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医院病房监控系统中触摸屏的应用

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国家职业资格全国统一鉴定

维修电工论文
(国家职业资格二级)

论文题目:

医院病房监控系统中触摸屏的应用



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身份证号: 准考证号: 所在省市: 所以单位: 江苏省淮安市 淮安市第四人民医院

医院病房监控系统中触摸屏的应用
王伟 淮安市第四人民医院 摘要:本文针对医院病房中,对温度、湿度以及光照要求高的情况,阐述 采用欧姆龙 NS 型触摸屏做上位机,智能化系列仪表做采集数据和控制输 出。实现了对空调机组、冷水机组以及各个病房的温度、湿度和各个开关 量的实时采集和显示。 关键词:NS 型触摸屏 一、引言 医院是人员成分非常复杂的公共场所,综合考虑医院本身的特点,随 着计算机技术及网络技术的迅猛发展,世界掀起一股强大的数字化、网络 化浪潮,医院病房监控系统主要是对病房的温、湿度及灯光等环境进行监 控。现代化医院是我国现代医疗发展的新趋势,现代化医院系统是医院业 务软件、数字化医疗设备、自动化控制系统所组成的三位一体的综合信息 系统,现代化医院工程有助于医院实现资源整合、流程优化,降低运行成 本,提高服务质量、工作效率和管理水平。起初各种微计算机病房监控系 统一般采用专用器件,形成一个独立系统,不提供与外部系统的接口,不 能进行自动监控和调节。 随着工控技术的迅速发展和应用, 医院病房监控系统开始引入了触摸 屏与 PLC 技术,利用分布在各个病房的现场仪器设备实现对病房温度、湿 度和光照参数作实时数据采集, 通过触摸屏和 PLC 等现代化设备实现自动 控制与调节的功能。本文阐述采用欧姆龙 NS 型触摸屏做上位机,智能化 系列仪表做采集数据和控制输出。实现了对空调机组、冷水机组以及各个 病房的温度、湿度和各个开关量的实时采集和显示。 二、欧姆龙触摸屏简介 1、欧姆龙触摸屏型号与规格 欧姆龙触摸屏包括 NT、NTZ、NS 系列三种类型。 ⑴NT 触摸屏 NT 系列触摸屏采用 32 位 RISC 芯片,能够更加快速地用内存单元实 现现场画面传送,它包括 NT631/NT31/NT20 等几种规格。图 1 为 NT 系列 触摸屏的外观。 医院监控系统 应用

NT 系列触摸屏能用多色显示图形,更方便地观察几个数据;它具有弹 出窗口功能。可以更有效地利用画面;它具有报警功能,能即时掌握错误 内容,改善设备运行状况。

图1 ⑵NTZ 触摸屏

NT 系列触摸屏的外观

NTZ 系列触摸屏是一款多功能单色触摸屏,它支持多厂家的 PLC,可 在线或离线模拟。NTZ 触摸屏提供了 USB 接口来连接计算机,以便高速上 载/下载程序;它具有两个串行通信接口,可以独立使用不同通信协议。 它还具有强大的宏功能,实现方便的编程和丰富的通信。图 2 为 NTZ 系列触摸屏的外观。

图2 ⑶NS 触摸屏

NTZ 系列触摸屏的外观

NS 系列触摸屏是欧姆龙公司推出的新一代触摸屏,它在很多方面都 进行了改进。以 NS10 为例,它的有效显示区域尺寸是 10.4 英寸,显示材 料 TFT,256 色,画面数据容量为 60MB,支持存储卡、PLC 梯形图监控、 支持四路视频输入,能接入 ControllerLink 网络。 NS 触摸屏主要型号有:NS5、NS8、NS10 和 NS12 等。图 3 为其外观。

图3 2、组态软件

NS 系列触摸屏的外观

根据相应的触摸屏型号,欧姆龙公司都有相应的组态软件 Designer, 它能方便快捷地制作各种画面元素;它自带图像库,可同时打开两个支持 软件进行库元素的剪切和复制; 自带中文系统程序, 支持中文输入和显示。 Designer 组态软件以单元创建所有数据,如屏幕数据和设置文件, 统称为项目,如图 4 所示。在欧姆龙触摸屏中,每个屏幕都分配有一个屏 幕编号,在每个项目中最多可以创建 4000 个屏幕;在标准屏幕上层叠显 示的屏幕是页,在两个以上屏幕同时显示同一个图像时,页非常有用,在

每个项目中最多可以创建 10 页。 Designer 软件具有丰富多彩的图表功能,可以记录长时期数据的趋 势图和可重叠显示的折线图功能, 这样, 各种工艺流程的动作便一目了然, 更容易看明白。在趋势图功能设定画面中,只需在“定期保存记录”中进 行确认,不用编程即可自动保存记录,如图 5 所示。

图4

Designer 组态软件

图5

趋势图功能

3、软件系统在医院病房监控系统的主要功能 温度、湿度的实时显示;在自动控制情况下用户可设定温湿度的给定 值;在触摸屏上用户可以做以下操作:温湿度控制方式的切换;空调机组

风机转换;冷水机组、排风机、风机的启停;调光亮度控制;病房指示灯 的开关。可以观察到各个设备的工作状态。 三、医院病房监控系统 1、医院病房监控系统的要求 在医院病房中,对温度、湿度以及光照的要求相当高,所以在医院的 空调系统中加入了温、湿度监控系统。该系统实现了对空调机组、冷水机 组、 辅助房间以及各个病房的温度、 湿度和各个开关量的实时采集和显示, 并要做到以下几点。 ⑴温度湿度控制自动/手动切换功能; ⑵风机运行/备用切换控制; ⑶病人入住消毒相互连锁控制:停止、准备、自净、入住; ⑷病房灯光远程调整; ⑸病房漏电报警功能; 2、医院病房监控系统的组成 根据上述要求采用图 6 所示的控制线路。

图6

医院监控系统

从图 6 中可知, 欧姆龙 NS 触摸屏 PC 负责工业现场连接的所有仪表进 行全方位的监控、数据采集和各项事务的处理。 四、触摸屏画面组态与 PLC 控制 1、画面组态 触摸屏在医院病房监控系统中主要有三个画面,即主画面、PID 控制 和故障报警。 ⑴主画面(如图 7 所示)

图7

监控系统主画面

主画面的主要功能是可以观察各个设备的工作状态并进行相应的设 置,具体包括温度、湿度的实时显示;在自动控制情况下用户可以设定温 度、 湿度的给定值; 在触摸屏上用户可以进行温度、 湿度控制方式的切换; 空调机组风机转换;冷水机组、排风机、风机的启/停控制;调光电路亮 度控制;病房指示灯的开关。 ⑵PID 设置 PID 设置主要是为了保证温度控制而进行的 KP/KI/KD 等参数的设定。 为了确保 PID 控制的完整性,在画面中,还可以对设置的参数进行实时模 拟控制,并以曲线图的形式显示出来,如图 8 所示。

图8 ⑶故障报警

曲线图

医院监控系统对于温度特别敏感, 因此如果出现温度失控就必须立刻 作出反应,并在故障报警画面进行提示。对于温度报警,触摸屏采用了宏 语言。假如定位灯$B1 为报警时亮,指轮开关$W1 为显示报警信息,现 在需要对温度超过 35℃进行报警,其步骤如下。 该设置为扩展功能,需要选择 Display Expansion Tabs ,主菜单中 就会出现 Macro,单击 Macro,选择 When Numeral 后,单击 Edit Macro 后,

便可以写入如下代码: if($W1>=35) $B1=1 $B2=1 else $B1=0 $B2=0 endif 2、PLC 控制部分 PLC 控制部分包括调光电路、温控电路和其他开关量控制。其中调光 部分较为复杂,现说明如下。 对于调光电路一般采用晶闸管控制,具有可靠的性能、稳定的电压输 出、较宽的电压调节范围等诸多优点。晶闸管整流电路能安全可靠运行的 首要条件是触发电路的可靠触发,目前国内较多采用 TCA785 组成的模拟 触发电路和单片机组成的数字式触发电路。数字式触发电路触发效果好, 但触发板本身适应电网电压波动的能力较差,时常出现烧毁元器件的现 象,且造价较高;模拟式触发电路容易受电网中各种因素影响,触发效果 差一些, 脉冲放大器容易发热, 触发功率低, 影响了模拟式触发板的应用。 因此该监控系统就采用 PWM 脉冲输出来进行调光, 晶闸管控制灯的亮度的 原理图如图 9 所示。 *位灯关 *报警关 *报警值大于等于 35 *位灯开 *报警开

图9

灯光亮度控制电路原理图

五、触摸屏与温控器的通信

NS 触摸屏和温控器通过串行口通信在库中调用 SAP 有两种选择,即 NS-Direct 和 Serial 方式。选择 NS-Direct 的控件,是指 NS 通过串行口 直接连接温控器,此时 NS 通过串行口的通信方式设成 Temp controller。 NS 串行口通过 PLC 连接温控器,在 SPA 应选择 Serial 控件,此时 NS 串 行口通信方式是 NTLINK,PLC 需要用有串行口网关的单元,串口的协议设 成 Serialgate。 以下是 NS-Direct 通过串行口和温控器 E5EZ 进行 SAP 通信,图 10 为温控器通信硬件接线。

图 10 1、触摸屏画面制作

温控器通信硬件连接

根据画面功能的需要,在 CX-DESIGNER 在选择工具栏“工具-库”中 的“SAP-Smart Active Parts_E”内对应的图形库,放入画面编辑区中, 如图 11 所示。同时,触摸屏侧需设置与温控器一致的通信格式,目标单 元号设置为对应的温控器单元号。

图 11

温控器组态画面

2、E5EZ 温控器设置 进入 E5EZ 温控器设置菜单,设置通信参数:9600kbps,7,2,E。设 置 E5EZ 单元号为 1。 3、接线 图 12 为 E5EZ 温控器的接线图。需要注意的是:当 E5EZ 中安装用于通 信的可选通信单元 E53-AZ01 时, 将通信电缆连接到 12、 13、 14 号端子上; 当采用 485 方式通信时,外接转换单元 CJ1W-CIF11,并将信号接至 12、 13 号端子。

图 12 六、总结

E5EZ 温度控制器接线图

触摸屏在医院病房监控系统中完美地实现了控制与显示的结合。 通过 显示可以明显看到各个病房的空调设备的运行状态,并能实时设定温度、 灯光亮度及其他动作,极大地方便了操作者,省去了数量繁多的各种功能 的按钮,使控制盘的功能操作简洁方便。同时触摸屏能够在设备异常时显 示出故障点及应急解决方法,也为设备维护人员提供了详细的解决方案。
参考文献: [1]杨步刚.触摸屏与 PLC 控制系统设计方案[M].机械工业出版社.2013.8 [2] 李文军 . 触摸屏在 CC-Link 现场总线控制系统中的应用 . 自动化与信息工 程.2014.05 期 [3]丁盱淮.现代控制系统设计与实施方案[M].清华大学出版社.2012.10 [4]欧姆龙自动化(中国)公司.E5EZ 温度控制器操作手册 [5]欧姆龙自动化(中国)公司.NS 触摸屏使用手册


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