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應(yīng)用設(shè)計(jì)

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藍(lán)普鋒改造潔凈通風(fēng)系統(tǒng)為新冠病毒核酸檢測提供保障

藍(lán)普鋒改造潔凈通風(fēng)系統(tǒng)為新冠病毒核酸檢測提供保障

                                        抗擊疫情,讓每個(gè)人感受到了中國力量!

 

2020年下半年以來,中國經(jīng)濟(jì)穩(wěn)健增長,各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)持續(xù)好轉(zhuǎn),取得疫情防護(hù)成功后的中國經(jīng)濟(jì)顯示出強(qiáng)大動(dòng)能。再對(duì)比國外疫情蔓延、毫無終止的現(xiàn)狀,國內(nèi)抗疫取得的成就讓中國人多了幾分自豪感!

 

疫情的防護(hù)離不開科學(xué)的防控措施,更離不開醫(yī)療自動(dòng)化科技的全力保障。

各省區(qū)為適應(yīng)新冠疫情的防治工作和突發(fā)疫情的需求,加強(qiáng)了疾病預(yù)防控制中心的建設(shè),包括新建新冠病毒核酸檢測實(shí)驗(yàn)室,擴(kuò)大負(fù)壓隔離病房數(shù)量等。這其中,如何設(shè)計(jì)好滿足新冠疫情防護(hù)要求的負(fù)壓隔離潔凈通風(fēng)系統(tǒng),成為了關(guān)鍵所在。

 

藍(lán)普鋒公司依據(jù)《疾病預(yù)防控制中心建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》,采用自主研發(fā)的可編程控制器(PLC)為控制核心,通過對(duì)新風(fēng)凈化機(jī)組和排風(fēng)凈化消毒機(jī)組進(jìn)行集中式管控,為負(fù)壓隔離病房提供先進(jìn)的潔凈通風(fēng)系統(tǒng)。值得稱道的是,該方案僅用一套R(shí)PC2000系列PLC就可實(shí)現(xiàn)全部功能。CPU模塊自帶開關(guān)量輸入和輸出,通過擴(kuò)展模塊實(shí)現(xiàn)32路模擬量輸入和16路模擬量輸出,同時(shí)控制15間負(fù)壓隔離實(shí)驗(yàn)室。憑借強(qiáng)大的運(yùn)算和控制能力,RPC2000高效、精準(zhǔn)地實(shí)現(xiàn)了以往2至3套小型PLC才能實(shí)現(xiàn)的各項(xiàng)功能。

 

負(fù)壓隔離病房 潔凈系統(tǒng) 低像素 64%.png 

 

負(fù)壓隔離室采用先進(jìn)的通風(fēng)系統(tǒng),形成隔離區(qū)域不同位置的氣壓梯度,確保隔離區(qū)域的氣壓低于自然界氣壓,讓自然界空氣可以流入到隔離區(qū)域。通過負(fù)壓隔離可以對(duì)傳染性疾病起到污染隔絕的作用,防止受到疾病污染的空氣對(duì)病房以外的環(huán)境和患者以外的人的感染。

 

天津市某疾病預(yù)防控制中心是第一批認(rèn)定的核酸檢測機(jī)構(gòu)。按新冠病毒核酸檢測實(shí)驗(yàn)室的要求,該中心以符合生物安全二級(jí)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行規(guī)劃。潔凈通風(fēng)系統(tǒng)通過監(jiān)測、控制、數(shù)據(jù)分析、報(bào)警等手段,確??諝鉂崈舳取⒇?fù)壓值和負(fù)壓梯度等各項(xiàng)指標(biāo)滿足新冠病毒核酸檢測實(shí)驗(yàn)室的各項(xiàng)要求。

 

1.1 空氣潔凈等級(jí)

潔凈通風(fēng)系統(tǒng)要達(dá)到潔凈室空氣潔凈度的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。近期新建的新冠病毒核酸檢測實(shí)驗(yàn)室,對(duì)空氣潔凈等級(jí)從過往的初效標(biāo)準(zhǔn),提升到中效過濾標(biāo)準(zhǔn)。

在潔凈通風(fēng)系統(tǒng)中,PLC通過對(duì)排風(fēng)機(jī)頻率控制,維持室內(nèi)換氣、空氣稀釋并排除室內(nèi)有害氣體,保證醫(yī)患人員的安全和舒適性

 網(wǎng)圖 負(fù)壓隔離 2.jpg

1.2 負(fù)壓控制與實(shí)現(xiàn)

負(fù)壓隔離區(qū)域包括產(chǎn)物分析、擴(kuò)增室、核酸提取、試劑配制、P2實(shí)驗(yàn)室、細(xì)胞培養(yǎng)、P2+實(shí)驗(yàn)室等7個(gè)實(shí)驗(yàn)區(qū)域,共15間負(fù)壓隔離房,潔凈有效區(qū)域近400平米。

在負(fù)壓隔離區(qū),空氣必須保證是單方向流動(dòng),讓外界新鮮空氣流向隔離區(qū)。單方向流動(dòng)將避免給隔離區(qū)空氣造成二次污染,這一切都需要負(fù)壓控制來實(shí)現(xiàn)。

分布在各房間的差壓傳感器連接PLC,監(jiān)測每個(gè)房間室內(nèi)外壓差值,并與系統(tǒng)設(shè)計(jì)值進(jìn)行比較,通過PLCPID運(yùn)算,調(diào)節(jié)房間排風(fēng)管路上的電動(dòng)風(fēng)閥執(zhí)行器,保持室內(nèi)負(fù)壓值在要求范圍內(nèi)。

 

1.3 負(fù)壓梯度設(shè)定與實(shí)現(xiàn)

根據(jù)負(fù)壓值控制外界新鮮空氣的流入,負(fù)壓梯度保證空氣從低污染區(qū)向高污染區(qū)流動(dòng)。7個(gè)不同類型的實(shí)驗(yàn)室,受污染的程度不同,負(fù)壓依次設(shè)定為:-30Pa(產(chǎn)物分析)、-20Pa(擴(kuò)增室)、-20Pa(細(xì)胞培養(yǎng))、-20Pa(P2+實(shí)驗(yàn)室)、-10Pa(P2實(shí)驗(yàn)室)、-10Pa(試劑配制)-10Pa(核酸提取)。負(fù)壓梯度的建立,可以降低空氣污染程度,抑制病毒的傳播,實(shí)現(xiàn)環(huán)境安全。

根據(jù)設(shè)定的負(fù)壓目標(biāo)值,通過PID控制,每個(gè)房間均可達(dá)到負(fù)壓梯度控制目標(biāo)。

PLC通過控制和運(yùn)算,實(shí)現(xiàn)對(duì)排風(fēng)機(jī)和送風(fēng)機(jī)的調(diào)控。排風(fēng)機(jī)與空調(diào)機(jī)組送風(fēng)機(jī)連鎖動(dòng)作,送風(fēng)機(jī)和排風(fēng)機(jī)的啟、停動(dòng)作同步。排風(fēng)機(jī)根據(jù)設(shè)于總風(fēng)管上的壓差傳感器,根據(jù)設(shè)定值與實(shí)測值的比較,通過PID運(yùn)算,控制排風(fēng)機(jī)運(yùn)行頻率。

1.4 監(jiān)測與報(bào)警

PLC將各項(xiàng)數(shù)據(jù)上傳到觸摸屏(HMI),用于顯示負(fù)壓實(shí)驗(yàn)室設(shè)備運(yùn)行狀態(tài),各個(gè)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)當(dāng)前負(fù)壓、故障信息、實(shí)時(shí)曲線、歷史曲線等。對(duì)各個(gè)房間設(shè)置目標(biāo)負(fù)壓,設(shè)置負(fù)壓上下限報(bào)警值,并且將各個(gè)房間的情況進(jìn)行展示。

 

                  

數(shù)據(jù)顯示及控制終端

 

潔凈通風(fēng)系統(tǒng)控制方案中,采用藍(lán)普鋒公司RPC2000系列PLC作為硬件平臺(tái)。通過一套PLC,實(shí)現(xiàn)15間負(fù)壓隔離實(shí)驗(yàn)室潔凈排風(fēng)系統(tǒng)的控制功能。CPU模塊自帶數(shù)字量輸入和數(shù)字輸出,通過擴(kuò)展模塊連接模擬量輸入和模擬量輸出,控制系統(tǒng)具體配置如下: 

IO統(tǒng)計(jì)表.jpg 

2.1 CPU模塊RPC2107N

1) 使用數(shù)字量DI/DO對(duì)排風(fēng)機(jī)組和送風(fēng)機(jī)組進(jìn)行啟動(dòng)、停止,對(duì)濾網(wǎng)反饋實(shí)現(xiàn)警戒報(bào)警,并進(jìn)行人工干預(yù);

2) 自帶2路RS485接口,1路實(shí)現(xiàn)與變頻器通訊,1路預(yù)留數(shù)據(jù)傳輸;

3) 自帶1路以太網(wǎng)接口,該接口實(shí)現(xiàn)與HMI通訊,如HMI改用預(yù)留RS485通訊,可用于潔凈排風(fēng)系統(tǒng)與管理中心平臺(tái)對(duì)接。

2.2 模擬量輸入模塊RPC2313

1) 單模塊為8路模擬量輸入通道,共計(jì)32路;

2) 15路用于對(duì)風(fēng)閥開度反饋,15路用于負(fù)壓反饋,1路風(fēng)道數(shù)據(jù)采集,1路預(yù)留。

2.3 模擬量輸出模塊RPC2321

1) 單模塊為4路模擬量輸出通道,共計(jì)16路;

2) 15路用于風(fēng)閥開度控制;

3) 1路用于排風(fēng)機(jī)頻率控制。

 

潔凈通風(fēng)系統(tǒng)比傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)要求更高,采用先進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)可確保生命安全。潔凈通風(fēng)系統(tǒng)必須24小時(shí)不間斷運(yùn)行,一臺(tái)CPU主機(jī)進(jìn)行15PID運(yùn)算,在確保穩(wěn)定可靠的基礎(chǔ)上,對(duì)產(chǎn)品性能提出了更高要求。該系統(tǒng)已在天津市某疾病預(yù)防控制中心平穩(wěn)運(yùn)行了較長時(shí)間,藍(lán)普鋒公司高性能PLC得到了客戶的稱贊!

 

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王靜
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