基于PLC 的洁净手术室净化空调新风机组自动控制设计与实现方法

贾新波

（济宁市第一人民医院总务部制冷室，山东 济宁 272111）

手术室属于医院综合病房楼的关键部门，也是空调系统要求相对较高的区域，由于洁净空气明显降低以及规避因为空气不洁净而导致术后感染现象的出现。因此，医院空调从某种程度而言，也关系着患者病情的治疗以及康复，甚至属于治疗的一种主要方式。经过研究发现，患者若处于温度以及湿度适宜的背景之下，更容易恢复健康。所以，医院空调的价值便是净化医手术室环境。因此，洁净手术室净化空调新风机组自动控制系统设计便显得尤为重要，其直接关系着手术室环境是否安全与合理。为此，如何设计洁净手术室净化空调新风机组自动控制系统也受到许多学者与医疗机构的关注与重视。

1 净化空调系统模式以及手术室空气处理方法

（1）净化空调系统模式。净化空调控制系统具体是由空气净化系统以及自动控制系统构建而成。其中，空气净化系统具体是由加热加湿设备、循环风机以及空气过滤设备共同构成，一般是利用设计粗效、中效以及高效过滤设备三级过滤设备以完成对空气的净化处理，表冷设备、解热设备以及计时设备则负责用以调整空气的湿度以及温度，循环风机则负责空气处于流动状态，以实现风自控控制系统，包含不同类型温度与湿度的传感设备、压力变送器、送风与排风调节阀以及温控阀门执行设备等多种设备。

（2）手术室空气处理方法。医院建筑对新鲜且洁净的空气有较高需求，通过高质量空气实现对手术期间产生的有害气体的稀释，以符合人体卫生需要，同时，为室内排风提供必要的补偿。同时，通风方法能够通过机械送风与自然排风相融合的方法、机械排风同自然补风结合的方式以及共同应用机械完成送风与排风等多种方法。通常情况下，医疗机构空气调整以及普通建筑物空气调整之间存在明显差异，相较于普通建筑物空气的调整，手术室更关注空气的净化情况、无菌情况、建筑物中空气流向以及流速等多个方面。

手术室净化空调新风机组自动控制系统不仅需要形成针对所有手术的统一控制，同时，也能够为各个手术室灵活管理提供足够的便利。通常情况下，设计应按照如下设计原则开展：手术室净化空调新风机组自动控制系统应同其他辅助用房空调系统之间分开设计，通过处于独立状态的净化空调系统针对各个洁净手术室予以空气处理，且多间手术室可以共同使用同一个空调系统。然而，净化空调系统新风可尝试予以集中处理，也可尝试采用各个系统彼此单独处理，从而构建独立于其他辅助用房的空调系统。

2 手术室净化空调新风机组自动控制系统设计

（1）系统整体设计。控制系统运用工控机联合可编程控制器以及现场总线构建的控制系统，借此形成对洁净手术室净化空调系统的自动管控。系统整体结构设计一般采用如图1 所示结构。

通过图1 能够清晰地了解控制系统采用拓扑结构，系统的构成部分具体包含可编程控制器、上位机、风机机组以及现场不同类型的传感设备以及执行设备。该自动控制系统将上位机视为关键，借助PROFIBUS—DP 现场总线，使得上位机同可编程控制器相连，通过RS485 传输技术以及可编程控制器在固定时间点通过现场传感设备收集有关数据，之后，借助现场总线将所收集的信息数据传输至上位机中，同时，将其显现出来。上位机针对所传输的信息数据进行分析，并同样借由现场总线将控制信息数据传输至可编程控制器中，可编辑控制器结合上位机发出的控制指令予以调节，并将信号传输至现场执行设备，完成针对现场设备的驱动以及数值调节。

图1 系统整体结构设计方案

（2）新风机组构成与工作原理。新风机组属于手术室新风的重要渠道，机组不仅需要负责为手术供应必要的新风，同时，也需要及时更改手术室中的空气，若是手术室内出现风量不足或是难以形成正压差时，为手术提供新风。新风机组表现为风机柜的形式，构成部分包括新风阀、电加热装置、电加湿器以及初效过滤器等。而新风机组各个功能段的划分情况如下图所示：

图2 新分几组不同功能段分布状况

图2 中，1 表示新风阀，2 表示防冻开关，3 表示粗效过滤段，4 表示风机段，5 表示均流段，6 表示表冷器，7 表示电加热段，8 表示电加湿段，9 表示送风段。

其中针对新风机组开展监控的主要目的是针对机组内空气温度以及湿度予以适当的调节，并保证空气洁净程度符合要求，旨在确保空调系统中的新风风量、温度以及湿度于送入循环机组之间均满足系统所设定的数值。新风机组工作流程如下所示：系统运行过程中，新风机柜自行将新风阀开启，使得新风通过入风口进入新风机柜。第一步，经过防冻开关部分，该部分装设有温度传感器，传感器会将所检验达到的温度数值传输至控制器，控制器对比测取的温度值与预设温度值，若温度过低，则PLC 将关闭防冻开关，不再引入新风。于粗效过滤器安设压差变送器，其价值在于检验两侧的压力差，压差变送器将检验所获得的压差值传输至PLC，而PLC 结合预设的值判定过滤器当前的状态，若存在压差值超越设定值的现象，则证明空气无法顺利经过过滤器，把信息传输至上位机，同时，报知工作人员故障，提醒工作人员必须及时更换过滤器。风机价值是使空气处于流动状态，于风机位置安设压差变送器以及变频器，压差变送器的价值在于判定风机两端压差数值的高低，以确认风机运行是否出现故障，而变频器的价值在于结合PLC 所传输的控制信息数据调整风机转速，压差传感设备检验风机两端存在的压差值，同时，把测取的数值传输至控制器中，控制器针对数值予以检验若压差值同预设值之间存在差异，则控制中心报知工作人员缺风信息，提醒工作人员采用相应的措施予以处理。出口位置安设有温度传感设备测取经过新风机组处理的空气温度以及湿度是否满足预设值要求，传感器将检验所获取的信号数据传输至控制器，而控制器结合检测信号值实现对风机至出风口内安设的加热装置以及表冷器等工作现状，控制器将信号数据传输至上述执行设备之上，执行设备收到信号后，落实操作，以使空气湿度以及温度均满足系统需要。

3 结语

基于我国医疗硬件设备的持续更新，以PLC 为基础的洁净手术室净化空调新风机组自动控制系统也受到了社会的广泛重视。为此，作为医疗机构，应合理设计洁净手术室净化空调新风机组自动控制系统，明确其工作机制，以保证其设计的合理性。