太原层流净化手术室空调控制系统的设计与实现

洁净室是医院控制要求最高的单位之一，对温湿度有恒定的控制要求。手术室净化不仅要求高度洁净的空气(进入手术室的空气首先须经高效过滤器净化)，而且要求能控制气流的流通方向(即采用层流超净装置)，手术室内形成正压环境，使气流从洁净度高的手术区域流向洁净度低的区域，一股细小、薄层的气流，以均匀的流速向同一方向输送，并带走和排出气流中的尘埃颗粒(尘粒)和细菌。层流手术室空气压力根据其不同区域（如手术间、无菌准备间、刷手间、麻醉间和周围干净区域等）洁净度不同要求而不同。不同级别的层流手术室其空气洁净度标准不同，例如美国联邦标准1000级为每立方尺空气中≥0.5μm的尘粒数，≤1000颗或每升空气中≤35颗。然而，由于手术室内缺乏阴影灯，普通照明灯会对温湿度产生影响，使操作过程中难以满足温湿度恒定的要求。因此，温湿度指标是洁净手术室最重要的控制指标。温度直接影响患者和医护人员的舒适度，当房间湿度大于60%时，细菌繁殖速度将大大加快。从控制细菌繁殖的角度来看，湿度控制也是非常重要的。这就要求手术室的空调系统能够根据具体的算法调节温度和湿度，并根据相应操作面板上设定的值快速响应实时控制要求。该控制系统由西门子S7-224cn PLC和文本显示TD400C组成。

1 系统控制要求

1.1 温度控制要求

回风温度由风管内设置的集成温湿度传感器检测，测得的温度信号送至plc的模拟量输入端。plc将测得的温度与手术室面板温度设定值进行比较，进行pid计算，并将结果输出到相应的模拟量输出，如冷冻/热水电动控制阀，通过控制其开度来达到温度控制的目的。

1.2 湿度控制要求

回风湿度由风管内设置的集成温湿度传感器检测，测得的温度信号传输到plc的模拟量输入端。plc将测得的湿度与手术室面板湿度设定值进行比较，进行pid计算，并将结果输出到相应的模拟输出端。在冬季模式下，通过调节加湿器电动控制阀的开度来实现湿度控制。在夏季模式下，湿度控制不是通过加湿器开度的单一控制来实现的，而是通过水阀调节器和加热器的综合PID控制来实现的。

1.3 风道压力控制

根据工艺要求，必须保持气管内的压力，以满足手术室的医疗要求。系统通过逆变器驱动风机，以逆变器满足工艺要求时的频率值为设定值，以管道中设置的风回压检测传感器测量的压力值为反馈值，变频器的输出频率由pid控制。以满足风压控制的要求。

1.4 人机界面要求

根据现场技术要求，手术室设有操作面板，可设定温度、湿度，控制系统启动和停止，同时具有温湿度实时显示功能。类似的，TD400C人机界面，也可以通过TD400C设定温湿度启动和关机单元在控制柜上。为了调试系统，在TD400C上设置强制模式，手动设置回风温湿度以屏蔽报警信号。TD400C比手术室设置面板具有更高的控制优先级，可以屏蔽手术室的设定信号。

1.5 安全要求

该系统故障信号有三种，即风机故障信号，缺风保护故障信号，压力信号作用。这三个信号旨在保护该管道中的空气流动。有声光显示报警，提醒工作人员采取行动。