Opto22SNAPPAC在Ballarat公共医疗中心的成功应用

作者: admin 分类: 科技 发布时间: 2019-10-19 15:13

  澳洲主要医疗机构启动可靠、高效的Opto 22系统升级是对SNAP PAC系统的网络分割能力和巨大数据处理量的肯定。
  位于澳大利亚Victoria 省Grampians地区的Ballarat公共医疗中心是一家重要的保健组织,旗下有Queen Elizabeth 中心和Ballarat基础医院。Ballarat医疗中心的多区块场地包括康复家园、精神卫生院、6个疗养院和复健中心。有了如此齐全的设施,Ballarat医疗中心能为当地200,000人口提供全方位的内科,外科,老年医学,和精神卫生服务。
  作为Grampians区的主要转诊中心,Ballarat医疗中心占地48,000平方公里,而保持其设施、系统及设备的最佳运行是非常重要的。这项责任落在了Ben Orchared和Nick Stephens的身上,他们是中心的工厂控制技术员,有一支32人的工程小组。小组的主要工作是挑选、采购、配置、安装、维护控制硬件和软件,以保证Ballarat医疗中心设备的正常运行。经过再三考虑,Orchard选择了Opto 22的自动化控制产品。Orchard现在所使用的主要是Opto 22的mistic系列、SNAP 以太网I/O模块、智能处理器和控制器。Orchard已经安装超过17个控制器,负责分散在Ballarat社区约2700个I/O点。

SNAP PAC控制器改善了加热、通风及冷却系统的整体性能

  这些控制器包括许多M4和SNAP-LCM4,是现行可编程自动化控制器的前身, Orchard说道。
  
最近,Orchard正忙于旧版硬件的更新换代,改用Opto 22的最新旗舰产品SNAP PAC系统。实际上,Orchard早已把四台M4升级到SNAP-PAC-S1独立式可编程自动化控制器。他列举了升级的若干原因包括双重以太网端口可用于网络分段,能产生更大的数据量。总之,在Ballarat的一些进程中,Orchard亲眼见证了SNAP PAC惊人的的处理速度,数据吞吐量大幅度提高,执行速度由原来的7~8秒降低到仅几毫秒。
Ballarat建筑和相应设施的运作关键取决于有效加热、通风和冷却系统,设备包括冷冻机、空气处理和风箱、过滤器、风扇等其他系统部件。Opto 22系统包括一个M4控制器,与减震器相连可调气孔用于控制气流和空气牵引通过装在I/O底板上的SNAP I/O模块。底板上还装有SNAP-B3000智能处理器,接收来自M4的指令(通过串口连接),再将指令(通过模块)中转,执行减震器开(允许风进),关(内部空气再循环)或半开关。Orchard的最终目的是升级所有的M4至SNAP PAC,保证系统拥有更佳的整体性能包括前面提到的更大的数据量。
  对我们来说很幸运,Opto的最新SNAP PAC不仅仅更为强大,同时还为我们提供了一个清晰、简易的升级途径。我们可以直接用SNAP PAC更换M4,获得更加稳定、快速的系统,无需对远程I/O或传感器做任何变更。

用SNAP PAC代替M4,无需对任何远程I/O或传感器做变动

复杂的动力管理
  技术维修小组同时负责Ballarat基础医院的所有发电机。作为例行维护,每隔两周,所有发电机至少进行约4小时的运行。每组发电机连接Opto 22系统,例行检测时,由它控制停开车。
同时,若医院的电力负载长时间超过一个特定临界值,Opto系统会自动开启一个发电机来缓解医院对电网的负荷。

  这种情况通常发生在夏季,我们的机组长时间运行, Orchard解释道。但是远程启动和机组的交替使用对于Ballarat医疗中心实在是无奈之举,因为医疗组织正共同致力于节能环保。比如,控制系统已设定为调节4个主要机组的冷却水。Opto系统监测户外空气温度,若温度上升,系统会相应减低冷却水设定点。相反,当用电超过临界值,系统则提高冷却水设定点,降低机组压力和整体功耗。

Opto 22系统减少电力负载并调节4个主要冷却装置的水温

  这会导致室温的略微上升,但是却足以保证即使没有发电机也能安然度过一天, Orchard说道。当发电机启动,Opto系统已被设定开始计时。若机组不按每4个小时的间隔运行,Opto系统会在隔周的测试时间自发开启发电机。还有,无论什么时候发生断电,2个发电机会自动开启。Opto系统监测每个发电机的负载并计算出一个机组能否支持总载荷,若可以则关闭另一个发电机,使它处于热待命模式。

监测空气温度和电源以保证冷却器效率和低功耗

温度控制
  类似的自动化策略也应用于Ballarat医院的手术室。在每个手术室,医院职员可以自行对系统进行修改。医生和护士可以使用Opto终端带触摸屏的操作界面终端安装在手术室墙面上用来调节室内温度。
很明显,在手术过程中,医务人员会因为反复折腾开关,按钮或其他控制器来调节温度而导致造成注意力分散, Orchard解释道,现在他们只需走过去,按一下屏幕,设定温度,就可以搞定。Opto终端提供了一个Opto控制系统下简单易懂、易操作的界面,Opto系统既接受温度输入设置还能调节HVAC系统。

安装在墙上的Opto人机终端触摸屏方便医生及护士调节室内温度

  除此之外,Opto人机终端经NEMA-4认证(例如,Opto产品密封包装,防液体飞溅、防水保护)。当冲洗、打扫手术室时,这满足了Ballarat医疗中心传染病控制标准。

Opto人机界面终端提供了一个简单易操作的界面

PID控制
  在手术室中,需随时维持正压力,即在一个系统、区域或圈围空间内的空气压力需高于周围环境压力。因此,若正压系统内有任何漏洞,空间就会向周围环境进行流通。同样地,正压也保证了环境无法向闭合系统流通。大多数类似Ballarat的医院都拥有正压手术室,因此空气中任何可能感染病人手术的细菌都被拒之门外。
为了保证Ballarat医院6个手术室的正压环境,Opto 22 SNAP PAC系统连接并收集来自各个位置上压力感应器内的输入数据。这些数据经SNAP系统处理,用于输出(发送指令)设置,从而能对HVAC系统风扇做必要调整。
用于执行PID控制的特制硬件主要包括SNAP-M4控制器(控制3个手术室的压力),安装在16槽底板上的B3000以太网智能处理器(I/O处理器)。Orchard对基于智能处理器控制回路所提供的改进,感到很满意。

PID维持手术室正压防止细菌传播

  一个重要因素是所有PID回路参数可以闪存在智能处理器内。这说明只要底座一通电源,PID回路可以启动运行。
  Orchard使用Opto 22的SNAP-PID模块,它执行独立PID回路计算每个模块一个回路。除了每个底座上有16个模块,无任何系统降级,这全归功于Opto系统的分布式架构,它能实现控制器与多重远程I/O智能处理器(the SNAP-B3000-ENETs)进行通讯,智能处理器能处理PID并缓解控制器密集处理的压力。这一应用获得成功,但是Orchard和他的小组已经用SNAP-PAC-S1替换了原来的M4,由于前者更具实际效果和整合功能。
  SNAP PAC系统提供更新、更快和更便宜的处理器,如SNAP-PAC-EB2可以执行多达96个PID控制回路。这样那些单回路PID模块就变得多余了。在原来单回路的位置,我可以使用Opto的最新高密度32通道I/O模块,这样我拥有的是一个有更少部件的快速系统,比我以前使用的系统更具灵活性和经济性。

与Opto 22结缘
  转战Opto 22最新、最强大的技术,对Orchard已不足为奇,他整合Opto 22的产品已长达15年,同时也接触过公司的其他控制系统包括Optomux、mistic、 FactoryFloor和SNAP Ethernet(分别在1982,1991,1996,1999年首次引进)。Orchard一如既往地信赖Opto产品的灵活易用。
  Orchard能证明这种易用性,他在每个工作日都会检查大量的Ballarat医疗中心的系统。他使用Opto 22的OptoDisplay HMI(人机界面)开发软件设计整个院区的交互地图。只要点击院区的任意建筑,就会显示建筑的平面图,再点击则显示建筑中独立房间的图示,包括屋内的详细系统和设备。

使用Opto 22的OptoDisplay HMI软件所设计的医院交互式地图

  值得瞩目的是,自从1996年第一次引进OptoDisplay,Opto 22已经发行了好几个OptoDisplay新版本,搭配2款全新的和改进版的HMI开发软件IODisplay和PAC Display。尽管如此,因为公司提供早期技术的兼容,Orchard总是能准确地转移其现有的HMI项目至较新的平台Orchard现在设计并使用超过1000个HMI屏幕,这对他的确很关键。

医院建筑平面图

  Orchard和工程部同事使用HMI屏幕来获得整个Ballarat HVAC的实时图像及其他系统的情况。同时,若发生与预先设定的操作参数不符,报警器被触发,Orchard能及时获知。
  图像中的这些符号都是我从Opto 22种类繁多的运行图例中获得的。我们的冷却器、燃气炉、泵、压缩机等既有二维的表示法也有三维的表示法,能尽可能逼真的表示出系统界面。即使有些人对我们的设备一无所知,也可以看着屏幕就知道到底发生了什么。

强制监测与报警
  Ballarat医院的许多护士及员工都随身携带一个私人黑色报警按钮-笔状装置,尽管它不起眼,却是一个很重要的按钮,它能触发安全及其他紧急事件响应。一旦按下,按钮将按特定频率发送无线信号,一个本地接收器检查该信号内的有效编码,若确为有效,即通过连接SNAP I/O底板上数字模块,关闭会触发数字输入的继电器。一个SNAP-B3000智能处理器将信号转送至控制器(再次,M4或SNAP-PAC-S1),控制器随后会触发一个声音警报并在主控制台PC上的HMI界面上显示图像 。

HMI界面保证了病人和工作人员的安全

  我们将这种个人紧急响应系统称作无线强制监测,若有人患有癫痫、精神疾病或有伤害自己和他人的威胁,系统就能切实地保证病人和工作人员的安全 Orchard说道。
制冷监测,报警和法规遵守
  除了优化系统性能,提供远程监测和报警,Opto 22系统也可以帮助Ballarat医疗中心解决一些规范符合的问题。特别地,PAC Display 超级趋势提供了一个记录制冷设备温度的图像资料,制冷设备用于储存医院的食品和药物。这些超级趋势在任何指定时间段内,主要针对16个不同参数(此案例中是温度)的跟踪并建立一个图像日志,由此提供一个便于理解的可视记录。有了这个特点,能创建一个精确的记录。由于法律规定,这些记录将提供给澳大利亚政府监管机构的审查或审计。Orchard完成了制冷设备存储药品的6个月 超级趋势图及三个月的食品存储。
  Opto 22产品在Ballarat医疗中心的另一个有趣应用发生在Queen Elizabeth Center,Opto 22的控制系统掌管水疗池的加热过程,池底是一层瓷砖,而在池底下部是水泥浆,接着是混凝土最后才是地面,为了避免任意一层的破裂,池水加热需及其缓慢,这就要求开发一种特殊的加热控制策略。
  Orchard曾使用IO控制编程软件建立了一个控制策略,使得水池逐渐升温,每小时约1度。Orchard说类似的策略对于使用脚本或包括流程图工具设计IO控制是非常简单的。
未来计划
  Orchard最近造访了Opto 22位于美国加州Temecula 的总部及生产中心。他的到访恰巧遇上Opto峰会召开和SNAP PAC系统投产,出席的皆是SNAP PAC系统软硬件方面的业界专家。Orchard有机会和Opto 22的系统和开发工程师畅所欲言。这次交流加固了Orchard对于在原有系统上加入SNAP PAC系统组件能更好地实现Ballarat社区的全面监控的认识。
  Orchard的来访使得他能面对面地与Opto 22的产品支持专家交流。为什么一直以来我们都选择Opto并始终坚持,源于其全方位的技术支持和如磐石般坚固的产品。

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