改造洁净系统为新冠病毒核酸检测提供保障

抗击疫情，让每个人感受到了中国力量！

2020年下半年以来，中国经济稳健增长，各项经济指标持续好转，取得疫情防护成功后的中国经济显示出强大动能。再对比国外疫情蔓延、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！

疫情的防护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。

各省区为适应新冠疫情的防治工作和突发疫情的需求，加强了疾病预防控制中心的建设，包括新建新冠病毒核酸检测实验室，扩大负压隔离病房数量等。这其中，如何设计好满足新冠疫情防护要求的负压隔离洁净通风系统，成为了关键所在。

蓝普锋公司依据《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，通过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。

洁净通风系统结构图

值得称道的是，该方案仅用一套RPC2000系列PLC就可实现全部功能。CPU模块自带开关量输入和输出，通过扩展模块实现32路模拟量输入和16路模拟量输出，同时控制15间负压隔离实验室。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。

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。

天津市某疾病预防控制中心是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。

• 空气洁净等级

洁净通风系统要达到洁净室空气洁净度的标准规范。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通过对排风机频率控制，维持室内换气、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。

• 负压控制与实现

负压隔离区域包括产物分析、扩增室、核酸提取、试剂配制、P2实验室、细胞培养、P2+实验室等7个实验区域，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。

• 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。

• 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。 

数据显示及控制终端

洁净通风系统控制方案中，采用蓝普锋公司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： 

• 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。

• 模拟量输入模块RPC2313

• 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。

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生命安全。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。该系统已在天津市某疾病预防控制中心平稳运行了较长时间，蓝普锋公司高性能PLC得到了客户的称赞！