基于PLC技术生物组织自动脱水—染色装置的研制

论文摘要

在病理组织学的研究中,许多病理组织需要制作病理切片。制作时需经过组织固定、组织脱水、组织透明、浸蜡、组织包埋、组织切片、脱蜡及水化、染色、脱水、透明等过程,完成后再进行封片,以方便在显微镜下检查,观察病理变化并给出病理诊断,其为临床诊断和治疗提供了帮助。由于病理切片制作过程比较繁琐且所需时间较长,为了减少工作人员的工作量并提高其工作效率,我们研制了自动组织脱水染色一体机。该仪器能对病理组织进行固定冲洗后、包埋前的自动处理和切片后封片前的自动处理。目前有关此类仪器的系统设计方案主要有两种：1、采用工控机作为整个控制系统的核心,其缺点是抗干扰能力不好,实时性较差,无法保证整个系统的稳定性。2、采用单片机作为整个控制系统的核心,其缺点是人机界面的设计不容易,而且操作画面单调,不美观。本文所研制的自动组织脱水染色一体机采用了一种全新的方案来实现系统控制,即采用工业触摸式人机界面与PLC可编程逻辑控制器组和,形成了机电一体化系统,最终实现了仪器的研制。此控制系统包含两个主要部分：第一部分是PLC对交流同步电机及恒温系统等设备的控制；第二部分是采用工业触摸式屏开发实现用户操作界面。本文首先对整个控制系统进行了需求分析及方案设计,接下来详细阐述了硬件电路的构成以及上下位软件的开发,然后进行了主要功能的实验测试并得出结论,最后在展望中提出了一种新的设想来改进仪器。本文所研制出的自动组织脱水染色一体机,既能用于组织脱水及染色处理,也可用于病理组织学的研究及教学。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 本研究的目的及意义
• 1.2 技术背景及发展现状
• 1.2.1 组织脱水及染色病理加工过程
• 1.2.1.1 切片制作的主要仪器及试材
• 1.2.1.2 详细制作的方法与步骤
• 1.2.1.3 切片制作过程中的注意事项
• 1.2.1.4 组织切片后在封片前的处理
• 1.2.2 自动组织脱水及染色过程
• 1.2.3 常规制片中自动组织脱水操作与手工操作的对比
• 1.2.4 组织脱水染色机目前发展状况、优缺点及控制方式
• 1.2.4.1 国内外此类仪器的发展现状
• 1.2.4.2 目前组织脱水染色机的控制方式及优缺点
• 1.3 本文仪器的主要功能及控制方式
• 1.3.1 此仪器所需设计实现的功能
• 1.3.2 采用PLC加真彩色触摸屏人机界面组合控制
• 1.4 本论文的主要研究工作
• 第二章 系统硬件设计
• 2.1 硬件系统的构成及设备选型
• 2.1.1 电动机驱动及机械传动部分选择
• 2.1.1.1 交流同步电动机的工作特性
• 2.1.1.2 如何确定单相交流永磁同步电动机的转向
• 2.1.1.3 机械上下及平移运动的传动部分
• 2.1.2 核心控制器PLC的选择
• 2.1.2.1 PLC的基本概念
• 2.1.2.2 PLC的基本结构
• 2.1.2.3 PLC的工作原理
• 2.1.2.4 此仪器所选用的PLC
• 2.1.3 中间控制继电器的选择
• 2.1.3.1 电磁继电器简介
• 2.1.3.2 电磁继电器的特性和工作原理
• 2.1.3.3 继电器的主要技术参数
• 2.1.3.4 本仪器所选用的继电器
• 2.1.4 移相电容的选择
• 2.1.4.1 移相电容的原理
• 2.1.4.2 所选用的移相电容计算及选型
• 2.1.5 变压器及直流电源的选择
• 2.1.6 上位触摸屏的选择
• 2.1.6.1 触摸屏的种类
• 2.1.6.2 此仪器所选触摸屏
• 2.2 硬件系统的功能框图的设计
• 2.3 硬件系统的电路原理图设计
• 2.3.1 仪器电源原理图设计
• 2.3.2 PLC输入输出电路图及二次原理图设计
• 2.3.3 单向交流同步电机一次原理图设计
• 第三章 系统软件设计
• 3.1 系统需求分析及主方案设计
• 3.1.1 系统需求分析
• 3.1.2 系统开发主方案设计
• 3.2 下位机软件设计及程序编制
• 3.2.1 PLC编程变量地址表
• 3.2.2 下位机PLC程序的编制与实现
• 3.2.3 下位机编程软件介绍
• 3.2.4 主程序编制
• 3.2.5 运动控制子程序编制
• 3.2.6 时间配方子程序编制
• 3.2.7 温控子程序编制
• 3.2.8 数据处理子程序的编制
• 3.3 上位机触摸屏程序的设计与编制
• 3.3.1 上位机编程软件介绍
• 3.3.2 上位机主画面的开发
• 3.3.3 上位机时间配方画面的开发
• 第四章 实验及结论
• 4.1 实验目的
• 4.2 实验的任务及内容
• 4.2.1 交流同步电机的实验
• 4.2.2 PLC加热恒温控制实验
• 4.2.3 上位机人机界面测试实验
• 4.2.4 仪器实验测试总结
• 4.3 本文作者的创新点
• 4.4 结论及展望
• 4.4.1 结论
• 4.4.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间主要的研究成果目录