以下文章来源于蓝普锋 ，作者蓝普锋 RunPower

蓝普锋.

具有二十年控制产品研发和应用经验，自主研制高性能PLC及多种专用控制器，可为客户提供完善的解决方案，应用业绩遍布工业和民用领域。

2020年下半年以来，中国取得了疫情防护阶段性的成功，为中国经济提供了强大动能。相比于国外疫情蔓延、毫无终止的现状，国内抗疫取得的成就让中国人多了几分自豪感！     

战胜疫情离不开科学的防控措施，更离不开医疗自动化科技的全力保障。全国各省区为适应新冠疫情的防治工作和突发疫情的需求，通过新建新冠病毒核酸检测实验室，建设传染病负压门诊、扩大负压隔离病房数量等举措，以此加强了疾病预防控制的基础建设。而其中，满足新冠疫情防护要求的负压隔离洁净通风控制系统，成为了关键所在。

郑州市某公司依据《疾病预防控制中心建设标准》，采用自主研发的可编程控制器（PLC）为控制核心，凭借强大的运算和控制能力，RPC2000高效、精准地实现了以往2至3套小型PLC才能实现的各项功能。主要包括对新风净化机组和排风净化消毒机组进行集中式管控，为负压隔离病房提供先进的洁净通风系统。

图1 系统拓扑图

负压隔离室采用先进的通风系统，形成隔离区域不同位置的气压梯度，确保隔离区域的气压低于自然界气压，让自然界空气可以流入到隔离区域。通过负压隔离可以对传染性疾病起到污染隔绝的作用，防止受到疾病污染的空气对病房以外的环境和患者以外的人的感染。

详细方案如下：

1.1 空气洁净等级  

洁净通风系统要满足洁净室空气洁净度达到标准规范。近期新建的新冠病毒核酸检测实验室，对空气洁净等级从过往的初效标准，提升到中效过滤标准。

在洁净通风系统中，PLC对排风机频率进行控制，保证室内换气、空气稀释并排除室内有害气体，保证医患人员的安全和舒适性。     

1.2 负压控制与实现  

负压隔离区域共15间负压隔离房，洁净有效区域近400平米。 

在负压隔离区，空气必须保证是单方向流动，让外界新鲜空气流向隔离区。单方向流动将避免给隔离区空气造成二次污染，这一切都需要负压控制来实现。  

分布在各房间的差压传感器连接PLC，监测每个房间室内外压差值，并与系统设计值进行比较，通过PLC的PID运算，调节房间排风管路上的电动风阀执行器，保持室内负压值在要求范围内。    

1.3 负压梯度设定与实现  

根据负压值控制外界新鲜空气的流入，负压梯度保证空气从低污染区向高污染区流动。7个不同类型的实验室，受污染的程度不同，负压依次设定为：-30Pa(产物分析)、-20Pa(扩增室)、-20Pa(细胞培养)、-20Pa(P2+实验室)、-10Pa(P2实验室)、-10Pa(试剂配制)、-10Pa(核酸提取)。负压梯度的建立，可以降低空气污染程度，抑制病毒的传播，实现环境安全。 

根据设定的负压目标值，通过PID控制，每个房间均可达到负压梯度控制目标。 

PLC通过控制和运算，实现对排风机和送风机的调控。排风机与空调机组送风机连锁动作，送风机和排风机的启、停动作同步。排风机根据设于总风管上的压差传感器，根据设定值与实测值的比较，通过PID运算，控制排风机运行频率。   

1.4 监测与报警  

PLC将各项数据上传到触摸屏(HMI)，用于显示负压实验室设备运行状态，各个实验室内当前负压、故障信息、实时曲线、历史曲线等。对各个房间设置目标负压，设置负压上下限报警值，并且将各个房间的情况进行展示。     

图2 数据显示及控制终端

洁净通风系统控制方案中，采用RPC2000系列PLC作为硬件平台。通过一套PLC，实现15间负压隔离实验室洁净排风系统的控制功能。CPU模块自带数字量输入和数字输出，通过扩展模块连接模拟量输入和模拟量输出，控制系统具体配置如下：

2.1 CPU模块RPC2107N  

1) 使用数字量DI/DO对排风机组和送风机组进行启动、停止，对滤网反馈实现警戒报警，并进行人工干预； 

2) 自带2路RS485接口，1路实现与变频器通讯，1路预留数据传输； 

3) 自带1路以太网接口，该接口实现与HMI通讯，如HMI改用预留RS485通讯，可用于洁净排风系统与管理中心平台对接。 

2.2 模拟量输入模块RPC2313  

1) 单模块为8路模拟量输入通道，共计32路； 

2) 15路用于对风阀开度反馈，15路用于负压反馈，1路风道数据采集，1路预留。

 2.3 模拟量输出模块RPC2321

1) 单模块为4路模拟量输出通道，共计16路； 

2) 15路用于风阀开度控制； 

3) 1路用于排风机频率控制。    

目前该方案在天津某疾病预防控制中心正在稳定运行。天津市某疾病预防控制中心是第一批认定的核酸检测机构。按新冠病毒核酸检测实验室的要求，该中心以符合生物安全二级实验室建设标准进行规划。洁净通风系统通过监测、控制、数据分析、报警等手段，确保空气洁净度、负压值和负压梯度等各项指标满足新冠病毒核酸检测实验室的各项要求。

洁净通风系统比传统空调系统要求更高，采用先进的自动化技术可确保系统更加稳定可靠。洁净通风系统必须24小时不间断运行，一台CPU主机进行15路PID运算，在确保稳定可靠的基础上，对产品性能提出了更高要求。

（郑州蓝普锋自动化技术有限公司 供稿）