基于PLC的醫院潔凈手術室凈化空調自動控制系統的設計與實現

　　摘 要： 隨著我國經濟水平的提升，醫院的硬件配備水平也呈現日益上升的趨勢。在眾多醫院硬件設施當中，空調對于患者的康復與治療有著更為直接的聯系。其中，手術室作為醫院的核心區域，提升該區域凈化空調自動控制系統的設計水平對于降低術中感染有著至關重要的作用。鑒于此，本文首先以介紹凈化空調系統的模式為切入點，闡述手術室空氣處理的基本方式，對潔凈手術室凈化空調自動控制系統的設計與實現進行探究，以供專業人士借鑒與參考。 

　　為使手術室中環境符合手術的要求，需要使用凈化空調來調節室內濕度與溫度，并且過濾手術室中的空氣，從而使得手術室中環境達到潔凈的程度。此外，為確保手術室中壓力為正壓狀態，同樣需要使用凈化空調對其進行調節，從而將污染物隔離在室外，保證手術室處于無菌且潔凈的狀態，最大限度的避免術后感染情況的發生，同時也可提升手術過程中醫護人員的舒適度，從而提升手術效率。 

　　一、凈化空調系統的模式 
　　凈化空調控制系統包括空氣凈化系統和自動控制系統，空氣凈化系統主要由空氣過濾器、循環風機、表冷器、加熱加濕裝置等基本設備組成，通過設置粗效、中效和高效過濾器的三級過濾裝置來實現對空氣的凈化處理，表冷器、加熱加濕裝置用來調節空氣的溫度和濕度，循環風機的作用是使空氣運動起來而形成風自動控制系統包括各種溫度、濕度傳感器，壓力變送器，溫控閥門?絳釁鰨?送風、排風調節閥，控制器和監控設備等。 
　　二、手術室空氣處理的基本方式 
　　醫院建筑需要大量新鮮、潔凈的空氣來稀釋有害氣體，滿足人體衛生需求并補償室內的排風。通風方式可以采用機械送風與自然排風相結合的方式、機械排風與自然補風結合的方式和同時使用機械進行送風和排風等方式。一般醫院是將通風系統和空調系統結合起來實現室內良好的空氣品質的。醫院的空氣調節和一般建筑物的空氣調節是不同的，它更注重空氣的凈化和無菌、建筑物內的氣流流向和風速、保證醫療上需要的溫濕度等方面。具體的空氣處理方式有空調機組循環方式，如圖所示有一次回風的室內循環機組與空調機組并用方式，如圖所示新風承擔全部熱濕負荷的室內循環機組與空調機組并用方式，如圖所示新風機組與風機盤管室內循環機組并用方式，如圖1所示。 
　　醫院潔凈手術部凈化空調系統應做到既實現對整個手術部的統一控制，又能方便對各手術室靈活管理。一般遵循以下設計原則：潔凈手術室的凈化空調系統應與其輔助用房的空調系統分開設置，采用獨立的凈化空調系統對每個級潔凈手術室和級潔凈手術室進行空氣處理級，潔凈手術室和級潔凈手術室可以多間手術室公用一個空調系統。但是凈化空調系統的新風可以采用集中處理，也可以各系統單獨處理，形成各個完全獨立的系統。 
　　三、潔凈手術室凈化空調自動控制系統的設計與實現 
　　1、系統的整體設計 
　　手術部位于醫院綜合樓的第5層，由手術室及其輔助用房和醫生護士辦公區組成。手術室分別是是百級手術室、眼科手術室、個腔鏡手術室、骨科手術室、產科手術室、正負壓手術室和個普外手術室，根據國家標準規范的實際要求，各手術室設計級別及具體控制指標如表1所示。 
　　2、自動控制系統的整體結構 
　　控制系統?用工控機（Industrial Personal Computer，IPCH可編程控制器（Programmable controller，PLC）+現場總線的形式組成了控制系統，實現潔凈手術室凈化空調系統的自動 控制。系統整體結構圖如圖2所示。 
　　從圖2可以清楚的看出控制系統的拓撲結構，系統由上位機工控機、風機機組及現場的各種傳感器和執行器組成。系統以上位機為核心，通過現場總線將上位機和連接起來，采用的是傳輸技術，定期從現場傳感器采集數據，再通過現場總線將數據傳輸到上位機中，并將其顯示出來。上位機發出的控制信息通過現場總線傳至，根據上位機的控制信號進行調節，并將信號傳至現場執行器，實現對現場設備的驅動。 
　　3、系統的控制方式 
　　控制系統使用現場總線將上位機和下位機連接起來，使用傳輸協議和傳輸技術實現控制器與現場設備和上位機之間數據通信。其中上位機選用的是工控機，下位機選用的是西門子，現場設備是各種傳感器、變送器和執行器等。現場控制單元直接與被控對象聯系，可以獨立實現現場信號的采集及對現場設備的控制等功能。現場控制單元一般安裝在工業控制現場，接收上一級監控站發送來的控制命令，并將本地的狀態和采集到的數據傳送至上位機，在上位機不進行干預的情況下，現場控制單元可根據各自事先設定好的參數進行各種運算，控制輸出實現單獨對設備進行控制空調機組的控制策略。 
　　對于全年運行的空調系統，需要充分考慮到季節變化對系統運行的影響，根據室內外不同的熱、濕條件，確定不同的運行工況，以多工況的方式運行。主要目的是為了充分利用新風和回風的熱濕負荷，盡量減少制冷機、加熱器和加濕器運行時間，達到節能的目的。面對這樣一個多工況系統進行監控和控制，不僅需要根據相關參數確定工況轉換的時機，在轉換時切換運行設備，還要相應改變控制參數的數值，以及執行機構的動作方向。 
　　4、報警系統 
　　故障報警是對風機進行缺風保護、檢測變頻故障等，檢測風機和過濾器兩端壓差值對風機運行狀態和過濾器堵塞情況進行監測，當被檢測對象出現異常時，系統顯示報警信息。工作人員根據提示的報警信息對系統進行維護。其中缺風保護報警是通過設在風機處的壓差變送器測得的壓差值進行判斷，如果風機兩端壓差值不在設定范圍內，說明風機運行出現故障，則顯示報警信息。 
　　四、結語 
　　綜上所述，隨著我國醫療硬件水平的提升，基于PLC的醫院潔凈手術室凈化空調自動控制系統的設計與實現逐漸引起全社會的關注，本文所設計的凈化空調自動控制系統可以有效的實現潔凈手術室的目的，所以具備一定應用潛力。相信隨著未來PLC 技術的發展，手術室凈化空調自動控制系統的設計將會更加科學與合理，進而推動我國醫用空調行業更為快速的發展。