四川層流凈化手術(shù)室空調(diào)控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)




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2020-09-01 18:06:04
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潔凈室是醫(yī)院控制要求最高的單位之一
，對溫濕度有恒定的控制要求
。手術(shù)室凈化不僅要求高度潔凈的空氣(進入手術(shù)室的空氣首先須經(jīng)高效過濾器凈化)
  ，而且要求能控制氣流的流通方向(即采用層流超凈裝置)
  ，手術(shù)室內(nèi)形成正壓環(huán)境，使氣流從潔凈度高的手術(shù)區(qū)域流向潔凈度低的區(qū)域
  ，一股細小
  、薄層的氣流，以均勻的流速向同一方向輸送
  ，并帶走和排出氣流中的塵埃顆粒(塵粒)和細菌
  。層流手術(shù)室空氣壓力根據(jù)其不同區(qū)域（如手術(shù)間、無菌準(zhǔn)備間
  、刷手間
、麻醉間和周圍干凈區(qū)域等）潔凈度不同要求而不同。不同級別的層流手術(shù)室其空氣潔凈度標(biāo)準(zhǔn)不同
，例如美國聯(lián)邦標(biāo)準(zhǔn)1000級為每立方尺空氣中≥0.5μm的塵粒數(shù)
，≤1000顆或每升空氣中≤35顆。然而
，由于手術(shù)室內(nèi)缺乏陰影燈
，普通照明燈會對溫濕度產(chǎn)生影響，使操作過程中難以滿足溫濕度恒定的要求
。因此
，溫濕度指標(biāo)是潔凈手術(shù)室最重要的控制指標(biāo)。溫度直接影響患者和醫(yī)護人員的舒適度
，當(dāng)房間濕度大于60%時，細菌繁殖速度將大大加快
。從控制細菌繁殖的角度來看
，濕度控制也是非常重要的。這就要求手術(shù)室的空調(diào)系統(tǒng)能夠根據(jù)具體的算法調(diào)節(jié)溫度和濕度，并根據(jù)相應(yīng)操作面板上設(shè)定的值快速響應(yīng)實時控制要求
。該控制系統(tǒng)由西門子S7-224cn PLC和文本顯示TD400C組成
。

1 系統(tǒng)控制要求

1.1 溫度控制要求

回風(fēng)溫度由風(fēng)管內(nèi)設(shè)置的集成溫濕度傳感器檢測，測得的溫度信號送至plc的模擬量輸入端
。plc將測得的溫度與手術(shù)室面板溫度設(shè)定值進行比較
，進行pid計算，并將結(jié)果輸出到相應(yīng)的模擬量輸出
，如冷凍/熱水電動控制閥
，通過控制其開度來達到溫度控制的目的。

1.2 濕度控制要求

回風(fēng)濕度由風(fēng)管內(nèi)設(shè)置的集成溫濕度傳感器檢測
，測得的溫度信號傳輸?shù)絧lc的模擬量輸入端
。plc將測得的濕度與手術(shù)室面板濕度設(shè)定值進行比較，進行pid計算
，并將結(jié)果輸出到相應(yīng)的模擬輸出端
。在冬季模式下，通過調(diào)節(jié)加濕器電動控制閥的開度來實現(xiàn)濕度控制
。在夏季模式下
，濕度控制不是通過加濕器開度的單一控制來實現(xiàn)的，而是通過水閥調(diào)節(jié)器和加熱器的綜合PID控制來實現(xiàn)的
。

1.3 風(fēng)道壓力控制

根據(jù)工藝要求
，必須保持氣管內(nèi)的壓力，以滿足手術(shù)室的醫(yī)療要求
。系統(tǒng)通過逆變器驅(qū)動風(fēng)機
，以逆變器滿足工藝要求時的頻率值為設(shè)定值，以管道中設(shè)置的風(fēng)回壓檢測傳感器測量的壓力值為反饋值
，變頻器的輸出頻率由pid控制
。以滿足風(fēng)壓控制的要求。

1.4 人機界面要求

根據(jù)現(xiàn)場技術(shù)要求
，手術(shù)室設(shè)有操作面板
，可設(shè)定溫度、濕度
，控制系統(tǒng)啟動和停止
，同時具有溫濕度實時顯示功能。類似的
，TD400C人機界面
，也可以通過TD400C設(shè)定溫濕度啟動和關(guān)機單元在控制柜上。為了調(diào)試系統(tǒng)
，在TD400C上設(shè)置強制模式
，手動設(shè)置回風(fēng)溫濕度以屏蔽報警信號
。TD400C比手術(shù)室設(shè)置面板具有更高的控制優(yōu)先級，可以屏蔽手術(shù)室的設(shè)定信號
。

1.5 安全要求

該系統(tǒng)故障信號有三種
，即風(fēng)機故障信號，缺風(fēng)保護故障信號
，壓力信號作用
。這三個信號旨在保護該管道中的空氣流動。有聲光顯示報警
，提醒工作人員采取行動
。