西寧層流凈化手術(shù)室空調(diào)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)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(duì)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(jìn)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(xì)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(xì)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(jí)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(jí)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(huì)對(duì)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(hù)人員的舒適度，當(dāng)房間濕度大于60%時(shí)
，細(xì)菌繁殖速度將大大加快
。從控制細(xì)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(shí)時(shí)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(hào)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(jìn)行比較
，進(jìn)行pid計(jì)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(dòng)控制閥
，通過控制其開度來達(dá)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(hào)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(jìn)行比較
，進(jìn)行pid計(jì)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(dòng)控制閥的開度來實(shí)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(shí)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(shí)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(dòng)風(fēng)機(jī)，以逆變器滿足工藝要求時(shí)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(jī)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(dòng)和停止，同時(shí)具有溫濕度實(shí)時(shí)顯示功能
。類似的
，TD400C人機(jī)界面
，也可以通過TD400C設(shè)定溫濕度啟動(dòng)和關(guān)機(jī)單元在控制柜上
。為了調(diào)試系統(tǒng)，在TD400C上設(shè)置強(qiáng)制模式
，手動(dòng)設(shè)置回風(fēng)溫濕度以屏蔽報(bào)警信號(hào)
。TD400C比手術(shù)室設(shè)置面板具有更高的控制優(yōu)先級(jí)，可以屏蔽手術(shù)室的設(shè)定信號(hào)
。

1.5 安全要求

該系統(tǒng)故障信號(hào)有三種
，即風(fēng)機(jī)故障信號(hào)，缺風(fēng)保護(hù)故障信號(hào)
，壓力信號(hào)作用
。這三個(gè)信號(hào)旨在保護(hù)該管道中的空氣流動(dòng)。有聲光顯示報(bào)警
，提醒工作人員采取行動(dòng)
。