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“抗擊疫情，讓每個(gè)人感受到了中國(guó)力量！”
2020年下半年以來，中國(guó)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)健增長(zhǎng)，各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)持續(xù)好轉(zhuǎn)，取得疫情防護(hù)成功后的中國(guó)經(jīng)濟(jì)顯示出強(qiáng)大動(dòng)能。再對(duì)比國(guó)外疫情蔓延、毫無終止的現(xiàn)狀，國(guó)內(nèi)抗疫取得的成就讓中國(guó)人多了幾分自豪感！
疫情的防護(hù)離不開科學(xué)的防控措施，更離不開醫(yī)療自動(dòng)化科技的全力保障。
各省區(qū)為適應(yīng)新冠疫情的防治工作和突發(fā)疫情的需求，加強(qiáng)了疾病預(yù)防控制中心的建設(shè)，包括新建新冠病毒核酸檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室，擴(kuò)大負(fù)壓隔離病房數(shù)量等。這其中，如何設(shè)計(jì)好滿足新冠疫情防護(hù)要求的負(fù)壓隔離潔凈通風(fēng)系統(tǒng)，成為了關(guān)鍵所在。
藍(lán)普鋒公司依據(jù)《疾病預(yù)防控制中心建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》，采用自主研發(fā)的可編程控制器（PLC）為控制核心，通過對(duì)新風(fēng)凈化機(jī)組和排風(fēng)凈化消毒機(jī)組進(jìn)行集中式管控，為負(fù)壓隔離病房提供先進(jìn)的潔凈通風(fēng)系統(tǒng)。值得稱道的是，該方案僅用一套R(shí)PC2000系列PLC就可實(shí)現(xiàn)全部功能。CPU模塊自帶開關(guān)量輸入和輸出，通過擴(kuò)展模塊實(shí)現(xiàn)32路模擬量輸入和16路模擬量輸出，同時(shí)控制15間負(fù)壓隔離實(shí)驗(yàn)室。憑借強(qiáng)大的運(yùn)算和控制能力，RPC2000高效、精準(zhǔn)地實(shí)現(xiàn)了以往2至3套小型PLC才能實(shí)現(xiàn)的各項(xiàng)功能。
負(fù)壓隔離室采用先進(jìn)的通風(fēng)系統(tǒng)，形成隔離區(qū)域不同位置的氣壓梯度，確保隔離區(qū)域的氣壓低于自然界氣壓，讓自然界空氣可以流入到隔離區(qū)域。通過負(fù)壓隔離可以對(duì)傳染性疾病起到污染隔絕的作用，防止受到疾病污染的空氣對(duì)病房以外的環(huán)境和患者以外的人的感染。
天津市某疾病預(yù)防控制中心是第一批認(rèn)定的核酸檢測(cè)機(jī)構(gòu)。按新冠病毒核酸檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室的要求，該中心以符合生物安全二級(jí)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行規(guī)劃。潔凈通風(fēng)系統(tǒng)通過監(jiān)測(cè)、控制、數(shù)據(jù)分析、報(bào)警等手段，確保空氣潔凈度、負(fù)壓值和負(fù)壓梯度等各項(xiàng)指標(biāo)滿足新冠病毒核酸檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室的各項(xiàng)要求。
1.1 空氣潔凈等級(jí)
潔凈通風(fēng)系統(tǒng)要達(dá)到潔凈室空氣潔凈度的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。近期新建的新冠病毒核酸檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室，對(duì)空氣潔凈等級(jí)從過往的初效標(biāo)準(zhǔn)，提升到中效過濾標(biāo)準(zhǔn)。
在潔凈通風(fēng)系統(tǒng)中，PLC通過對(duì)排風(fēng)機(jī)頻率控制，維持室內(nèi)換氣、空氣稀釋并排除室內(nèi)有害氣體，保證醫(yī)患人員的安全和舒適性。
1.2 負(fù)壓控制與實(shí)現(xiàn)
負(fù)壓隔離區(qū)域包括產(chǎn)物分析、擴(kuò)增室、核酸提取、試劑配制、P2實(shí)驗(yàn)室、細(xì)胞培養(yǎng)、P2+實(shí)驗(yàn)室等7個(gè)實(shí)驗(yàn)區(qū)域，共15間負(fù)壓隔離房，潔凈有效區(qū)域近400平米。
在負(fù)壓隔離區(qū)，空氣必須保證是單方向流動(dòng)，讓外界新鮮空氣流向隔離區(qū)。單方向流動(dòng)將避免給隔離區(qū)空氣造成二次污染，這一切都需要負(fù)壓控制來實(shí)現(xiàn)。
分布在各房間的差壓傳感器連接PLC，監(jiān)測(cè)每個(gè)房間室內(nèi)外壓差值，并與系統(tǒng)設(shè)計(jì)值進(jìn)行比較，通過PLC的PID運(yùn)算，調(diào)節(jié)房間排風(fēng)管路上的電動(dòng)風(fēng)閥執(zhí)行器，保持室內(nèi)負(fù)壓值在要求范圍內(nèi)。
1.3 負(fù)壓梯度設(shè)定與實(shí)現(xiàn)
根據(jù)負(fù)壓值控制外界新鮮空氣的流入，負(fù)壓梯度保證空氣從低污染區(qū)向高污染區(qū)流動(dòng)。7個(gè)不同類型的實(shí)驗(yàn)室，受污染的程度不同，負(fù)壓依次設(shè)定為：-30Pa(產(chǎn)物分析)、-20Pa(擴(kuò)增室)、-20Pa(細(xì)胞培養(yǎng))、-20Pa(P2+實(shí)驗(yàn)室)、-10Pa(P2實(shí)驗(yàn)室)、-10Pa(試劑配制)、-10Pa(核酸提取)。負(fù)壓梯度的建立，可以降低空氣污染程度，抑制病毒的傳播，實(shí)現(xiàn)環(huán)境安全。
根據(jù)設(shè)定的負(fù)壓目標(biāo)值，通過PID控制，每個(gè)房間均可達(dá)到負(fù)壓梯度控制目標(biāo)。
PLC通過控制和運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)對(duì)排風(fēng)機(jī)和送風(fēng)機(jī)的調(diào)控。排風(fēng)機(jī)與空調(diào)機(jī)組送風(fēng)機(jī)連鎖動(dòng)作，送風(fēng)機(jī)和排風(fēng)機(jī)的啟、停動(dòng)作同步。排風(fēng)機(jī)根據(jù)設(shè)于總風(fēng)管上的壓差傳感器，根據(jù)設(shè)定值與實(shí)測(cè)值的比較，通過PID運(yùn)算，控制排風(fēng)機(jī)運(yùn)行頻率。
1.4 監(jiān)測(cè)與報(bào)警
PLC將各項(xiàng)數(shù)據(jù)上傳到觸摸屏(HMI)，用于顯示負(fù)壓實(shí)驗(yàn)室設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，各個(gè)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)當(dāng)前負(fù)壓、故障信息、實(shí)時(shí)曲線、歷史曲線等。對(duì)各個(gè)房間設(shè)置目標(biāo)負(fù)壓，設(shè)置負(fù)壓上下限報(bào)警值，并且將各個(gè)房間的情況進(jìn)行展示。
 
數(shù)據(jù)顯示及控制終端
潔凈通風(fēng)系統(tǒng)控制方案中，采用藍(lán)普鋒公司RPC2000系列PLC作為硬件平臺(tái)。通過一套PLC，實(shí)現(xiàn)15間負(fù)壓隔離實(shí)驗(yàn)室潔凈排風(fēng)系統(tǒng)的控制功能。CPU模塊自帶數(shù)字量輸入和數(shù)字輸出，通過擴(kuò)展模塊連接模擬量輸入和模擬量輸出，控制系統(tǒng)具體配置如下：
2.1 CPU模塊RPC2107N
1) 使用數(shù)字量DI/DO對(duì)排風(fēng)機(jī)組和送風(fēng)機(jī)組進(jìn)行啟動(dòng)、停止，對(duì)濾網(wǎng)反饋實(shí)現(xiàn)警戒報(bào)警，并進(jìn)行人工干預(yù)；
2) 自帶2路RS485接口，1路實(shí)現(xiàn)與變頻器通訊，1路預(yù)留數(shù)據(jù)傳輸；
3) 自帶1路以太網(wǎng)接口，該接口實(shí)現(xiàn)與HMI通訊，如HMI改用預(yù)留RS485通訊，可用于潔凈排風(fēng)系統(tǒng)與管理中心平臺(tái)對(duì)接。
2.2 模擬量輸入模塊RPC2313
1) 單模塊為8路模擬量輸入通道，共計(jì)32路；
2) 15路用于對(duì)風(fēng)閥開度反饋，15路用于負(fù)壓反饋，1路風(fēng)道數(shù)據(jù)采集，1路預(yù)留。
2.3 模擬量輸出模塊RPC2321
1) 單模塊為4路模擬量輸出通道，共計(jì)16路；
2) 15路用于風(fēng)閥開度控制；
3) 1路用于排風(fēng)機(jī)頻率控制。
潔凈通風(fēng)系統(tǒng)比傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)要求更高，采用先進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)可確保生命安全。潔凈通風(fēng)系統(tǒng)必須24小時(shí)不間斷運(yùn)行，一臺(tái)CPU主機(jī)進(jìn)行15路PID運(yùn)算，在確保穩(wěn)定可靠的基礎(chǔ)上，對(duì)產(chǎn)品性能提出了更高要求。該系統(tǒng)已在天津市某疾病預(yù)防控制中心平穩(wěn)運(yùn)行了較長(zhǎng)時(shí)間，藍(lán)普鋒公司高性能PLC得到了客戶的稱贊！
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