Згідно з цілями, об’єктами та вимогами управління NEWTEK застосував технологію програмованого керування (PLC), прийняв послідовну структуру керування, створив модель керування та випробував систему керування, придатну для медичних генераторів кисню серії PSA. Згідно з вимогами GJB2799-96 «Загальні специфікації для генераторів кисню з медичними молекулярними ситами» були проведені випробування основних параметрів, продуктивності та функціональності, а також випробування безперервної роботи протягом 48 годин. Результати показали, що ця система керування реалізувала автоматизацію процесу роботи кисневого генератора, самодіагностику та самоусунення несправностей, підвищила надійність обладнання та реалізувала онлайн-оптимізацію процесу. Експеримент з оптимізації процесу показав, що коефіцієнт відновлення кисню кисневим генератором чотирибаштової конструкції може досягати 50%.
Інженери NEWTEK вивчили технологію виробництва кисню за допомогою адсорбції під тиском на молекулярних ситах (PSA) і розробили чотири покоління медичного обладнання для виробництва кисню з молекулярними ситами PSA, утворивши серію продуктів. Ця серія обладнання для виробництва кисню використовує процес виробництва кисню з чотирма вежами, і його вихід кисню може досягати 40%. Його процес виробництва кисню реалізується багатоходовим поворотним розподільним клапаном. Таким чином, структура газового контуру проста, надійність висока, а вартість низька. Однак таке обладнання має низький ступінь автоматизації і більш складне в експлуатації. Щоб задовольнити попит ринку та реалізувати автоматизацію контролю виробництва кисню та подальшого підвищення якості, ми провели дослідження системи керування обладнанням для виробництва медичного кисню.
Цілі контролю, об'єкти контролю та вимоги до контролю процесу
Цілі контролю
Автоматичний контроль процесу роботи;
Самодіагностика та самоусунення несправностей;
Віддалений моніторинг;
Автоматичне перемикання двох машин.
Підконтрольні об'єкти
У цій системі управління в якості об'єкта управління використовується генератор медичного кисню об'ємом 8 м³.
Контрольований об'єкт складається з контуру, газової системи та системи водопостачання.
Система ланцюгів
Контроль роботи повітряного компресора;
Контроль роботи сублімаційної сушарки;
Контроль роботи напірного насоса.
Газова система
(1) Генератор кисню: контролер, електромагнітний клапан, циліндр, багатоходовий поворотний розподільний клапан, газ;
(2) Буферний бак для кисню: контролер, електромагнітний клапан, кисень надходить у буферний бак;
(3) Підкачувальний насос: контролер, електромагнітний клапан, кисень надсилається в резервуар для зберігання кисню через підкачувальний насос;
(4) Резервуар для зберігання кисню: контролер, електромагнітний клапан, кисень надходить у резервуар для зберігання кисню;
(5) Лічильник кисню: контролер, електромагнітний клапан, джерело газу подається до лічильника кисню.
Система водопостачання
(1) Зливний клапан повітряного буферного бака: контролер, електромагнітний клапан, дренаж;
(2) Середній дренажний клапан охолоджуючого повітря: контролер, електромагнітний клапан, дренаж;
(3) Задній дренажний клапан охолоджуючого повітря: контролер, електромагнітний клапан, злив.
Вимоги до контролю процесу
Процес запуску
(1) Запустіть сублімаційну сушарку.
(2) Запустіть повітряний компресор. Забороняється запускати його під тиском.
(3) Коли повітряний буферний резервуар досягне певного тиску, генератор кисню починає працювати. Контролер керує циклом циліндра відповідно до певного часу відповідно до встановленого процесу виробництва кисню. Циліндр приводить у дію багатоходовий поворотний розподільний клапан. Під дією розподільного клапана повітря надходить у чотири адсорбційні вежі відповідно та виробляє кисень через адсорбцію коливання тиску на молекулярних ситах. Вимоги: Час роботи балона повинен суворо відповідати робочому стану багатоходового ротаційного розподільного клапана, інакше програма буде сплутана і чистота кисню знизиться.
(4) Щоб скоротити час виробництва кисню, повітря в кожній адсорбційній вежі має досягати певної концентрації. З цієї причини необхідно, щоб електромагнітний клапан кисневого буферного бака затримувався протягом деякого часу, перш ніж він спрацює.
(5) Коли буферний резервуар для кисню досягне певного тиску, відкрийте зливний клапан, щоб злити кисень.
(6) Коли чистота кисню перевищує 90%, вимкніть зливний клапан, відкрийте електромагнітний клапан підкачувального насоса та електромагнітний клапан резервуара для зберігання кисню, і кисень високої чистоти надходить у резервуар для зберігання кисню. У цей момент обладнання переходить у нормальний робочий стан виробництва кисню зі стану запуску.
Процес експлуатації
(1) Під час нормального виробництва кисню, коли тиск у резервуарі для зберігання кисню досягає 0,8 МПа, вимкніть генератор кисню, повітряний компресор, сублімаційну сушарку та їхні відповідні електромагнітні клапани, відкрийте дренажний клапан охолоджуючого повітря в повітряний компресор протягом 5 хвилин і скиньте тиск у повітряному компресорі.
(2) Коли тиск у резервуарі для зберігання кисню впаде до 0,4 МПа, перезапустіть сублімаційну сушарку, повітряний компресор, генератор кисню та їхні відповідні електромагнітні клапани відповідно до процесу запуску.
(3) Під час роботи кожен зливний клапан зливає воду кожні 30 хвилин, і кожен злив триває приблизно 10 секунд. Три дренажні клапани зливають воду по черзі з певним інтервалом, щоб уникнути надмірного падіння тиску в повітряному буферному резервуарі, викликаного одночасним зливом.
(4) Потрібно мати можливість контролювати чистоту кисню в будь-який час.
(5) Потрібно мати можливість фіксувати час роботи обладнання.
Процес вимкнення
(1) Вимкніть генератор кисню;
(2) Вимкніть електромагнітний клапан підкачувального насоса та резервуара для зберігання кисню та інші відповідні електромагнітні клапани;
(3) Вимкніть повітряний компресор;
(4) Вимкніть сублімаційну сушарку;
(5) Відкрийте середній і задній дренажний клапан охолоджувального повітря, затримайте його на 5 хвилин, а потім вимкніть його, щоб злити охолоджуючу воду та скинути залишковий тиск у повітряному компресорі.
Генератор кисню PSA для медичного використання
(1) Система керування кисневим заводом NEWTEK PSA може зробити налагодження обладнання легким, роботу простою, безпечною у використанні, надійною роботою, не лише зручною для техніків у встановленні, налагодженні та ремонті, але також значно зменшує трудомісткість операторів і покращує роботу середовище операторів.
(2) Ця система керування зручна для оптимізації процесу та може додатково підвищити швидкість відновлення кисню в обладнанні.
(3) Програмований контролер, який використовується в цій системі керування, має послідовний інтерфейс зв’язку, який забезпечує можливі умови для дослідження дистанційного моніторингу; контролер також має характеристики багатокористувацьких, які можуть реалізувати функцію автоматичного перемикання подвійних машин.
(4) Оскільки вимоги до керування та характерні параметри генераторів кисню серії PSA однакові, тобто коефіцієнт керування k та характерний параметр p залишаються незмінними, ця система керування також застосовна до інших моделей серії PSA.