Reka bentuk dan pembangunan sistem kawalan konsentrator oksigen modular

Concentrators oksigen memainkan peranan penting dalam menyediakan bekalan oksigen yang berterusan. Dalam aplikasi perubatan, mereka adalah peralatan penting untuk pesakit dengan penyakit pernafasan; Dalam senario penyelamatan kecemasan, konsentrator oksigen dapat menyelamatkan nyawa. Sistem kawalan konsentrator oksigen tradisional sering mempunyai batasan dalam fleksibiliti dan skalabiliti, dan kaedah reka bentuk modular dapat menyelesaikan masalah ini dengan berkesan.

1. Reka bentuk struktur sistem
1.1 Struktur keseluruhan sistem konsentrator oksigen
Sistem konsentrator oksigen 40L yang dikaji dalam kertas ini dipasang di dalam kenderaan dan mengamalkan 1 struktur hamba 1 Master 4, iaitu, ia terdiri daripada 1 modul kawalan utama dan 4 modul sub-kawalan. Mikrokontroler di atas kapal berkomunikasi dengan modul kawalan utama melalui bas 485 dan boleh membaca parameter operasi sistem penentuan oksigen dalam masa nyata. Enam butang ditetapkan dalam kabin pemindahan di papan, dan pengendali boleh mengeluarkan arahan kuasa ke modul kawalan utama melalui butang ini.
1.2 Reka Bentuk Perkakasan Sistem Kawalan
Kedua-dua papan kawalan utama dan papan sub-kawalan menggunakan AC 220V sebagai bekalan kuasa. Komponen DC di papan memerlukan tahap voltan yang berbeza, seperti 24V, 12V, 5V dan 3.3V. Kuasa AC ditukar kepada DC 24V melalui LHE 20-20 B24 selepas melalui fius. Selepas itu, TPS5430 digunakan untuk menukar 24V hingga 12V, K7805 untuk menukar 12V hingga 5V, dan AMS 1117 - 3. 3 untuk menukar 5V ke 3.3V. Cip kawalan utama papan litar ialah STM32F103C8T6, iaitu mikrokontroler bit 32- dengan kapasiti memori program 64KB. Ia mempunyai julat suhu operasi yang luas dari -40 darjah ke 85 darjah dan menyokong pelbagai antara muka komunikasi dan kaedah debugging.
Kawalan output digital (DO) papan litar terutamanya mengamalkan cip ULN2003. Litar bersepadu tiub Darlington bersepadu ini dapat menguatkan arus memandu pengawal supaya ia dapat memacu relay dan injap solenoid secara langsung. Sensor tekanan (model XGZP6847) dan sensor suhu (model NTC 3950 - 10 k) digunakan untuk mengumpul parameter alam sekitar yang relevan, yang kemudiannya dihantar ke mikrokontroler untuk diproses.

2. Reka bentuk perisian
2.1 Modul Kawalan Utama
Modul kawalan utama bertanggungjawab untuk mengesan bilangan menekan butang. Apabila butang ditekan, ia memulakan konsentrator oksigen yang sepadan. Sekiranya 4 atau lebih butang ditekan, 4Concentrators oksigenakan bermula pada masa yang sama. Ia juga mempunyai fungsi memberi keutamaan untuk memulakan penumpu oksigen dengan masa berjalan yang lebih pendek dan mematikan konsentrator oksigen dengan masa yang lebih lama. Melalui bas 485 dalaman, ia dapat mengawal modul sub-kawalan jauh dan membaca data operasi, yang kemudian disimpan dalam ingatan modul kawalan utama. Mikrokontroler on-board boleh berkomunikasi dengan modul kawalan utama berdasarkan protokol ModbusRTU untuk menghantar parameter operasi keseluruhan sistem konsentrator oksigen 40L ke sistem on-board.
2.2 Modul Sub-Kawalan
Modul sub-kawalan direka untuk mengawal proses pengeluaran oksigen tertentu bagi setiap konsentrator oksigen. Ia mempunyai titik kawalan output digital untuk komponen seperti pemampat udara, peminat dan injap solenoid. Ia boleh mengumpulkan maklumat sensor seperti suhu, tekanan dan kepekatan oksigen, dan melakukan interlocks dan penggera dalam masa. Ia juga dilengkapi dengan antara muka mesin manusia (HMI) untuk pemerhatian tempatan atau jauh mengenai status operasi penumpu oksigen. Pengendali boleh menetapkan parameter operasi dan melihat data masa nyata melalui antara muka mesin manusia. Di samping itu, ia berkomunikasi dengan modul kawalan utama melalui antara muka 485 berdasarkan protokol Modbusrtu.

3. Kelebihan dan aplikasi reka bentuk modular
3.1 Kelebihan
Reka bentuk modular menjadikan sistem sangat fleksibel. Setiap modul sub-kawalan boleh dikekalkan dan dinaik taraf secara bebas, yang meningkatkan pemeliharaan sistem. Jika satu modul sub-kawalan gagal, modul lain masih boleh beroperasi secara normal untuk memastikan bekalan oksigen yang berterusan. Di samping itu, struktur modular mudah berkembang. Sekiranya kapasiti pengeluaran oksigen yang lebih besar diperlukan pada masa akan datang, modul sub-kawalan tambahan boleh ditambah.
3.2 Aplikasi
Pada masa ini, sistem penjana oksigen 40L telah digunakan untuk kenderaan pengangkutan pengasingan tekanan negatif. Melalui kerja kolaboratif mikrokontroler on-board dan modul kawalan utama, sistem ini dapat merealisasikan pemantauan masa nyata data pengeluaran oksigen. Susunan pintar permulaan dan perhentian setiap penjana oksigen memastikan konsistensi keperluan peralatan dan operasi normal setiap proses pengeluaran oksigen.

4. Newtek Industrial Group: Pemimpin Global dalam Inovasi Penyelesaian Sistem Gas
Sebagai perusahaan berteknologi tinggi dengan pengalaman selama 36 tahun dalam pemisahan dan penyediaan gas, Newtek Industrial Group sentiasa komited untuk "menyediakan sistem pengeluaran gas maju dan ekonomi ke dunia" dan memberi tumpuan kepada reka bentuk dan pembuatan peralatan gas seperti oksigen, nitrogen, argon, asetilena dan karbon dioksida. Dari peralatan pengeluaran gas di tapak ke sistem pemisahan udara berskala besar, kumpulan telah menggunakan lebih daripada 9, 000 sistem gas di lebih daripada 120 negara di seluruh dunia, termasuk lebih daripada 350 peralatan pengeluaran oksigen/nitrogen yang berkhidmat di kedua-dua industri dan industri penandaan.
Kelebihan Teras: Inovasi Teknologi dan Keupayaan Rantaian Penuh
Matriks teknologi canggih
Dengan paten proses 1, 000+, produk teras termasuk peralatan pengeluaran oksigen PSA/VPSA dan nitrogen, peralatan pemisahan udara kriogenik, sistem penjanaan asetilena, dan lain-lain. Sebagai contoh, sistem pengeluaran oksigen PSA gred perubatannya menggunakan algoritma pengoptimuman dinamik penapis molekul, dan kepekatan oksigen stabil pada 93%± 3%. Ia telah disesuaikan dengan lebih daripada 5, 000 ambulans tekanan negatif dan sistem bekalan oksigen pusat hospital di seluruh dunia.
Penyelesaian senario penuh
Dari peralatan pengeluaran gas makmal berskala kecil ke projek EPC gred industri, Newtek telah membina sistem perkhidmatan penuh yang meliputi "pembuatan reka bentuk-pemasangan dan penyelenggaraan". Dalam medan semikonduktor, sistem nitrogennya menyediakan nitrogen kemudahan tinggi dengan titik embun di bawah -70 darjah untuk pembuatan cip; Dalam senario rawatan air kumbahan, penjana ozon yang digabungkan dengan teknologi pengeluaran oksigen VPSA meningkatkan kecekapan rawatan kumbahan sebanyak lebih daripada 30%, dan telah digunakan untuk projek perlindungan alam sekitar perbandaran 200+.
Pensijilan kualiti yang ketat
Produk telah meluluskan pensijilan antarabangsa seperti ISO 9001, ISO 13485 (gred perubatan), ISO 14001 dan PED 97/23. Komponen utama seperti penukar haba kriogenik dan pemampat turbo diperbuat daripada bahan gred penerbangan untuk memastikan peralatan itu dapat beroperasi dengan stabil dalam persekitaran -196 darjah ke +80 darjah, dengan masa purata antara kegagalan (mtbf) 18, 000 jam, jauh.
Pembangunan Mampan: Teknologi memberi kuasa masa depan hijau
Newtek mengintegrasikan konsep perlindungan alam sekitar ke dalam inovasi teknologi. Sistem pengeluaran oksigen VPSA menjimatkan tenaga 75% berbanding dengan bekalan oksigen silinder tradisional, mengurangkan pelepasan karbon dengan lebih daripada 120, 000 tan setahun; Unit pemisahan udara kriogenik menggunakan teknologi pemulihan haba penuh, dan kadar penggunaan tenaga meningkat kepada 92%. Dalam bidang biogas, penyelesaian desulfurisasi dan pengeluaran oksigen bersepadu kumpulan telah membantu 15 projek biogas di Eropah mencapai neutral karbon, menjadi model penyelesaian gas perindustrian hijau.
Perkhidmatan Global: Sambutan Segera dan Sokongan Tersuai
Bergantung pada rangkaian teknikal global 7 × 24- jam, Newtek menyediakan pelanggan dengan perkhidmatan kitaran penuh dari konsultasi teknikal percuma ke operasi dan penyelenggaraan di tapak. Di China, pusat R & D Shanghai dilengkapi dengan jurutera profesional 100+, yang boleh bertindak balas terhadap keperluan kecemasan dalam masa 48 jam dan menyediakan penyelesaian pengoptimuman kos kitaran hayat peralatan - contohnya, selepas pelanggan perubatan mengadopsi sistem pengeluaran oksigen modularnya, kos pengeluaran oksigen dikurangkan sebanyak 60% dan operasi peralatan dan penyelenggaraan telah meningkat sebanyak 50% dan kecekapan peralatan telah meningkat sebanyak 50%.
Visi Masa Depan
Dengan matlamat "teknologi gas memandu inovasi industri",Newtekmempercepatkan susun atur operasi dan penyelenggaraan jarak jauh 5G, simulasi kembar digital dan teknologi lain untuk mempromosikan peningkatan sistem pengeluaran gas kepada pintar dan tanpa pemandu. Sama ada "oksigen kehidupan" dalam kecemasan perubatan atau "gas kuasa" dalam pengeluaran perindustrian, kumpulan itu sentiasa menggunakan inovasi sebagai pen untuk menulis bab baru pembangunan lestari dalam bidang penyelesaian gas global.

5. Kesimpulan
Sistem kawalan penjana oksigen modular yang direka dan dibangunkan dalam makalah ini berjaya mencapai matlamat operasi automatik dan kebolehpercayaan yang tinggi. Di peringkat perkakasan, perancangan yang munasabah penukaran kuasa dan pemilihan cip memastikan bekalan kuasa yang stabil dan fungsi kawalan utama sistem; Di peringkat perisian, modul kawalan dan sub-kawalan utama mempunyai logik program yang jelas dan menyelaraskan pelbagai proses pengeluaran oksigen. Gabungan organik kedua -dua membolehkan sistem itu secara fleksibel menyesuaikan diri dengan senario yang berbeza seperti rawatan perubatan dan penyelamatan kecemasan.
Dengan kemajuan teknologi yang berterusan, sistem ini mempunyai ruang untuk pengoptimuman dan pengembangan selanjutnya, seperti memperdalam penambahbaikan kestabilan komunikasi dan kawalan kecekapan pengeluaran oksigen yang tepat. Ia mempunyai prospek aplikasi yang luas dan potensi pembangunan dalam bidang perlindungan kesihatan perubatan, bekalan oksigen penyelamatan kecemasan, dan lain -lain, dan dijangka menyediakan penyelesaian yang lebih dipercayai dan pintar untuk bekalan oksigen dalam bidang yang berkaitan.