专利名称：全自动生化分析仪混合型控制系统的制作方法
技术领域：
本发明属于医疗器械技术领域，特别涉及一种全自动生化分析仪控制系统。
背景技术：
生化分析仪是用于检测、分析生命化学物质的仪器，给临床上对疾病的诊断、治疗 和预后及健康状态提供信息依据。全自动生化分析仪就是将原始手工操作过程中的取样、 混勻、温育(37°C)检测、结果计算、判断、显示和打印结果及清洗等步骤全部自动运行。全 自动生化分析仪向高速模块化发展，应用了更多的传感器、执行器和控制器，执行器动作之 间存在着密切的固有联系，对其控制系统提出了更高的要求，传统的主从式控制方式一般 基于RS232或RS485等串行通讯，从属CPU不能自主决策、不能相互独立通讯、相互之间的 协调必须通过主CPU调度，这就势必降低了主从系统的实时响应能力，主CPU控制软件的复 杂程度也相应提高，另外主从系统的扩展能力也是有限的，不适合可灵活扩展多个分析模 块的大型全自动生化分析仪。CAN (Controller Area Network)总线，又称控制器局域网，是Bosch公司在现代 汽车技术中领先推出的一种多主机局域网，由于其卓越的性能、极高的可靠性、独特灵活的 设计和低廉的价格，现已广泛应用于工业控制领域。节点是控制器局域网上信息的接收和 发送站，一般由集成CAN控制器的微处理器和CAN接口芯片组成，节点之间按照公开、规范 的通信协议，实现灵活的数据传输和信息交换，其数据传输速度可达1 Mbps。RS-232C 是由美国电子工业协会 EIA (Electronic Industry Association)在 1969年颁布的一种串行物理接口标准，适合点到点之间的数据传输，目前数据传输速率 115200bps。以太网(Ethernet)是一种计算机局域网组网技术，以太网在互联设备之间以 IiTlOOMbps的速率传送信息包，其原理简单，便于实现同时又价格低廉，是当今现有局域网 采用的最通用的通信协议标准。

发明内容
本发明提供一种全自动生化分析仪混合型控制系统，以解决现有全自动生化分析 仪控制系统存在的各控制器之间的通讯能力低、软件的编制难度大、系统的可靠性差的问题。本发明的技术方案是一种全自动生化分析仪混合型控制系统，该系统包括上位 机、中位机、一个样本台模块以及一个至四个分析模块，所述控制系统由若干节点组成，这 些节点是上位机节点、中位机节点、样本进样控制节点、样本回收控制节点2、进排水及供 电控制节点、样本输送控制节点、反应盘控制节点、样本取样控制节点、光电数据采集节点、 试剂1取样控制节点、试剂2取样节点控制、制冷控制节点、循环水温控节点；每个节点完 成自己相对独立的控制功能，上位机与中位机通过以太网连接，除上位机节点而外其余节 点由CAN-BUS构成控制器局域网，中位机接收并解析来自上位机的测试记录，形成实时任 务记录按测试时序发送至控制器局域网中的其它节点，其它节点执行来自中位机或其它相关联节点的任务命令，各节点通过CAN总线与相关联节点进行信息交互完成相应任务，任 务完成的状态反馈至中位机或其它相关联节点，光电数据采集节点的测试结果数据通过 RS-232传送到中位机，中 位机将测试数据及控制器局域网中各节点的工作状态通过以太网 发送至上位机，供上位机进行运算处理。本发明具有的优点和积极效果是按照全自动生化分析仪的功能单元设置不同的 控制节点，可以简化各控制节点的编程，各节点能自主决策完成任务，提高了各控制节点的 实时响应能力；单个节点的故障不影响其它节点的控制，有利于故障排查和简化生产工艺； 数据信息与控制信息分开传输，提高了系统的通讯效率；方便分析模块的扩充并简化仪器 内部的综合布线。


图1是本发明的结构示意框图； 图2是本发明的主要节点的功能框图； 图3是本发明一个指令的示例流程图。
具体实施例方式该系统包括上位机1、中位机2、一个样本台模块3以及一个至四个分析模块4，所 述控制系统由若干节点组成，这些节点是上位机节点1、中位机节点2、样本进样控制节点 3-1、样本回收控制节点3-2、进排水及供电控制节点3-3、样本输送控制节点4-1、反应盘控 制节点4-2、样本取样控制节点4-3、光电数据采集节点4-4、试剂1取样控制节点4-5、试剂 2取样节点控制4-6、制冷控制节点4-7、循环水温控节点4-8。每个节点完成自己相对独立 的控制功能，上位机与中位机通过以太网连接，除上位机节点而外其余节点由CAN-BUS构 成控制器局域网，中位机接收并解析来自上位机的测试记录，形成实时任务记录按测试时 序发送至控制器局域网中的其它节点，其它节点执行来自中位机或其它相关联节点的任务 命令，各节点通过CAN总线与相关联节点进行信息交互完成相应任务，任务完成的状态反 馈至中位机或其它相关联节点，光电数据采集节点的测试结果数据通过RS-232传送到中 位机，中位机将测试数据及控制器局域网中各节点的工作状态通过以太网发送至上位机， 供上位机进行运算处理。参阅图1到图3。上位机是一台安装了 WINDOWS XP操作系统的PC，主要负责人机接口、LIS接口、结 果报告与归档，一方面将输入数据转换为各类测试维护记录通过以太网发送至中位机，另 一方面接收中位机返回的测试结果数据及机器状态信息并加以分析运算，这台PC可安放 在测试现场，也可安装在医院或实验室局域网中的任意地点。中位机采用飞思卡尔MCF52259微处理器，并运行Freecal MQX实时操作系 统，该处理器集成了 FlexCAN控制器及10/100M以太网控制器，以太网物理层收发器采 用KSZ8041，CAN物理层收发器采用TJA1040。利用两片TL16C754C通过MCF52259的 MINI-FlexBUS扩展了 8个RS-232C接口，中位机的作用是桥接以太网和控制器局域网，接收 上位机的测试维护记录并解析转化为实时任务命令，根据反应盘光耦计数决定工作时序， 任务命令在控制器局域网(CAN-BUS)中按生化分析仪的工作时序分时发送至各控制节点，执行过程中各节点的 工作状态信息实时反馈至中位机，中位机对状态信息进行分析做出任 务是否继续等决策，中位机还通过RS-232接收光电数据采集节点的测试结果数据。其它控制节点采用飞思卡尔MCF51AC256微处理器，该处理器集成了 MSCAN控制 器，CAN物理层收发器采用TJA1040。分析模块中的循环水控制节点完成生化分析仪液路系统的控制，包括温度控制、 压力控制及清洗排废。水箱温度控制在34士0. 5°C，反应盘育温槽温度控制在37士0. 1°C。 液路系统工作状态通过CAN-BUS实时反馈至中位机。分析模块中的制冷控制节点将试剂仓温度控制在5-10°C，达到试剂冷藏目的，并 将制冷系统的工作状态通过CAN-BUS实时反馈至中位机。分析模块中的光电数据采集节点根据反应盘的光耦信号同步采集通过光缝的反 应杯吸光度数据，工作状态通过CAN-BUS反馈至中位机，采集的光电信息经A/D转换后数据 通过RS232传送至中位机。该节点采用13片L0G114实现13路波长光电信号到吸光度信 号的并行转换，采用13片AD7683实现对13路吸光度数据的并行A/D转换。其余控制节点可归类为动作执行器节点，如节点3-1、3-2、4-1、4-2、4-3、4_5、 4-6，此类节点用于完成由中位机分时送达的任务命令，并返回该节点的工作状态信息。主 要是通过查询光耦状态，利用步进电机控制算法，并通过与相关联节点的任务交互来完成 实时任务。以取样控制节点4-1加样命令为示例的流程见图3。所述CAN总线通讯命令编写规范如下 表1 CAN总线通讯指令编写规范
I IDI8 I 102 ID26 I IDl5 1024
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IMj JTp22~| ID21 | TD2Q j M9 !Dig [1P17 IUU
禱令
1015 I 1014 I IDIJ | ΙΡΠ | IDli IPIO | 109 IDg
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使用标准CAN总线协议的扩展帧(29位ID)，ID24 ID28保留不用，IDO ID7为目 标地址，ID8 ID15为源地址，ID16 ID23为指令，由此可知总线上最多可扩展255个节 点，每个节点最多存在255个指令。CAN总线上的每个节点设置滤波器，仅接收目标地址匹 配的指令，目标地址仅向源地址反馈命令执行状态。每一扩展帧带有8个字节的数据，其中 第一、二字节代表节点状态信息。本发明采用基于以太网、CAN总线及RS-232C组成的混合型控制网络，通过各节点 间互相协调完成自己相对独立的任务，实现了由众多传感器、执行器和控制器构成的生化 分析仪的全自动作业控制，采用模块化结构设计，利于扩展，功能强大，设计思路新颖。
权利要求
1.一种全自动生化分析仪混合型控制系统，其特征在于它包括上位机、中位机、一个 样本台模块、一个至四个分析模块，及若干节点，这些节点是上位机节点、中位机节点、样 本进样控制节点、样本回收控制节点2、进排水及供电控制节点、样本输送控制节点、反应盘 控制节点、样本取样控制节点、光电数据采集节点、试剂1取样控制节点、试剂2取样节点控 制、制冷控制节点、循环水温控节点；每个节点完成自己相对独立的控制功能，上位机与中 位机通过以太网连接，除上位机节点而外其余节点由CAN-BUS构成控制器局域网，中位机 接收并解析来自上位机的测试记录，形成实时任务记录按测试时序发送至控制器局域网中 的其它节点，其它节点执行来自中位机或其它相关联节点的任务命令，各节点通过CAN总 线与相关联节点进行信息交互完成相应任务，任务完成的状态反馈至中位机或其它相关联 节点，光电数据采集节点的测试结果数据通过RS-232传送到中位机，中位机将测试数据及 控制器局域网中各节点的工作状态通过以太网发送至上位机，供上位机进行运算处理。
2.根据权利要求1所述的全自动生化分析仪混合型控制系统，其特征在于，上位机是 一台安装了 WINDOWS XP操作系统的PC，主要负责人机接口、LIS接口、结果报告与归档，一 方面将输入数据转换为各类测试维护记录通过以太网发送至中位机，另一方面接收中位机 返回的测试结果数据及机器状态信息并加以分析运算，这台PC可安放在测试现场，也可安 装在医院或实验室局域网中的任意地点。
3.根据权利要求1所述的全自动生化分析仪混合型控制系统，其特征在于，中位机集 成了 CAN控制器、以太网控制器及RS-232控制器，中位机的作用是桥接以太网和控制器局 域网，接收上位机的测试维护记录并解析转化为实时任务命令，根据反应盘光耦计数决策 工作时序，任务命令在控制器局域网CAN-BUS中按生化分析仪的工作时序分时发送至各控 制节点。
4.根据权利要求1所述的全自动生化分析仪混合型控制系统，其特征在于，控制器局 域网CAN-BUS中除中位机而外的节点执行来自中位机或其它相关联节点的任务命令，执行 过程中各节点的工作状态信息实时反馈至中位机或其它相关联节点，中位机或其它相关联 节点对状态信息进行分析做出任务是否继续的决策。
全文摘要
本发明涉及一种全自动生化分析仪混合型控制系统，属于医疗器械技术领域。它包括上位机、中位机、一个样本台模块以及分析模块，每个节点完成自己相对独立的任务，上位机与中位机通过以太网连接；除上位机节点而外其余节点由CAN-BUS构成控制器局域网；中位机可通过多达8路的RS-232C与光电数据采集节点相连。按照全自动生化分析仪的功能单元设置不同的控制节点，可以简化各控制节点的编程，各节点能自主决策完成任务，提高了各控制节点的实时响应能力；单个节点的故障不影响其它节点的控制，有利于故障排查和简化生产工艺；数据信息与控制信息分开传输，提高了系统的通讯效率；方便分析模块的扩充并简化仪器内部的综合布线。
文档编号G01N33/50GK102072952SQ20101055368
公开日2011年5月25日 申请日期2010年11月22日 优先权日2010年11月22日
发明者刘寒冰, 宋洁, 汪博 申请人:长春迪瑞医疗科技股份有限公司