電氣自動化技術在醫院負壓隔離病房中的應用研究

王金星 孫祖帥

摘 要：隨著當前社會經濟的飛速發展以及科技水平的不斷提升，大量新型的先進技術不斷涌現，深刻影響著社會以及人們日常生活的方方面面。其中電氣自動化技術在社會各行業各領域都得到了較為廣泛的應用，而在醫院負壓隔離病房中的應用更是極大程度的保障了病房內的良好環境，為醫院工作人員的工作提供了一定便利，同時在某種程度來說對病房內病人疾病的恢復也起到了重要幫助。但從現階段我國負壓隔離病房中電氣自動化技術應用的實際情況來看，電氣自動化控制技術方面較為不理想，在一定程度上阻礙著電氣自動化技術功能作用的良好發揮。

關鍵詞：電氣自動化技術;醫院;負壓隔離病房;應用研究

中圖分類號：TM76 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）20-0021-02

在醫院負壓隔離病房中電氣自動化技術的應用主要體現在潔凈空調的自動化控制方面，基于PLC自動化系統的應用能夠促使醫院負壓隔離病房中溫濕度的穩定控制以及各隔離病房區壓差的維持得以有效實現，同時通過對潔凈區風速風量的控制、促使其能夠與國家每小時換氣次數的標準要求相匹配，進而確保醫院負壓隔離病房空氣潔凈系統能夠與國家規定標準要求做到完全一致與高度符合[1]。本文通過對DCS控制系統、上位機控制、PLC可編程控制、HMI觸摸屏控制等方面內容設計進行了分析探討，希望對研究電氣自動化技術在醫院負壓隔離病房中應用的相關人員的工作提供一定幫助。

1 DCS控制系統

DCS控制系統是基于西門子控制軟件（S7-300-step7）的基礎上與PLC（CTS7-200）相結合進而得以構建而成的，與此同時其中包含了三十六個DP分站點。DCS控制系統在對研華工控機進行合理利用的基礎上進而促使對DCS整體系統的溫濕度、風速風量、空調機組的監管和控制得以有效實現，通過采集并組態PLC反饋的數據，進而在護士站、手術室站兩方面將上位機系統進行合理劃分[2]。

DCS控制系統中DP主叫從站建立通信（DP主站）為其主要運用的通信系統：DCS控制系統主機為S7-300型號的西門子設備，而CO-TRUST S7-200系統則主要為DP從站運用的系統形式，能夠可靠且穩定的控制相應設備，而對于上位機與主站通信來說，其基于以態網技術運用的基礎上確保系統控制要求得到充分滿足;對于上位機來說，其主要運用的通訊方式為DP輪循形式，進而確保ICU、隔離病房、空調冷熱水機站、手術室等多個環節之間的數據交換得以有效實現，而與此同時對于一些其他的自動控制功能來說，通過此總線也能促使其自動化控制功能的網絡控制模式得以切實有效實現[3]。

集散型控制系統是DCS系統的另一種名稱，集散型控制系統是能夠集中管理較為分散現場設備的一種有效系統模式。對于集散型控制系統來說，其主要有護士站和手術室站S7-300（中央站）;如CTS7-200PLC的控制站;如溫濕度傳感器、空調、壓差開關、增壓風機、排風機等的現場站三個層面。

2 上位機控制

上位機控制主要分為護士站和手術室站，通過對組態軟件集成研華工控機的合理利用能夠促使其對整個負壓隔離、ICU等病房的空調凈化系統溫濕度、風速風量、空調機組的監控得以有效實現，通過采集和組態PLC反饋的數據，能夠及時反饋現場控制柜內的報警信號并在此基礎上對及時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，能夠對各電機運行狀態、溫濕度、壓力數據、閥門狀態進行動態顯示;（2）能夠促使機組啟?？刂频氖謩雍妥詣拥男问降靡杂行崿F;（3）能夠及時顯示機組的多樣化故障問題，同時能夠將維修提示及時發出顯示進而啟動報警系統，并且可隨時打印報警信息;（4）對維護工作能夠進行計劃，基于設備累計運行時間、客戶提供的設定維護計劃的基礎上及時提示系統的維護與保養等方面的工作項目;（5）能夠實時顯示溫濕度曲線，同時還能對一周內的溫濕度歷史去進行進行查詢，并且能夠存儲一千條報警信息和事故信息;（6）及時有效的記錄并打印每天的電機和閥門運行的實際狀態信息;（7）護士站及手術室站各系統、各環節的操作流程和幫助;（8）能夠為護士提供簡單且直觀的操作界面;（9）系統維護界面及護士日記界面的顯示。

3 PLC可編程控制

PLC可編程控制主要是對系統各輸入信號如操作按鈕、差壓開關、溫濕度、報警信號、變頻器等信號進行采集，并通過PLC編程處理以及輸出這類信號，進而對各執行元件如電動執行閥、新風機、排風機、熱冷器等的工作狀態進行有效控制，促使控制要求和需求得以有效實現，確保PLC可編程控制作用的充分且全面發揮[5]。

4 HMI觸摸屏控制

溫濕度棒狀圖、各閥門狀態、各電機狀態、報警信息、故障信息等會在觸摸屏上進行顯示，并且在對各生產流程進行控制的過程中可以手動進行相關操作，同時其運行情況等也能夠保證看到，為相關工組人員的工作提供了極大的便利，同時也在一定程度上促使相應工作的質量和效率切實有效的提升[6]。操作箱會在每個隔離病房配備一個，而操作箱上又會配備一個十寸的屏幕，并且在這個屏幕上又具備一個開關機位置，屏幕上能夠設定并顯示隔離病房的溫濕度，同時還能顯示機組故障、報警信息等。

5 情報面板

情報面板會在相應的控制站進行合理配置，而控制有無影燈、照明等功能是基于情報面板的基礎上得以有效實現的，并且其通過情況面板還能向PLC自動化控制系統進行進入。在對情報面板進行控制的過程中相應的無源觸點會由PLC提供進而實現對其的控制，在PLC進行輸入的過程中會需要24V的開關量，而這24V的開關量正是由情報面板所提供[7]。每間手術室機組開關機的手術計時、麻醉計時以及各種報警等都是由情報面板獨立完成的;而通過情報面板即可進入到PLC自動化控制系統的有設定并顯示溫濕度、顯示機組故障及各種報警信息、控制無影燈和照明燈。

6 設備自控

6.1 風機控制

風機控制系統中的風機主要有送風機、增壓送風機、排風機三種，并且對其的控制方案主要包含兩種。

（1）可調定頻控制。將變頻器的輸入直接以組態界面上的設定值為準，進而達到控制變頻器開關的目的，同時在變頻器對風機進行控制的過程中使用的是恒頻率。為了促使風機的定頻得以有效實現，可以將設定值的改變直接在組態界面上進行、進而保障各區域一定要求的正負壓維持得以有效實現。在檢測風機故障的過程中，可以基于變頻故障反饋及其配套的差壓開關基礎上來進行，進而確保故障問題以及故障位置的及時性以及高度準確性[8]。

（2）恒豐壓控制。在對給定量進行設置的過程中，可以以組態網界面的設定值為依據進而對給定量進行合理設置，而在對反饋量進行設置的過程中，則可以通過利用送風壓差傳感器進行利用、進而對送風口的風壓進行檢測，以此對反饋量進行合理設置，促使合理有效的控制變頻器得以實現。

6.2 空調控制

對于醫院負壓隔離病房中空調冷熱源來說，其運用的機組為風冷熱泵，并且會對兩套空調外機進行設置，兩套空調外機中的其中一套主要是對新風進行供應，進而實現預處理總進風的溫濕度;而第二套空調外機則是對手術部各房間空調機組進行有效供應，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域在對冷熱源的輸入量進行調節的過程中主要由比例調節閥進行。在對各空調機組進行加濕的過程中是電加濕器獨立完成的加濕工作。而這兩套空調外機制冷制熱的切換主要受基于MODDBUS通訊協議應用基礎上的PLC所控制。

6.3 新風系統控制

風冷熱泵機組為新風系統空調外機所采用的主要形式，在處于開機狀態的循環風系統空調機組以及開機狀態下的新風機組基礎上，一旦室外溫度在15攝氏度之下的溫度時，此時機組的自動關機功能就會進行工作，而在室外溫度在16攝氏度之上時，此時機組的自動開機功能進行工作。預加熱處理為新風機組電加熱的主要處理形式，對比設定溫度、一旦新風溫度比其低時，此時電加熱的溫度補償工作就會開始開展。

對于新風空調機組來說，其在對送風溫濕度進行設定的過程中，通常都會通過以處于開機狀態的各循環風機組為依據，進而決定溫濕度的具體設定。處于制熱狀態的循環風機組，在對溫度進行設定時主要以各機組設定的最低溫度為依據進而進行設定;而處于制冷狀態的循環風機組，在對溫度進行設定時則主要以各機組設定的最高溫度為依據進行溫度的設定。而新風機組在對濕度進行設定的過程中主要是以各機組設定的最低濕度為依據進行其濕度的設定[10]。

6.4 循環風系統控制

對于循環風系統的空調外機來說，其所采用的模式主要為冷熱自動切換，同時也進行自動改變的為各空調機組比例調節閥控制模式。

6.5 溫度控制

4-20MA的信號向相應控制的PLC進行傳輸可以是每一個控制點的溫度信號傳送形式，而此時PLC對溫度進行控制的過程中可以使用分段比例控制法來進行相應的控制工作;分段控制主要體現在加熱器溫度控制，并且在分段控制其溫度時應使用接觸器來進行，在控制過程中應確?；跍囟却笮〉姆答伜筒▌幼儞Q的基礎上來進行;在加熱過程中應以升降溫的規律為依據來進行，或者還可以進行制冷、此時應基于冷水比例閥開度的基礎上來進行。

6.6 濕度控制

濕度的控制與每個控制點的溫度一樣，也可以以4-20MA的信號向相應控制的PLC進行濕度信號的傳輸，此時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行并基于反饋濕度大小的基礎上進行相應的控制工作，在加濕或除濕的過程中主要依據的為濕度變換規律來進行相應的濕度控制。

7 結語

通過對先進的可編程DP總線、上位機組態技術進行合理應用，可以促使在護士站、手術室站中集中管理三十六個分站點數據信息的形式得以有效實現，并且確保在接觸屏上即可操作以及管理各分站，實現了對病房病情控制的及時以及高效性，同時在設備的有效管理方面也得以不斷提升，促使整體控制系統的自動化得以不斷深入發展。

參考文獻

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[10] 許記.PLC技術在醫院電氣設備自動化控制中的應用[J].現代工業經濟和信息化，2018，8（13）：99-100+102.

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