基于PLC 的潔凈手術室凈化空調新風機組自動控制設計與實現方法

賈新波

（濟寧市第一人民醫院總務部制冷室，山東 濟寧 272111）

手術室屬于醫院綜合病房樓的關鍵部門，也是空調系統要求相對較高的區域，由于潔凈空氣明顯降低以及規避因為空氣不潔凈而導致術后感染現象的出現。因此，醫院空調從某種程度而言，也關系著患者病情的治療以及康復，甚至屬于治療的一種主要方式。經過研究發現，患者若處于溫度以及濕度適宜的背景之下，更容易恢復健康。所以，醫院空調的價值便是凈化醫手術室環境。因此，潔凈手術室凈化空調新風機組自動控制系統設計便顯得尤為重要，其直接關系著手術室環境是否安全與合理。為此，如何設計潔凈手術室凈化空調新風機組自動控制系統也受到許多學者與醫療機構的關注與重視。

1 凈化空調系統模式以及手術室空氣處理方法

（1）凈化空調系統模式。凈化空調控制系統具體是由空氣凈化系統以及自動控制系統構建而成。其中，空氣凈化系統具體是由加熱加濕設備、循環風機以及空氣過濾設備共同構成，一般是利用設計粗效、中效以及高效過濾設備三級過濾設備以完成對空氣的凈化處理，表冷設備、解熱設備以及計時設備則負責用以調整空氣的濕度以及溫度，循環風機則負責空氣處于流動狀態，以實現風自控控制系統，包含不同類型溫度與濕度的傳感設備、壓力變送器、送風與排風調節閥以及溫控閥門執行設備等多種設備。

（2）手術室空氣處理方法。醫院建筑對新鮮且潔凈的空氣有較高需求，通過高質量空氣實現對手術期間產生的有害氣體的稀釋，以符合人體衛生需要，同時，為室內排風提供必要的補償。同時，通風方法能夠通過機械送風與自然排風相融合的方法、機械排風同自然補風結合的方式以及共同應用機械完成送風與排風等多種方法。通常情況下，醫療機構空氣調整以及普通建筑物空氣調整之間存在明顯差異，相較于普通建筑物空氣的調整，手術室更關注空氣的凈化情況、無菌情況、建筑物中空氣流向以及流速等多個方面。

手術室凈化空調新風機組自動控制系統不僅需要形成針對所有手術的統一控制，同時，也能夠為各個手術室靈活管理提供足夠的便利。通常情況下，設計應按照如下設計原則開展：手術室凈化空調新風機組自動控制系統應同其他輔助用房空調系統之間分開設計，通過處于獨立狀態的凈化空調系統針對各個潔凈手術室予以空氣處理，且多間手術室可以共同使用同一個空調系統。然而，凈化空調系統新風可嘗試予以集中處理，也可嘗試采用各個系統彼此單獨處理，從而構建獨立于其他輔助用房的空調系統。

2 手術室凈化空調新風機組自動控制系統設計

（1）系統整體設計?？刂葡到y運用工控機聯合可編程控制器以及現場總線構建的控制系統，借此形成對潔凈手術室凈化空調系統的自動管控。系統整體結構設計一般采用如圖1 所示結構。

通過圖1 能夠清晰地了解控制系統采用拓撲結構，系統的構成部分具體包含可編程控制器、上位機、風機機組以及現場不同類型的傳感設備以及執行設備。該自動控制系統將上位機視為關鍵，借助PROFIBUS—DP 現場總線，使得上位機同可編程控制器相連，通過RS485 傳輸技術以及可編程控制器在固定時間點通過現場傳感設備收集有關數據，之后，借助現場總線將所收集的信息數據傳輸至上位機中，同時，將其顯現出來。上位機針對所傳輸的信息數據進行分析，并同樣借由現場總線將控制信息數據傳輸至可編程控制器中，可編輯控制器結合上位機發出的控制指令予以調節，并將信號傳輸至現場執行設備，完成針對現場設備的驅動以及數值調節。

圖1 系統整體結構設計方案

（2）新風機組構成與工作原理。新風機組屬于手術室新風的重要渠道，機組不僅需要負責為手術供應必要的新風，同時，也需要及時更改手術室中的空氣，若是手術室內出現風量不足或是難以形成正壓差時，為手術提供新風。新風機組表現為風機柜的形式，構成部分包括新風閥、電加熱裝置、電加濕器以及初效過濾器等。而新風機組各個功能段的劃分情況如下圖所示：

圖2 新分幾組不同功能段分布狀況

圖2 中，1 表示新風閥，2 表示防凍開關，3 表示粗效過濾段，4 表示風機段，5 表示均流段，6 表示表冷器，7 表示電加熱段，8 表示電加濕段，9 表示送風段。

其中針對新風機組開展監控的主要目的是針對機組內空氣溫度以及濕度予以適當的調節，并保證空氣潔凈程度符合要求，旨在確保空調系統中的新風風量、溫度以及濕度于送入循環機組之間均滿足系統所設定的數值。新風機組工作流程如下所示：系統運行過程中，新風機柜自行將新風閥開啟，使得新風通過入風口進入新風機柜。第一步，經過防凍開關部分，該部分裝設有溫度傳感器，傳感器會將所檢驗達到的溫度數值傳輸至控制器，控制器對比測取的溫度值與預設溫度值，若溫度過低，則PLC 將關閉防凍開關，不再引入新風。于粗效過濾器安設壓差變送器，其價值在于檢驗兩側的壓力差，壓差變送器將檢驗所獲得的壓差值傳輸至PLC，而PLC 結合預設的值判定過濾器當前的狀態，若存在壓差值超越設定值的現象，則證明空氣無法順利經過過濾器，把信息傳輸至上位機，同時，報知工作人員故障，提醒工作人員必須及時更換過濾器。風機價值是使空氣處于流動狀態，于風機位置安設壓差變送器以及變頻器，壓差變送器的價值在于判定風機兩端壓差數值的高低，以確認風機運行是否出現故障，而變頻器的價值在于結合PLC 所傳輸的控制信息數據調整風機轉速，壓差傳感設備檢驗風機兩端存在的壓差值，同時，把測取的數值傳輸至控制器中，控制器針對數值予以檢驗若壓差值同預設值之間存在差異，則控制中心報知工作人員缺風信息，提醒工作人員采用相應的措施予以處理。出口位置安設有溫度傳感設備測取經過新風機組處理的空氣溫度以及濕度是否滿足預設值要求，傳感器將檢驗所獲取的信號數據傳輸至控制器，而控制器結合檢測信號值實現對風機至出風口內安設的加熱裝置以及表冷器等工作現狀，控制器將信號數據傳輸至上述執行設備之上，執行設備收到信號后，落實操作，以使空氣濕度以及溫度均滿足系統需要。

3 結語

基于我國醫療硬件設備的持續更新，以PLC 為基礎的潔凈手術室凈化空調新風機組自動控制系統也受到了社會的廣泛重視。為此，作為醫療機構，應合理設計潔凈手術室凈化空調新風機組自動控制系統，明確其工作機制，以保證其設計的合理性。