手术床测试系统的控制
目录
引言 1
一、电动手术床的结构和工作原理 2
（一）电动手术床的主要结构 2
（二）工作原理 2
二、电动手术床的安装及调试 2
（一）安装手术台 2
（二）手术台检测 3
三、手术床调试系统的测试 3
（一）检测系统元件 3
（二）检测控制电路 3
四、控制电路的设计 3
（一）工作电源电路设计 4
（二）油压泵和油液流向控制设计 5
五、手术床测试系统 5
（一）参数测试 5
（二）检测分析 12
（三）设备调试 16
总结 18
致谢 19
参考文献 20
引言
手术床是当代医学的进步，是医生治病的好帮手。它在为病人提供更好的治疗时，也为医生带来很多方便。手术床有电动和液压两类，本文将对电动手术床进行介绍。
对于手术床的研究随着社会的发展和科技的提高越来越专业化。相比国内，国外的手术床技术已然十分成熟。我们的所有零件都是从国外引进的，这样就会大大浪费时间和成本，为此，我们公司决定了将零件在国内制造，逐步国产化。研发部门也特地开发了手术床测试系统对手术床的各个功能进行检测。
一、电动手术床的结构和工作原理
（一）电动手术床的主要结构
图1-1手术床模型
如图1-1，电动手术床主要是由支撑部分、传动部分、控制部分以及配件四部分组成。
支撑部分又有三部分：台面，升降柱，底座，台面由多块功能各异的支撑板组成，而底座通常是脚轮和刹车锁定装置两类。
传动部分可按原理分为液压、机械和气动传动这三种形式。其中液压传动通常由油缸、油泵、油压筒等组成；而机械传动通常为电机、涡轮蜗杆和齿轮等零部件组成；气动通常指的是自锁式气弹簧。
控制部分包括控制手柄、控制面板、脚踏控制器等。
（二）工作原理
电动手术台的动力是电动液压，控制结构大多是由控制开关、调速阀和电磁阀组成的。依靠电动液压齿轮泵向外提供动力源，以此来控制各
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
部分可按原理分为液压、机械和气动传动这三种形式。其中液压传动通常由油缸、油泵、油压筒等组成；而机械传动通常为电机、涡轮蜗杆和齿轮等零部件组成；气动通常指的是自锁式气弹簧。
控制部分包括控制手柄、控制面板、脚踏控制器等。
（二）工作原理
电动手术台的动力是电动液压，控制结构大多是由控制开关、调速阀和电磁阀组成的。依靠电动液压齿轮泵向外提供动力源，以此来控制各个油缸的往返动作；而对手术床的位置（升降，左右倾，固定等）的调整是依靠手柄来完成的。
二、电动手术床的安装及调试
（一）安装手术台
1.头板的安装：按照电动手术床的结构示意图，将背板颈部位置下边的两颗梅花旋钮拧松至一定的位置，先将头板的两个固定柱插入背板孔内，再拧紧背板颈部位置下边的两颗梅花旋钮，然后，根据手术需要调节头板的角度。
2.臂托和腿托的安装：按电动手术台的结构示意图，在臂托和腿托的部位，先松开相应的锁止器上的梅花旋钮，再将臂托和腿托的插杆插入相应锁止器孔内，根据手术需要调整高度，然后可靠锁紧。
3.肩卡、腰卡和麻醉架及其他附件的安装：根据他们的位置，参照臂托和腿托的安装进行。
4.以电动推杆作动力的调试：根据手术所需姿势，以手持操作器控制调节电动升降和各部位的折转，按手持操作器所标的指示，点按即可达到最佳姿势状态，松开手持操作器即自行锁止。
5.以气动弹簧作动力的调试：在相应的气动折转部件的底部安装有气动折转装置，要使部件达到所需角度，在自锁型气弹簧的活塞杆端部有一个针阀，使用专门安装的把手（在底部）打开它即可自由对弹簧调节位置，这样就能完成手术床的各种动作；当松开针阀，弹簧能够自动锁定在当前的位置并具有强大的自锁能力，这样就能够实现支撑病人的作用。
（二）手术台检测
1.对如下性能进行检测：运行参数，动作平稳性，台面摆动量，装卸方便性，控制器按键功能，噪声等等。
2.安全要求：漏电流，电介质强度，保护接地阻抗（如适用），配件的支撑力（如适用），固定力（如适用）及床体间锁定和停止的可靠性。
三、手术床调试系统的测试
（一）检测系统元件
手术床在安装完成之后，我们首先要考虑所有的元件的工作状态是否良好以及每个独立的分支是否发挥了其作用和功能。因此，先要对所有的元件进行检测，这个检测是依据元件的自身功能及特性来进行的，我们会对每个元件的功能和特性进行检测，若通过检测，就代表这个元件是符合规定的，要是不通过检测，我们会分析其失败的原因并结合它的工作情况进行解决。
（二）检测控制电路
1.该测试系统所用的PLC是欧姆龙CP1H-XA40DT-X 型,触摸屏是维纶的MT6050iH多功能彩色触摸屏。
2.欧姆龙的这台 PLC 有16个输入点和8个输出点，其中输入点负责输入各个限位开关和接近传感器的信号，而输出点负责控制24V的直流电机进行正反转的继电器的检测。此外，这台PLC设备 还有6个模拟量的输入点，这些输入点是用来检测电机的电流信号的，每个输入点的分辨率是12000。考虑到有4个检测电路，因而增加了一个新的模拟量输入扩展模块（有4个模拟量输入点，每个输入点分辨率为6000），主要是用于检测双轴角度传感器的信号。除此之外，这台PLC设备需要与触摸屏通讯，我们运用了RS232串口完成这一操作，由此可将PLC中各寄存器的状态通过触摸屏显示。
3.PLC 的输入点与机械式限位开关和电感式接近传感器相连，主要用来起到对各个部件的限位功能。输出点与许多个同电机相连的继电器相连，可以对电机的正反转进行调控。
4.此外，本次测试所用的传感器需要经过几万次的模拟运行测试，通过这些测试检测出满足要求的传感器。测试中会把传感器的信号做成指示灯显示在触摸屏上，用于更好的监视这些传感器的状态。
四、控制电路的设计
控制电路主要分为工作电源电路和油液流向控制与执行电路两部分。
（一）工作电源电路设计
图4-1工作电源电路图
由于电动手术床工作时油压泵、电磁阀和控制电路电流和电压的不同，故对其电路设计分别研究。此次设计中的电磁阀和油压泵都是电感性元件，故应该增大它们的工作电压。油压泵的工作电压为24Vdc，电流为5A左右；电磁阀的工作电压是24Vdc，其工作电流为1A/个；控制电路有12Vdc和5Vdc两类，电流大小是1A。因此在设计时采用两个36Vdc的电压，它们的输入工作电压在固定范围内可变。将24Vdc的转换电压作为油压泵的工作电
引言 1
一、电动手术床的结构和工作原理 2
（一）电动手术床的主要结构 2
（二）工作原理 2
二、电动手术床的安装及调试 2
（一）安装手术台 2
（二）手术台检测 3
三、手术床调试系统的测试 3
（一）检测系统元件 3
（二）检测控制电路 3
四、控制电路的设计 3
（一）工作电源电路设计 4
（二）油压泵和油液流向控制设计 5
五、手术床测试系统 5
（一）参数测试 5
（二）检测分析 12
（三）设备调试 16
总结 18
致谢 19
参考文献 20
引言
手术床是当代医学的进步，是医生治病的好帮手。它在为病人提供更好的治疗时，也为医生带来很多方便。手术床有电动和液压两类，本文将对电动手术床进行介绍。
对于手术床的研究随着社会的发展和科技的提高越来越专业化。相比国内，国外的手术床技术已然十分成熟。我们的所有零件都是从国外引进的，这样就会大大浪费时间和成本，为此，我们公司决定了将零件在国内制造，逐步国产化。研发部门也特地开发了手术床测试系统对手术床的各个功能进行检测。
一、电动手术床的结构和工作原理
（一）电动手术床的主要结构
图1-1手术床模型
如图1-1，电动手术床主要是由支撑部分、传动部分、控制部分以及配件四部分组成。
支撑部分又有三部分：台面，升降柱，底座，台面由多块功能各异的支撑板组成，而底座通常是脚轮和刹车锁定装置两类。
传动部分可按原理分为液压、机械和气动传动这三种形式。其中液压传动通常由油缸、油泵、油压筒等组成；而机械传动通常为电机、涡轮蜗杆和齿轮等零部件组成；气动通常指的是自锁式气弹簧。
控制部分包括控制手柄、控制面板、脚踏控制器等。
（二）工作原理
电动手术台的动力是电动液压，控制结构大多是由控制开关、调速阀和电磁阀组成的。依靠电动液压齿轮泵向外提供动力源，以此来控制各
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
部分可按原理分为液压、机械和气动传动这三种形式。其中液压传动通常由油缸、油泵、油压筒等组成；而机械传动通常为电机、涡轮蜗杆和齿轮等零部件组成；气动通常指的是自锁式气弹簧。
控制部分包括控制手柄、控制面板、脚踏控制器等。
（二）工作原理
电动手术台的动力是电动液压，控制结构大多是由控制开关、调速阀和电磁阀组成的。依靠电动液压齿轮泵向外提供动力源，以此来控制各个油缸的往返动作；而对手术床的位置（升降，左右倾，固定等）的调整是依靠手柄来完成的。
二、电动手术床的安装及调试
（一）安装手术台
1.头板的安装：按照电动手术床的结构示意图，将背板颈部位置下边的两颗梅花旋钮拧松至一定的位置，先将头板的两个固定柱插入背板孔内，再拧紧背板颈部位置下边的两颗梅花旋钮，然后，根据手术需要调节头板的角度。
2.臂托和腿托的安装：按电动手术台的结构示意图，在臂托和腿托的部位，先松开相应的锁止器上的梅花旋钮，再将臂托和腿托的插杆插入相应锁止器孔内，根据手术需要调整高度，然后可靠锁紧。
3.肩卡、腰卡和麻醉架及其他附件的安装：根据他们的位置，参照臂托和腿托的安装进行。
4.以电动推杆作动力的调试：根据手术所需姿势，以手持操作器控制调节电动升降和各部位的折转，按手持操作器所标的指示，点按即可达到最佳姿势状态，松开手持操作器即自行锁止。
5.以气动弹簧作动力的调试：在相应的气动折转部件的底部安装有气动折转装置，要使部件达到所需角度，在自锁型气弹簧的活塞杆端部有一个针阀，使用专门安装的把手（在底部）打开它即可自由对弹簧调节位置，这样就能完成手术床的各种动作；当松开针阀，弹簧能够自动锁定在当前的位置并具有强大的自锁能力，这样就能够实现支撑病人的作用。
（二）手术台检测
1.对如下性能进行检测：运行参数，动作平稳性，台面摆动量，装卸方便性，控制器按键功能，噪声等等。
2.安全要求：漏电流，电介质强度，保护接地阻抗（如适用），配件的支撑力（如适用），固定力（如适用）及床体间锁定和停止的可靠性。
三、手术床调试系统的测试
（一）检测系统元件
手术床在安装完成之后，我们首先要考虑所有的元件的工作状态是否良好以及每个独立的分支是否发挥了其作用和功能。因此，先要对所有的元件进行检测，这个检测是依据元件的自身功能及特性来进行的，我们会对每个元件的功能和特性进行检测，若通过检测，就代表这个元件是符合规定的，要是不通过检测，我们会分析其失败的原因并结合它的工作情况进行解决。
（二）检测控制电路
1.该测试系统所用的PLC是欧姆龙CP1H-XA40DT-X 型,触摸屏是维纶的MT6050iH多功能彩色触摸屏。
2.欧姆龙的这台 PLC 有16个输入点和8个输出点，其中输入点负责输入各个限位开关和接近传感器的信号，而输出点负责控制24V的直流电机进行正反转的继电器的检测。此外，这台PLC设备 还有6个模拟量的输入点，这些输入点是用来检测电机的电流信号的，每个输入点的分辨率是12000。考虑到有4个检测电路，因而增加了一个新的模拟量输入扩展模块（有4个模拟量输入点，每个输入点分辨率为6000），主要是用于检测双轴角度传感器的信号。除此之外，这台PLC设备需要与触摸屏通讯，我们运用了RS232串口完成这一操作，由此可将PLC中各寄存器的状态通过触摸屏显示。
3.PLC 的输入点与机械式限位开关和电感式接近传感器相连，主要用来起到对各个部件的限位功能。输出点与许多个同电机相连的继电器相连，可以对电机的正反转进行调控。
4.此外，本次测试所用的传感器需要经过几万次的模拟运行测试，通过这些测试检测出满足要求的传感器。测试中会把传感器的信号做成指示灯显示在触摸屏上，用于更好的监视这些传感器的状态。
四、控制电路的设计
控制电路主要分为工作电源电路和油液流向控制与执行电路两部分。
（一）工作电源电路设计
图4-1工作电源电路图
由于电动手术床工作时油压泵、电磁阀和控制电路电流和电压的不同，故对其电路设计分别研究。此次设计中的电磁阀和油压泵都是电感性元件，故应该增大它们的工作电压。油压泵的工作电压为24Vdc，电流为5A左右；电磁阀的工作电压是24Vdc，其工作电流为1A/个；控制电路有12Vdc和5Vdc两类，电流大小是1A。因此在设计时采用两个36Vdc的电压，它们的输入工作电压在固定范围内可变。将24Vdc的转换电压作为油压泵的工作电
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