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三、設計過程詳實（以自動生化分析儀為例）
自動生化分析儀是用于醫院臨床檢驗血液生化指標的復雜儀器。生化分析儀的基本功能是按照各自不同的生化方法要求設定測試參數，然后自動機構取樣并按照設定對各樣品及同一樣品的不同測試加入所需的試劑，按所需特定比例進行稀釋。進而分別注入比色杯對反應液進行保溫和延時（經稀釋后的樣品稱為反應液），下一步對反應液按照所需編排好的測試方法和時間進行測試，最后計算并儲存和打印測試結果。?從而得到生化分析儀對電子系統的軟硬件要求,并據此選擇PLC的軟硬件配置。
??????????????????????? 1)??????硬件要求
??????????????????????? 120K程序內存
??????????????????????? 3 AI輸入
??????????????????????? 24 DI輸入
??????????????????????? 16 DO輸出，包括2 -PTO，1-PWM輸出
??????????????????????? 2 AO 輸出
??????????????????????? RS232（及485）串行口
??????????????????????? 如有必要可以選擇2個或更多PLC CPU模塊聯合控制。
??????????????????????? 2)??????? 軟件功能及內部函數要求
??????????????????????? 輸入高速記數，
??????????????????????? 高速脈沖輸出，
??????????????????????? 步進電機脈沖控制模塊
??????????????????????? PID 控制功能塊
??????????????????????? 自由通訊功能塊
??????????????????????? 基于ST文本的數據處理子程序
??????????????????????? 多種邏輯和計算結果判斷指令。
??????????????????????? 3)??? 總控制程序，自動機構微電機控制，數據采集及數據計算處理軟硬件安排
??????????????????????? 儀器的PLC控制軟件由主控制程序，初始化復位子程序，自動機構動作算法子程序，自動機構運動執行子程序，數據讀取控制子程序，及數據計算處理子程序組成。
??????????????????????? 主控制程序完成各子程序的選擇執行以及與人機界面的通訊，為梯形圖程序。
??????????????????????? 初始化復位子程序完成自動機構的回位和數據初始化，為梯形圖程序。
??????????????????????? 自動機構動作算法子程序完成安排自動機構的動作順序判斷，為梯形圖程序。
??????????????????????? 自動機構運動執行子程序驅動自動機構完成要求的動作，為梯形圖程序。
??????????????????????? 數據讀取控制子程序執行檢測數據的讀取和機構為讀取數據的配合動作，為梯形圖程序。
??????????????????????? 數據計算處理子程序完成生化分析所需的分析計算，由ST語言編寫子程序。
??????????????????????? 4)? 硬件的安排
??????????????????????? 自動機構的運動和控制(包括比色用不同波長光源的自動選擇轉換)由高速脈沖輸出端口配合普通DO端口選擇控制多個微型步進電機來實現，其中機構的運動定位由
??????????????????????? DI，高速DI以及AI接受運動和位置反饋信號用以控制步進電機來實現。
??????????????????????? 恒溫槽的溫度由AI接收溫度傳感器，經PLC的PID結合脈寬調制驅動電熱元件實現。控制精度最高可達±0.05°C，典型值達到±0.1°C。
??????????????????????? 數據的讀入由前端對數運算放大器（LOG100）接入AI實現。由于PLC可設置數字濾波參數。所以數據采集完全可以保持所需的精度要求。
??????????????????????? PLC與人機界面的通訊由PLC的RS232串行口實現，可以采用PLC自身的MODBUS協議，也可以采用PLC提供的自由協議功能塊，這樣編程更方便。本系統采用自由通訊協議。
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自動生化分析儀是用于醫院臨床檢驗血液生化指標的復雜儀器。生化分析儀的基本功能是按照各自不同的生化方法要求設定測試參數，然后自動機構取樣并按照設定對各樣品及同一樣品的不同測試加入所需的試劑，按所需特定比例進行稀釋。進而分別注入比色杯對反應液進行保溫和延時（經稀釋后的樣品稱為反應液），下一步對反應液按照所需編排好的測試方法和時間進行測試，最后計算并儲存和打印測試結果。?從而得到生化分析儀對電子系統的軟硬件要求,并據此選擇PLC的軟硬件配置。
??????????????????????? 1)??????硬件要求
??????????????????????? 120K程序內存
??????????????????????? 3 AI輸入
??????????????????????? 24 DI輸入
??????????????????????? 16 DO輸出，包括2 -PTO，1-PWM輸出
??????????????????????? 2 AO 輸出
??????????????????????? RS232（及485）串行口
??????????????????????? 如有必要可以選擇2個或更多PLC CPU模塊聯合控制。
??????????????????????? 2)??????? 軟件功能及內部函數要求
??????????????????????? 輸入高速記數，
??????????????????????? 高速脈沖輸出，
??????????????????????? 步進電機脈沖控制模塊
??????????????????????? PID 控制功能塊
??????????????????????? 自由通訊功能塊
??????????????????????? 基于ST文本的數據處理子程序
??????????????????????? 多種邏輯和計算結果判斷指令。
??????????????????????? 3)??? 總控制程序，自動機構微電機控制，數據采集及數據計算處理軟硬件安排
??????????????????????? 儀器的PLC控制軟件由主控制程序，初始化復位子程序，自動機構動作算法子程序，自動機構運動執行子程序，數據讀取控制子程序，及數據計算處理子程序組成。
??????????????????????? 主控制程序完成各子程序的選擇執行以及與人機界面的通訊，為梯形圖程序。
??????????????????????? 初始化復位子程序完成自動機構的回位和數據初始化，為梯形圖程序。
??????????????????????? 自動機構動作算法子程序完成安排自動機構的動作順序判斷，為梯形圖程序。
??????????????????????? 自動機構運動執行子程序驅動自動機構完成要求的動作，為梯形圖程序。
??????????????????????? 數據讀取控制子程序執行檢測數據的讀取和機構為讀取數據的配合動作，為梯形圖程序。
??????????????????????? 數據計算處理子程序完成生化分析所需的分析計算，由ST語言編寫子程序。
??????????????????????? 4)? 硬件的安排
??????????????????????? 自動機構的運動和控制(包括比色用不同波長光源的自動選擇轉換)由高速脈沖輸出端口配合普通DO端口選擇控制多個微型步進電機來實現，其中機構的運動定位由
??????????????????????? DI，高速DI以及AI接受運動和位置反饋信號用以控制步進電機來實現。
??????????????????????? 恒溫槽的溫度由AI接收溫度傳感器，經PLC的PID結合脈寬調制驅動電熱元件實現。控制精度最高可達±0.05°C，典型值達到±0.1°C。
??????????????????????? 數據的讀入由前端對數運算放大器（LOG100）接入AI實現。由于PLC可設置數字濾波參數。所以數據采集完全可以保持所需的精度要求。
??????????????????????? PLC與人機界面的通訊由PLC的RS232串行口實現，可以采用PLC自身的MODBUS協議，也可以采用PLC提供的自由協議功能塊，這樣編程更方便。本系統采用自由通訊協議。
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四、結論和展望
????????近年來工控市場上新的PLC品牌不乏高性價比的小型PLC，使其設想成為可能。而且，儀器設計者如果更多采用PLC產品，必將促使PLC制造商不斷提高PLC的性能，以及向單板機容合，那樣設計人員將有更多便利的設計手段和軟硬件可選擇。從而縮短新產品的開發周期，增加產品品種，使用戶、儀器開發商和PLC生產商都得到好處。
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??????????????????????? 參考資料：
??????????????????????? 1 Visual Basic 串口通信技術與典型實例? ISBN 7-302-12885-5/TP 8192清華大學出版社
??????????????????????? 2 HOLLiAS LM 系列小型一體化PLC 硬件手冊 2007 01 北京和利時系統工程有限公司
??????????????????????? 3 HOLLiAS LM 系列小型一體化PLC 軟件手冊 2006 01北京和利時系統工程有限公司
??????????????????????? 4 HOLLiAS LM 系列小型一體化PLC 指令及功能塊手冊 2006 01北京和利時系統工程有限公司
??????????????????????? 5 Visual Basic 應用開發完全手冊 明日科技ISBN 7-115-15355-8/TP 5742人民郵電出版社
??????????????????????? 6 Visual C++ 串口通信技術與工程實踐? ISBN 7-115-12344-6/TP4021人民郵電出版社
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工商網監
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