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基于PLC的医院洁净手术室净化空调自动控制系统的设计与实现

作　者: 孙可
导　师: 刘杰
学　校: 沈阳师范大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 可编程控制器 洁净手术室 净化空调 自动控制系统 新风机组 循环机组
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 242次
引　用: 2次
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内容摘要


为了避免因手术产生的感染和传染,手术室空气洁净度和室内压力必须达到国家标准的要求。洁净手术室净化空调除了必须使手术室内压力和空气的洁净度达到国标的要求外,还要满足手术环境对手术室中温度和湿度的要求。净化空调系统由新风机组、循环机组和送风管道等组成,新风机组的作用是为手术室提供新风,并将室外新风进行初步净化及热湿处理后送入循环机组,经新风机组处理的新风和手术室回风在循环机组中再进行过滤及热湿处理后送入手术室。在空调机组中使用表冷器、电加热器、电加湿器等设备实现对空气的热湿处理；通过粗效、中效和高效的三级过滤装置对空气进行过滤,使空气达到规定洁净度的要求；风机是使空气流动起来的动力装置。净化空调自动控制系统中控制器监测的参数有温度、湿度、压差等,需要控制的设备有加热加湿设备、风机变频器以及各种阀门等。控制器将监测到的参数值与设定值进行比较并做出判断,驱动被控对象执行相应的操作,使监测参数符合系统要求。本文成功设计了大石桥市中心医院洁净手术室净化空调自动控制系统,并实现该系统的稳定运行。控制系统以西门子S7-200系列PLC作为控制器,与上位机通过PROFIBUS现场总线技术实现通信。PLC是连接上位机与现场传感器、执行器等的桥梁,向上将底层传感器、变送器采集的温湿度、压差等信号上传至上位机,向下将上位机的控制信号传达给现场执行器。为了提高控制系统的稳定性,设计中采用了上位机双机热备的冗余结构,上位机既作为操作员站实现对现场的监控,同时也作为工程师站对控制器中的控制程序进行更新。文章首先根据现场具体工况设计了控制系统的总体结构和控制方式；然后介绍了系统中控制器监控的模拟量和数字量等总体控制参数及指标；重点介绍了净化空调自动控制系统各模块的实现,具体包括空调新风机组和循环机组的组成及各功能段实时监控的实现,正负压手术室使用独立循环机组实现空气调节、净化和压差控制,通过调节进风阀和排风阀的开度大小实现手术室对压力的特殊要求。系统中对温湿度、压差等参数的控制采用PLC中自带PID控制器的PID控制算法来实现。目前该项目设计的自动控制系统先已投入使用,运行效果良好,达到了设计的所有指标,取得了用户的认可。

全文目录


中文摘要  3-4
Abstract  4-6
目录  6-8
第1章 引言  8-14
  1.1 选题的理论意义  8-10
    1.1.1 手术室空调是控制感染的重要手段  9
    1.1.2 手术室空调是控制传染的重要手段  9-10
  1.2 国内外洁净手术室发展情况  10-12
    1.2.1 国外洁净手术室发展情况  11
    1.2.2 国内的医院标准和手术室设计研究现状  11-12
  1.3 课题内容及本文所做的工作  12-14
    1.3.1 课题研究内容  12
    1.3.2 论文内容及组织安排  12-14
第2章 净化空调系统的模式  14-19
  2.1 手术室空气处理的基本方式  14-16
  2.2 净化空调系统的基本模式  16-17
  2.3 空调机组各功能段介绍  17-18
  2.4 净化空调过滤器  18
  2.5 本章小结  18-19
第3章 工业控制设备与技术  19-25
  3.1 现场总线技术  19-20
  3.2 PROFIBUS协议  20
  3.3 可编程控制器(PLC)  20-24
  3.4 WinCC组态软件  24
  3.5 本章小结  24-25
第4章 洁净手术室净化空调自动控制系统的设计与实现  25-51
  4.1 系统的整体设计  25-27
    4.1.1 手术室总体概况  25-26
    4.1.2 自动控制系统的整体结构  26-27
  4.2 系统的控制方式  27-30
    4.2.1 系统的构成  27-29
    4.2.2 空调机组的控制策略  29-30
  4.3 总体控制参数和指标  30-33
    4.3.1 新风机组中I/O点及控制方法  30-31
    4.3.2 循环机组中的I/O点及控制方法  31-33
  4.4 净化空调系统的监测与控制  33-47
    4.4.1 新风机组的监控  34-37
    4.4.2 循环机组的监控  37-41
    4.4.3 负压手术室的实现  41-42
    4.4.4 变风量控制系统  42-44
    4.4.5 报警系统  44-45
    4.4.6 空调机组中各参数自动控制的实现  45-47
  4.5 双机热备冗余技术  47-48
  4.6 系统实现的特点  48-49
    4.6.1 使用PLC进行控制  48-49
    4.6.2 采用了变风量系统  49
  4.7 本章小结  49-51
结束语  51-52
参考文献  52-55
致谢  55-56
个人简历及在学期间的研究成果和发表的学术论文  56
  一、个人简历  56
  二、在研期间发表的学术论文  56
  三、在研期间参与的科研项目  56

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 自动控制、自动控制系统
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