Gemäß den Steuerungszielen, Objekten und Anforderungen wendete NEWTEK die programmierbare Steuerungstechnologie (PLC) an, übernahm eine sequentielle Steuerungsstruktur, etablierte ein Steuerungsmodell und entwickelte versuchsweise ein Steuerungssystem, das für medizinische Sauerstoffgeneratoren der PSA-Serie geeignet ist. Gemäß den Anforderungen der GJB2799-96 „Allgemeine Spezifikationen für medizinische Molekularsieb-Sauerstoffgeneratoren“ wurden grundlegende Parametertests, Leistungs- und Funktionstests sowie 48-Stunden-Dauerbetriebstests durchgeführt. Die Ergebnisse zeigten, dass dieses Steuerungssystem die Automatisierung des Betriebsprozesses des Sauerstoffgenerators, die Selbstdiagnose und Selbstkorrektur von Fehlern, eine Verbesserung der Zuverlässigkeit der Ausrüstung und eine Online-Optimierung des Prozesses ermöglichte. Das Prozessoptimierungsexperiment zeigte, dass die Sauerstoffrückgewinnungsrate des Sauerstoffgenerators mit vier Türmen 50 % erreichen kann.
Die Ingenieure von NEWTEK untersuchten die Sauerstoffproduktionstechnologie mit Molekularsieb-Druckwechseladsorption (PSA) und entwickelten vier Generationen von medizinischen PSA-Molekularsieb-Sauerstoffproduktionsgeräten, wodurch eine Reihe von Produkten entstand. Diese Serie von Sauerstoffproduktionsgeräten verwendet einen Sauerstoffproduktionsprozess mit Vier-Turm-Struktur und die Sauerstoffausbeute kann 40 % erreichen. Der Sauerstoffproduktionsprozess wird durch ein Mehrwege-Drehverteilerventil realisiert. Daher ist der Aufbau des Gaskreislaufs einfach, die Zuverlässigkeit hoch und die Kosten niedrig. Diese Art von Ausrüstung weist jedoch einen geringen Automatisierungsgrad auf und ist komplizierter in der Bedienung. Um der Marktnachfrage gerecht zu werden, die Steuerung der Sauerstoffproduktion zu automatisieren und die Qualität weiter zu verbessern, haben wir Untersuchungen zum Steuerungssystem medizinischer Sauerstoffproduktionsanlagen durchgeführt.
Kontrollziele, Kontrollobjekte und Prozesskontrollanforderungen
Kontrollziele
Automatische Steuerung des Betriebsprozesses;
Selbstdiagnose und Selbstbeseitigung von Störungen;
Fernüberwachung;
Automatische Umschaltung zweier Maschinen.
Kontrollierte Objekte
Dieses Steuerungssystem verwendet einen 8 m³ großen medizinischen Sauerstoffgenerator als gesteuertes Objekt.
Das gesteuerte Objekt besteht aus einem Kreislaufsystem, einem Gassystem und einem Wassersystem.
Schaltungssystem
Betriebssteuerung des Luftkompressors;
Betriebssteuerung des Gefriertrockners;
Betriebssteuerung der Druckpumpe.
Gassystem
(1) Sauerstoffgenerator: Controller, Magnetventil, Zylinder, Mehrwege-Drehverteilerventil, Gas;
(2) Sauerstoffpuffertank: Regler, Magnetventil, Sauerstoff gelangt in den Puffertank;
(3) Druckerhöhungspumpe: Steuerung, Magnetventil, Sauerstoff wird über die Druckerhöhungspumpe zum Sauerstoffspeichertank geleitet;
(4) Sauerstoffspeichertank: Controller, Magnetventil, Sauerstoff gelangt in den Sauerstoffspeichertank;
(5) Sauerstoffmessgerät: Steuerung, Magnetventil, Gasquelle werden für das Sauerstoffmessgerät bereitgestellt.
Wassersystem
(1) Ablassventil des Luftpuffertanks: Steuerung, Magnetventil, Ablass;
(2) Mittleres Kühlluftablassventil: Regler, Magnetventil, Ablass;
(3) Ablassventil für Kühlluft hinten: Regler, Magnetventil, Ablass.
Anforderungen an die Prozesssteuerung
Startvorgang
(1) Starten Sie den Gefriertrockner.
(2) Starten Sie den Luftkompressor. Es ist verboten, es unter Druck zu starten.
(3) Nachdem der Luftpuffertank einen bestimmten Druck erreicht hat, beginnt der Sauerstoffgenerator zu arbeiten. Die Steuerung steuert den Zylinder so, dass er entsprechend dem eingestellten Sauerstoffproduktionsprozess zu einem bestimmten Zeitpunkt zyklisch läuft. Der Zylinder treibt das Mehrwege-Drehverteilerventil zum Arbeiten an. Unter der Wirkung des Verteilerventils gelangt die Luft jeweils in die vier Adsorptionstürme und erzeugt Sauerstoff durch Molekularsieb-Druckwechseladsorption. Anforderungen: Der Zylinderbetriebszeitpunkt muss genau dem Betriebszustand des Mehrwege-Drehverteilerventils entsprechen, da sonst das Programm verwirrt wird und die Sauerstoffreinheit abnimmt.
(4) Um die Sauerstoffproduktionszeit zu verkürzen, sollte die Luft in jedem Adsorptionsturm eine bestimmte Konzentration erreichen. Aus diesem Grund ist es erforderlich, dass das Magnetventil des Sauerstoffpuffertanks eine gewisse Zeit verzögert, bevor es in Betrieb geht.
(5) Wenn der Sauerstoffpuffertank einen bestimmten Druck erreicht, öffnen Sie das Ablassventil, um den Sauerstoff abzulassen.
(6) Wenn die Sauerstoffreinheit höher als 90 % ist, schalten Sie das Ablassventil aus, öffnen Sie das Magnetventil der Druckerhöhungspumpe und das Magnetventil des Sauerstoffspeichertanks, und hochreiner Sauerstoff gelangt in den Sauerstoffspeichertank. Zu diesem Zeitpunkt wechselt das Gerät vom Startzustand in den normalen Sauerstoffproduktionsbetriebszustand.
Betriebsablauf
(1) Wenn während der normalen Sauerstoffproduktion der Druck des Sauerstoffspeichertanks 0,8 MPa erreicht, schalten Sie den Sauerstoffgenerator, den Luftkompressor, den Gefriertrockner und die entsprechenden Magnetventile aus und öffnen Sie das Kühlluftablassventil im Luftkompressor 5 Minuten lang laufen lassen und den Druck im Luftkompressor ablassen.
(2) Wenn der Druck des Sauerstoffspeichertanks auf 0,4 MPa abfällt, starten Sie den Gefriertrockner, den Luftkompressor, den Sauerstoffgenerator und die entsprechenden Magnetventile gemäß dem Startvorgang neu.
(3) Während des Betriebs lässt jedes Ablassventil alle 30 Minuten einmal Wasser ab, und jeder Abfluss dauert etwa 10 Sekunden. Die drei Ablassventile lassen in bestimmten Abständen abwechselnd Wasser ab, um einen übermäßigen Druckabfall im Luftpuffertank durch gleichzeitiges Ablassen zu vermeiden.
(4) Es ist erforderlich, die Sauerstoffreinheit jederzeit überwachen zu können.
(5) Es ist erforderlich, die Betriebszeit des Geräts aufzeichnen zu können.
Abschaltvorgang
(1) Schalten Sie den Sauerstoffgenerator-Host aus.
(2) Schalten Sie die Druckerhöhungspumpe und das Magnetventil des Sauerstoffspeichertanks sowie andere entsprechende Magnetventile aus.
(3) Schalten Sie den Luftkompressor aus;
(4) Schalten Sie den Gefriertrockner aus.
(5) Öffnen Sie das mittlere und hintere Kühlluftablassventil, warten Sie 5 Minuten und schalten Sie es dann aus, um das Kühlwasser abzulassen und den Restdruck im Luftkompressor abzulassen.
PSA-Sauerstoffgenerator für medizinische Zwecke
(1) Das Steuersystem der PSA-Sauerstoffanlage von NEWTEK kann das Debuggen von Geräten vereinfachen, die Bedienung einfach machen, sicher in der Anwendung und einen zuverlässigen Betrieb ermöglichen. Es ist nicht nur für Techniker bequem zu installieren, zu debuggen und zu reparieren, sondern reduziert auch die Arbeitsintensität der Bediener erheblich und verbessert die Arbeitsabläufe Umfeld der Betreiber.
(2) Dieses Steuerungssystem eignet sich zur Prozessoptimierung und kann die Sauerstoffrückgewinnungsrate der Anlage weiter verbessern.
(3) Die in diesem Steuerungssystem verwendete programmierbare Steuerung verfügt über eine serielle Kommunikationsschnittstelle, die realisierbare Bedingungen für die Fernüberwachungsforschung bietet. Der Controller verfügt außerdem über die Eigenschaften eines Mehrbenutzers, wodurch die automatische Umschaltfunktion von Doppelmaschinen realisiert werden kann.
(4) Da die Steueranforderungen und charakteristischen Parameter der Sauerstoffgeneratoren der PSA-Serie gleich sind, d. h. der Steuerfaktor k und der charakteristische Parameter p unverändert bleiben, ist dieses Steuersystem auch auf andere Modelle der PSA-Serie anwendbar.