電氣自動(dòng)化技術(shù)在醫(yī)院負(fù)壓隔離病房中的應(yīng)用研究

王金星 孫祖帥

摘 要：隨著當(dāng)前社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展以及科技水平的不斷提升，大量新型的先進(jìn)技術(shù)不斷涌現(xiàn)，深刻影響著社會(huì)以及人們?nèi)粘Ｉ畹姆椒矫婷?。其中電氣自?dòng)化技術(shù)在社會(huì)各行業(yè)各領(lǐng)域都得到了較為廣泛的應(yīng)用，而在醫(yī)院負(fù)壓隔離病房中的應(yīng)用更是極大程度的保障了病房?jī)?nèi)的良好環(huán)境，為醫(yī)院工作人員的工作提供了一定便利，同時(shí)在某種程度來說對(duì)病房?jī)?nèi)病人疾病的恢復(fù)也起到了重要幫助。但從現(xiàn)階段我國(guó)負(fù)壓隔離病房中電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用的實(shí)際情況來看，電氣自動(dòng)化控制技術(shù)方面較為不理想，在一定程度上阻礙著電氣自動(dòng)化技術(shù)功能作用的良好發(fā)揮。

關(guān)鍵詞：電氣自動(dòng)化技術(shù);醫(yī)院;負(fù)壓隔離病房;應(yīng)用研究

中圖分類號(hào)：TM76 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2019）20-0021-02

在醫(yī)院負(fù)壓隔離病房中電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在潔凈空調(diào)的自動(dòng)化控制方面，基于PLC自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用能夠促使醫(yī)院負(fù)壓隔離病房中溫濕度的穩(wěn)定控制以及各隔離病房區(qū)壓差的維持得以有效實(shí)現(xiàn)，同時(shí)通過對(duì)潔凈區(qū)風(fēng)速風(fēng)量的控制、促使其能夠與國(guó)家每小時(shí)換氣次數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)要求相匹配，進(jìn)而確保醫(yī)院負(fù)壓隔離病房空氣潔凈系統(tǒng)能夠與國(guó)家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)要求做到完全一致與高度符合[1]。本文通過對(duì)DCS控制系統(tǒng)、上位機(jī)控制、PLC可編程控制、HMI觸摸屏控制等方面內(nèi)容設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析探討，希望對(duì)研究電氣自動(dòng)化技術(shù)在醫(yī)院負(fù)壓隔離病房中應(yīng)用的相關(guān)人員的工作提供一定幫助。

1 DCS控制系統(tǒng)

DCS控制系統(tǒng)是基于西門子控制軟件（S7-300-step7）的基礎(chǔ)上與PLC（CTS7-200）相結(jié)合進(jìn)而得以構(gòu)建而成的，與此同時(shí)其中包含了三十六個(gè)DP分站點(diǎn)。DCS控制系統(tǒng)在對(duì)研華工控機(jī)進(jìn)行合理利用的基礎(chǔ)上進(jìn)而促使對(duì)DCS整體系統(tǒng)的溫濕度、風(fēng)速風(fēng)量、空調(diào)機(jī)組的監(jiān)管和控制得以有效實(shí)現(xiàn)，通過采集并組態(tài)PLC反饋的數(shù)據(jù)，進(jìn)而在護(hù)士站、手術(shù)室站兩方面將上位機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行合理劃分[2]。

DCS控制系統(tǒng)中DP主叫從站建立通信（DP主站）為其主要運(yùn)用的通信系統(tǒng)：DCS控制系統(tǒng)主機(jī)為S7-300型號(hào)的西門子設(shè)備，而CO-TRUST S7-200系統(tǒng)則主要為DP從站運(yùn)用的系統(tǒng)形式，能夠可靠且穩(wěn)定的控制相應(yīng)設(shè)備，而對(duì)于上位機(jī)與主站通信來說，其基于以態(tài)網(wǎng)技術(shù)運(yùn)用的基礎(chǔ)上確保系統(tǒng)控制要求得到充分滿足;對(duì)于上位機(jī)來說，其主要運(yùn)用的通訊方式為DP輪循形式，進(jìn)而確保ICU、隔離病房、空調(diào)冷熱水機(jī)站、手術(shù)室等多個(gè)環(huán)節(jié)之間的數(shù)據(jù)交換得以有效實(shí)現(xiàn)，而與此同時(shí)對(duì)于一些其他的自動(dòng)控制功能來說，通過此總線也能促使其自動(dòng)化控制功能的網(wǎng)絡(luò)控制模式得以切實(shí)有效實(shí)現(xiàn)[3]。

集散型控制系統(tǒng)是DCS系統(tǒng)的另一種名稱，集散型控制系統(tǒng)是能夠集中管理較為分散現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的一種有效系統(tǒng)模式。對(duì)于集散型控制系統(tǒng)來說，其主要有護(hù)士站和手術(shù)室站S7-300（中央站）;如CTS7-200PLC的控制站;如溫濕度傳感器、空調(diào)、壓差開關(guān)、增壓風(fēng)機(jī)、排風(fēng)機(jī)等的現(xiàn)場(chǎng)站三個(gè)層面。

2 上位機(jī)控制

上位機(jī)控制主要分為護(hù)士站和手術(shù)室站，通過對(duì)組態(tài)軟件集成研華工控機(jī)的合理利用能夠促使其對(duì)整個(gè)負(fù)壓隔離、ICU等病房的空調(diào)凈化系統(tǒng)溫濕度、風(fēng)速風(fēng)量、空調(diào)機(jī)組的監(jiān)控得以有效實(shí)現(xiàn)，通過采集和組態(tài)PLC反饋的數(shù)據(jù)，能夠及時(shí)反饋現(xiàn)場(chǎng)控制柜內(nèi)的報(bào)警信號(hào)并在此基礎(chǔ)上對(duì)及時(shí)有效的處理故障問題[4]。主要包含：（1）界面具備工藝流程圖形，能夠?qū)Ω麟姍C(jī)運(yùn)行狀態(tài)、溫濕度、壓力數(shù)據(jù)、閥門狀態(tài)進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示;（2）能夠促使機(jī)組啟?？刂频氖謩?dòng)和自動(dòng)的形式得以有效實(shí)現(xiàn);（3）能夠及時(shí)顯示機(jī)組的多樣化故障問題，同時(shí)能夠?qū)⒕S修提示及時(shí)發(fā)出顯示進(jìn)而啟動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，并且可隨時(shí)打印報(bào)警信息;（4）對(duì)維護(hù)工作能夠進(jìn)行計(jì)劃，基于設(shè)備累計(jì)運(yùn)行時(shí)間、客戶提供的設(shè)定維護(hù)計(jì)劃的基礎(chǔ)上及時(shí)提示系統(tǒng)的維護(hù)與保養(yǎng)等方面的工作項(xiàng)目;（5）能夠?qū)崟r(shí)顯示溫濕度曲線，同時(shí)還能對(duì)一周內(nèi)的溫濕度歷史去進(jìn)行進(jìn)行查詢，并且能夠存儲(chǔ)一千條報(bào)警信息和事故信息;（6）及時(shí)有效的記錄并打印每天的電機(jī)和閥門運(yùn)行的實(shí)際狀態(tài)信息;（7）護(hù)士站及手術(shù)室站各系統(tǒng)、各環(huán)節(jié)的操作流程和幫助;（8）能夠?yàn)樽o(hù)士提供簡(jiǎn)單且直觀的操作界面;（9）系統(tǒng)維護(hù)界面及護(hù)士日記界面的顯示。

3 PLC可編程控制

PLC可編程控制主要是對(duì)系統(tǒng)各輸入信號(hào)如操作按鈕、差壓開關(guān)、溫濕度、報(bào)警信號(hào)、變頻器等信號(hào)進(jìn)行采集，并通過PLC編程處理以及輸出這類信號(hào)，進(jìn)而對(duì)各執(zhí)行元件如電動(dòng)執(zhí)行閥、新風(fēng)機(jī)、排風(fēng)機(jī)、熱冷器等的工作狀態(tài)進(jìn)行有效控制，促使控制要求和需求得以有效實(shí)現(xiàn)，確保PLC可編程控制作用的充分且全面發(fā)揮[5]。

4 HMI觸摸屏控制

溫濕度棒狀圖、各閥門狀態(tài)、各電機(jī)狀態(tài)、報(bào)警信息、故障信息等會(huì)在觸摸屏上進(jìn)行顯示，并且在對(duì)各生產(chǎn)流程進(jìn)行控制的過程中可以手動(dòng)進(jìn)行相關(guān)操作，同時(shí)其運(yùn)行情況等也能夠保證看到，為相關(guān)工組人員的工作提供了極大的便利，同時(shí)也在一定程度上促使相應(yīng)工作的質(zhì)量和效率切實(shí)有效的提升[6]。操作箱會(huì)在每個(gè)隔離病房配備一個(gè)，而操作箱上又會(huì)配備一個(gè)十寸的屏幕，并且在這個(gè)屏幕上又具備一個(gè)開關(guān)機(jī)位置，屏幕上能夠設(shè)定并顯示隔離病房的溫濕度，同時(shí)還能顯示機(jī)組故障、報(bào)警信息等。

5 情報(bào)面板

情報(bào)面板會(huì)在相應(yīng)的控制站進(jìn)行合理配置，而控制有無影燈、照明等功能是基于情報(bào)面板的基礎(chǔ)上得以有效實(shí)現(xiàn)的，并且其通過情況面板還能向PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)入。在對(duì)情報(bào)面板進(jìn)行控制的過程中相應(yīng)的無源觸點(diǎn)會(huì)由PLC提供進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)其的控制，在PLC進(jìn)行輸入的過程中會(huì)需要24V的開關(guān)量，而這24V的開關(guān)量正是由情報(bào)面板所提供[7]。每間手術(shù)室機(jī)組開關(guān)機(jī)的手術(shù)計(jì)時(shí)、麻醉計(jì)時(shí)以及各種報(bào)警等都是由情報(bào)面板獨(dú)立完成的;而通過情報(bào)面板即可進(jìn)入到PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)的有設(shè)定并顯示溫濕度、顯示機(jī)組故障及各種報(bào)警信息、控制無影燈和照明燈。

6 設(shè)備自控

6.1 風(fēng)機(jī)控制

風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)中的風(fēng)機(jī)主要有送風(fēng)機(jī)、增壓送風(fēng)機(jī)、排風(fēng)機(jī)三種，并且對(duì)其的控制方案主要包含兩種。

（1）可調(diào)定頻控制。將變頻器的輸入直接以組態(tài)界面上的設(shè)定值為準(zhǔn)，進(jìn)而達(dá)到控制變頻器開關(guān)的目的，同時(shí)在變頻器對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行控制的過程中使用的是恒頻率。為了促使風(fēng)機(jī)的定頻得以有效實(shí)現(xiàn)，可以將設(shè)定值的改變直接在組態(tài)界面上進(jìn)行、進(jìn)而保障各區(qū)域一定要求的正負(fù)壓維持得以有效實(shí)現(xiàn)。在檢測(cè)風(fēng)機(jī)故障的過程中，可以基于變頻故障反饋及其配套的差壓開關(guān)基礎(chǔ)上來進(jìn)行，進(jìn)而確保故障問題以及故障位置的及時(shí)性以及高度準(zhǔn)確性[8]。

（2）恒豐壓控制。在對(duì)給定量進(jìn)行設(shè)置的過程中，可以以組態(tài)網(wǎng)界面的設(shè)定值為依據(jù)進(jìn)而對(duì)給定量進(jìn)行合理設(shè)置，而在對(duì)反饋量進(jìn)行設(shè)置的過程中，則可以通過利用送風(fēng)壓差傳感器進(jìn)行利用、進(jìn)而對(duì)送風(fēng)口的風(fēng)壓進(jìn)行檢測(cè)，以此對(duì)反饋量進(jìn)行合理設(shè)置，促使合理有效的控制變頻器得以實(shí)現(xiàn)。

6.2 空調(diào)控制

對(duì)于醫(yī)院負(fù)壓隔離病房中空調(diào)冷熱源來說，其運(yùn)用的機(jī)組為風(fēng)冷熱泵，并且會(huì)對(duì)兩套空調(diào)外機(jī)進(jìn)行設(shè)置，兩套空調(diào)外機(jī)中的其中一套主要是對(duì)新風(fēng)進(jìn)行供應(yīng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)預(yù)處理總進(jìn)風(fēng)的溫濕度;而第二套空調(diào)外機(jī)則是對(duì)手術(shù)部各房間空調(diào)機(jī)組進(jìn)行有效供應(yīng)，確?？刂聘鞣块g的溫濕度[9]。水作為冷熱源的傳輸媒介并且各潔凈控制區(qū)域在對(duì)冷熱源的輸入量進(jìn)行調(diào)節(jié)的過程中主要由比例調(diào)節(jié)閥進(jìn)行。在對(duì)各空調(diào)機(jī)組進(jìn)行加濕的過程中是電加濕器獨(dú)立完成的加濕工作。而這兩套空調(diào)外機(jī)制冷制熱的切換主要受基于MODDBUS通訊協(xié)議應(yīng)用基礎(chǔ)上的PLC所控制。

6.3 新風(fēng)系統(tǒng)控制

風(fēng)冷熱泵機(jī)組為新風(fēng)系統(tǒng)空調(diào)外機(jī)所采用的主要形式，在處于開機(jī)狀態(tài)的循環(huán)風(fēng)系統(tǒng)空調(diào)機(jī)組以及開機(jī)狀態(tài)下的新風(fēng)機(jī)組基礎(chǔ)上，一旦室外溫度在15攝氏度之下的溫度時(shí)，此時(shí)機(jī)組的自動(dòng)關(guān)機(jī)功能就會(huì)進(jìn)行工作，而在室外溫度在16攝氏度之上時(shí)，此時(shí)機(jī)組的自動(dòng)開機(jī)功能進(jìn)行工作。預(yù)加熱處理為新風(fēng)機(jī)組電加熱的主要處理形式，對(duì)比設(shè)定溫度、一旦新風(fēng)溫度比其低時(shí)，此時(shí)電加熱的溫度補(bǔ)償工作就會(huì)開始開展。

對(duì)于新風(fēng)空調(diào)機(jī)組來說，其在對(duì)送風(fēng)溫濕度進(jìn)行設(shè)定的過程中，通常都會(huì)通過以處于開機(jī)狀態(tài)的各循環(huán)風(fēng)機(jī)組為依據(jù)，進(jìn)而決定溫濕度的具體設(shè)定。處于制熱狀態(tài)的循環(huán)風(fēng)機(jī)組，在對(duì)溫度進(jìn)行設(shè)定時(shí)主要以各機(jī)組設(shè)定的最低溫度為依據(jù)進(jìn)而進(jìn)行設(shè)定;而處于制冷狀態(tài)的循環(huán)風(fēng)機(jī)組，在對(duì)溫度進(jìn)行設(shè)定時(shí)則主要以各機(jī)組設(shè)定的最高溫度為依據(jù)進(jìn)行溫度的設(shè)定。而新風(fēng)機(jī)組在對(duì)濕度進(jìn)行設(shè)定的過程中主要是以各機(jī)組設(shè)定的最低濕度為依據(jù)進(jìn)行其濕度的設(shè)定[10]。

6.4 循環(huán)風(fēng)系統(tǒng)控制

對(duì)于循環(huán)風(fēng)系統(tǒng)的空調(diào)外機(jī)來說，其所采用的模式主要為冷熱自動(dòng)切換，同時(shí)也進(jìn)行自動(dòng)改變的為各空調(diào)機(jī)組比例調(diào)節(jié)閥控制模式。

6.5 溫度控制

4-20MA的信號(hào)向相應(yīng)控制的PLC進(jìn)行傳輸可以是每一個(gè)控制點(diǎn)的溫度信號(hào)傳送形式，而此時(shí)PLC對(duì)溫度進(jìn)行控制的過程中可以使用分段比例控制法來進(jìn)行相應(yīng)的控制工作;分段控制主要體現(xiàn)在加熱器溫度控制，并且在分段控制其溫度時(shí)應(yīng)使用接觸器來進(jìn)行，在控制過程中應(yīng)確?；跍囟却笮〉姆答伜筒▌?dòng)變換的基礎(chǔ)上來進(jìn)行;在加熱過程中應(yīng)以升降溫的規(guī)律為依據(jù)來進(jìn)行，或者還可以進(jìn)行制冷、此時(shí)應(yīng)基于冷水比例閥開度的基礎(chǔ)上來進(jìn)行。

6.6 濕度控制

濕度的控制與每個(gè)控制點(diǎn)的溫度一樣，也可以以4-20MA的信號(hào)向相應(yīng)控制的PLC進(jìn)行濕度信號(hào)的傳輸，此時(shí)PLC控制濕度過程中所使用的方法主要為濕度比例控制法;并且在濕度控制的過程中用接觸器作為加濕器進(jìn)行并基于反饋濕度大小的基礎(chǔ)上進(jìn)行相應(yīng)的控制工作，在加濕或除濕的過程中主要依據(jù)的為濕度變換規(guī)律來進(jìn)行相應(yīng)的濕度控制。

7 結(jié)語

通過對(duì)先進(jìn)的可編程DP總線、上位機(jī)組態(tài)技術(shù)進(jìn)行合理應(yīng)用，可以促使在護(hù)士站、手術(shù)室站中集中管理三十六個(gè)分站點(diǎn)數(shù)據(jù)信息的形式得以有效實(shí)現(xiàn)，并且確保在接觸屏上即可操作以及管理各分站，實(shí)現(xiàn)了對(duì)病房病情控制的及時(shí)以及高效性，同時(shí)在設(shè)備的有效管理方面也得以不斷提升，促使整體控制系統(tǒng)的自動(dòng)化得以不斷深入發(fā)展。

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作者簡(jiǎn)介：王金星（1992—），男，遼寧盤錦人，本科，助理工程師、高級(jí)維修電工，研究方向：電子與集成電路、信號(hào)處理、系統(tǒng)控制。