上，通信联网中PLC技术也具有重要的应用价值，同时也进一步促进了PLC 技术的广泛发展以及应用。通信联网中PLC 技术的应用，主要是将PLC 作为下位机存在，将其同级相关上位机进行沟通和交流，也就可以有效实现信息互通。在医院内部，不同科室之间具有非常繁杂的信息沟通也非常重要，因此可以通过PLC 技术的应用，及时准确的采集相关信息，并进行信息安全传输，一方面可以显著提升医院自动化控制水平，另一方面也有助于进一步提升医院信息管理质量。

4 PLC技术在医院电气设备自动化控制中的具体应用

4.1 医院洁净手术室净化空调自动控制系统

在医院的洁净手术室中，净化空调发挥着重要的作用。净化空调设置的主要目的是确保手术室空气的洁净、室温、湿度等适应手术要求，同时要保证室内的压力处于正压情况，以辅助手术进行，空调中的净化部件可以有效隔离污染等，以防止术后的感染，同时也给手术的进行提供了相对舒适的空间，缓解医护人员的疲劳。

就净化空调的自动化控制组成来看，其控制系统主要包括了工控机（Industrial Personal Computer，IPCH）、可编程控制器（PLC）及现场总线三个部分，通过这三部分的相辅相成，以完成空调系统的自动控制操作。其中净化空调自动控制系统的结构：上位机工控机、风机机组、室内传感器和执行设备等组成了控制系统，其中上位机是最为关键的设备，接现场总线，上位机和其他系统构成相连接，实现操作指令的传输。室内的传感器可以捕捉现场的各种数据，并通过总线传输至上位机，显示器显示传输的数据。根据数据，上位机下达具体的操作指令，对现场风机进行调控，实现净化空调的自动控制。

4.2 医院输液室输液药水配送系统

在医院中常常要进行各种静脉注射工作，但因为医护人员和设备数量的限制，进行静脉注射有时候也会非常紧张，因此实现输液药水的自动化配送显得尤为必要。

而就输液药水自动化控制来看，其要满足下面几点基本要求：

（1）整个控制系统的启、停操作必须严格把控，严禁出现按动开关时药液传送的延迟；

（2）控制系统的应答需要有较高的命令分辨能力，能够有效识别是从哪里发来的指令；

（3）在设备运行过程中，一旦行程开关和传送电机的继电器发生问题时，要保证设备的立即停止运转，以避免安全事故的发生。

通过试点医院了解到，在应用输液药水配送系统后，护士因为不需要承担药水的取送等操作，其工作量明显减少，效率显著提升。接受治疗的患者方面，其焦躁情绪也得到大大缓解，减少了同医护人员的矛盾。总之，输液药水自动配送系统的引入，有效提升了医院的就诊环境，具有较好的实践意义。

4.3 医院应急发电机组控制系统

医院作为特殊单位，一旦出现停电，则很容易引发重大的医疗事故，因此医院往往会设置专门的发电机组以应对不时之需。一般来说，医院的应急发电机组使用的是继电器逻辑控制系统，随着时代发展，这种控制系统逐渐不能适应当前的需求，为了进一步提升应急供电系统的稳定和可靠性，有必要采用PLC 自动化控制系统来实现发电机组的换代。

我们来分析应急发电机组PLC 控制系统的构成和操作，就此系统来说，控制系统要负责启动、安全保护及停止三个基本的操作控制，具体来看：

4.3.1 启动控制程序

发电机组的PLC 启动分为手动启动、自动启动和模拟启动三种，且每一种启动都可以进行三次重复的启动。

4.3.2 安全保护控制程序

为了确保发电机组自动化控制的可靠性，控制程序中另外设置了安全保护程序，该程序的主要作用在于捕捉具体传感器传输至输入点的预警信号，之后程序自动发出报警信息，其中报警信息按照事类的严重程度分为两种，对于不会立即发生事故的故障，软件会进行声光报警以提醒操作人员采取行动，而对于可能会发生危险事故的故障，软件会在提醒操作人员基础上，采取自动停机操作，当故障解决后方可再度开启系统。

4.3.3 停机控制程序

就应急发电机组来看，如果发生启动故障、主电路供电正常等情况时，需要发电机的及时停机。具体来说，当应急发电机启动不良时，停机控制程序要监测发电机的启动情况，如果指令下达后，发电机仍然停机超过5 秒，那么要进行停机恢复，持续5 秒，以配合下一次的启动操作；如果系统启动故障仍然存在，应当立即停机，并通知维修人员。当主电路恢复供电后，程序要确定供电情况是否稳定，之后采取分闸控制的方式，并有序进行停机操作。

4.4 PLC技术在中药配药系统中的应用

在医院规模逐渐扩大过程中，中药配药系统中也开始逐渐应用PLC 技术，特别是在中药颗粒自动化高速配药过程中应用更加普遍。在现代快节奏生活环境下患者的诊疗需求也在不断提高，希望能够在第一时间拿到药物，减少自身的等待时间，在此情况想要最大化减少医患矛盾，可以在PLC技术的应用下，完成中药颗粒自动化高速配药系统设计，在其投入运行后，医院完成诊断并开出处方后，也就会将其同步到配药系统，患者缴费后系统也就会依照处方中药物种类，再次对其药罐进行排序，完成配药后摆放在排架上，并进行条形码扫描确保没有异常后，也就会启动配药系统。在系统运行后，借助于PLC 主界面，能够查看不同电气设备的运行情况和手动控制按钮情况，同时在用户参数设置界面上能够全部显示相关设备的运行参数及其速度等等，工作人员针对系统运行过程可以借助于检测监控界面对其实施监测，一旦发现异常可以及时发出预警，并将其所检测信息采用表格形式进行显示，便于进行设备检修以及维护。

5 结语

在科学技术迅速发展及其专业深入研究进程中，我国已经拥有广泛的PLC 技术应用研究文献以及人才，可以进一步促进PLC 技术的普遍应用，扩大其应用范围。医院拥有较多的电气设备，为确保自身稳定运转需要大量的资金保障。若可以有效加大PLC技术在电气设备自动化控制上的应用，不但可以有效降低设备运行成本，也能够提升设备运行效率。上文，我们针对PLC 自动化控制技术，对该技术在医院电气设备控制中的应用情况进行了介绍和分析。我们最终认为，PLC 技术是当前自动化控制领域内相对成熟且稳定的技术，由于本身较好的适应性，在医院中得到应用是可能的，且在医院治疗环境的提升方面也发挥了积极作用。但需要注意的是，医院毕竟属于特殊的机构，因此在医院中投入PLC 设备在可靠性和安全性方面更要有充分的保障，以满足医院工作的需求。与之同时在计算机技术的应用下，可以进一步提高PLC 智能化水平，降低人为操作风险，提高数据处理速度，加大相关数据的存储量，对于医院的电气设备运行来讲更能够提升其运行效率。所以对于医院来讲也需要进一步加大对计算机人才的培养和招聘，提升这些人才的综合素养，为计算机应用提供保障，进而有效保障医院电气设备自动化控制中的PLC 技术应用有效性，充分发挥PLC 技术的应用价值，为医院的长期稳定发展提供有效保障。