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三、设计过程详实（以自动生化分析仪为例） 自动生化分析仪是用于医院临床检验血液生化指标的复杂仪器。生化分析仪的基本功能是按照各自不同的生化方法要求设定测试参数，然后自动机构取样并按照设定对各样品及同一样品的不同测试加入所需的试剂，按所需特定比例进行稀释。进而分别注入比色杯对反应液进行保温和延时（经稀释后的样品称为反应液），下一步对反应液按照所需编排好的测试方法和时间进行测试，最后计算并储存和打印测试结果。 从而得到生化分析仪对电子系统的软硬件要求,并据此选择PLC的软硬件配置。 1) 硬件要求 120K程序内存 3 AI输入 24 DI输入 16 DO输出，包括2 -PTO，1-PWM输出 2 AO 输出 RS232（及485）串行口 如有必要可以选择2个或更多PLC CPU模块联合控制。 2) 软件功能及内部函数要求 输入高速记数 高速脉冲输出 步进电机脉冲控制模块 PID 控制功能块 自由通讯功能块 基于ST文本的数据处理子程序 多种逻辑和计算结果判断指令。 3)总控制程序，自动机构微电机控制，数据采集及数据计算处理软硬件安排 仪器的PLC控制软件由主控制程序，初始化复位子程序，自动机构动作算法子程序，自动机构运动执行子程序，数据读取控制子程序，及数据计算处理子程序组成。 主控制程序完成各子程序的选择执行以及与人机界面的通讯，为梯形图程序。 初始化复位子程序完成自动机构的回位和数据初始化，为梯形图程序。 自动机构动作算法子程序完成安排自动机构的动作顺序判断，为梯形图程序。 自动机构运动执行子程序驱动自动机构完成要求的动作，为梯形图程序。 数据读取控制子程序执行检测数据的读取和机构为读取数据的配合动作，为梯形图程序。 数据计算处理子程序完成生化分析所需的分析计算，由ST语言编写子程序。 4) 硬件的安排 自动机构的运动和控制(包括比色用不同波长光源的自动选择转换)由高速脉冲输出端口配合普通DO端口选择控制多个微型步进电机来实现，其中机构的运动定位由 DI，高速DI以及AI接受运动和位置反馈信号用以控制步进电机来实现。 恒温槽的温度由AI接收温度传感器，经PLC的PID结合脉宽调制驱动电热元件实现。控制精度最高可达±0.05°C，典型值达到±0.1°C。 数据的读入由前端对数运算放大器接入AI实现。由于PLC可设置数字滤波参数。所以数据采集完全可以保持所需的精度要求。 PLC与人机界面的通讯由PLC的RS232串行口实现，可以采用PLC自身的MODBUS协议，也可以采用PLC提供的自由协议功能块，这样编程更方便。本系统采用自由通讯协议。 四、结论和展望 近年来工控市场上新的PLC品牌不乏高性价比的小型PLC，比如禾川PLC，使其设想成为可能。而且，仪器设计者如果更多采用PLC产品，必将促使PLC制造商不断提高PLC的性能，以及向单板机容合，那样设计人员将有更多便利的设计手段和软硬件可选择。从而缩短新产品的开发周期，增加产品品种，使用户、仪器开发商和PLC生产商都得到好处。 |