澳洲主要醫療機構啟動可靠、高效的Opto 22系統升級是對SNAP PAC系統的網絡分割能力和巨大數據處理量的肯定。
位于澳大利亞Victoria 省Grampians地區的Ballarat公共醫療中心是一家重要的保健組織,旗下有Queen Elizabeth 中心和Ballarat基礎醫院。Ballarat醫療中心的多區塊場地包括康復家園、精神衛生院、6個療養院和復健中心。有了如此齊全的設施,Ballarat醫療中心能為當地200,000人口提供全方位的內科,外科,老年醫學,和精神衛生服務。
作為Grampians區的主要轉診中心,Ballarat醫療中心占地48,000平方公里,而保持其設施、系統及設備的最佳運行是非常重要的。這項責任落在了Ben Orchared和Nick Stephens的身上,他們是中心的工廠控制技術員,有一支32人的工程小組。小組的主要工作是挑選、采購、配置、安裝、維護控制硬件和軟件,以保證Ballarat醫療中心設備的正常運行。經過再三考慮,Orchard選擇了Opto 22的自動化控制產品。Orchard現在所使用的主要是Opto 22的mistic系列、SNAP 以太網I/O模塊、智能處理器和控制器。Orchard已經安裝超過17個控制器,負責分散在Ballarat社區約2700個I/O點。
這些控制器包括許多M4和SNAP-LCM4,是現行可編程自動化控制器的前身,Orchard說道。
最近,Orchard正忙于舊版硬件的更新換代,改用Opto 22的最新旗艦產品SNAP PAC系統。實際上,Orchard早已把四臺M4升級到SNAP-PAC-S1獨立式可編程自動化控制器。他列舉了升級的若干原因包括雙重以太網端口可用于網絡分段,能產生更大的數據量。總之,在Ballarat的一些進程中,Orchard親眼見證了SNAP PAC驚人的的處理速度,數據吞吐量大幅度提高,執行速度由原來的7~8秒降低到僅幾毫秒。
Ballarat建筑和相應設施的運作關鍵取決于有效加熱、通風和冷卻系統,設備包括冷凍機、空氣處理和風箱、過濾器、風扇等其他系統部件。Opto 22系統包括一個M4控制器,與減震器相連—可調氣孔用于控制氣流和空氣牽引通過裝在I/O底板上的SNAP I/O模塊。底板上還裝有SNAP-B3000智能處理器,接收來自M4的指令(通過串口連接),再將指令(通過模塊)中轉,執行減震器開(允許風進),關(內部空氣再循環)或半開關。Orchard的最終目的是升級所有的M4至SNAP PAC,保證系統擁有更佳的整體性能包括前面提到的更大的數據量。
對我們來說很幸運,Opto的最新SNAP PAC不僅僅更為強大,同時還為我們提供了一個清晰、簡易的升級途徑。我們可以直接用SNAP PAC更換M4,獲得更加穩定、快速的系統,無需對遠程I/O或傳感器做任何變更。
復雜的動力管理
技術維修小組同時負責Ballarat基礎醫院的所有發電機。作為例行維護,每隔兩周,所有發電機至少進行約4小時的運行。每組發電機連接Opto 22系統,例行檢測時,由它控制停開車。
同時,若醫院的電力負載長時間超過一個特定臨界值,Opto系統會自動開啟一個發電機來緩解醫院對電網的負荷。
這種情況通常發生在夏季,我們的機組長時間運行,Orchard解釋道。但是遠程啟動和機組的交替使用對于Ballarat醫療中心實在是無奈之舉,因為醫療組織正共同致力于節能環保。比如,控制系統已設定為調節4個主要機組的冷卻水。Opto系統監測戶外空氣溫度,若溫度上升,系統會相應減低冷卻水設定點。相反,當用電超過臨界值,系統則提高冷卻水設定點,降低機組壓力和整體功耗。
Opto 22系統減少電力負載并調節4個主要冷卻裝置的水溫
這會導致室溫的略微上升,但是卻足以保證即使沒有發電機也能安然度過一天,Orchard說道。當發電機啟動,Opto系統已被設定開始計時。若機組不按每4個小時的間隔運行,Opto系統會在隔周的測試時間自發開啟發電機。還有,無論什么時候發生斷電,2個發電機會自動開啟。Opto系統監測每個發電機的負載并計算出一個機組能否支持總載荷,若可以則關閉另一個發電機,使它處于熱待命模式。
類似的自動化策略也應用于Ballarat醫院的手術室。在每個手術室,醫院職員可以自行對系統進行修改。醫生和護士可以使用Opto終端—帶觸摸屏的操作界面終端—安裝在手術室墻面上用來調節室內溫度。
很明顯,在手術過程中,醫務人員會因為反復折騰開關,按鈕或其他控制器來調節溫度而導致造成注意力分散,Orchard解釋道,現在他們只需走過去,按一下屏幕,設定溫度,就可以搞定。Opto終端提供了一個Opto控制系統下簡單易懂、易操作的界面,Opto系統既接受溫度輸入設置還能調節HVAC系統。
安裝在墻上的Opto人機終端觸摸屏方便醫生及護士調節室內溫度
除此之外,Opto人機終端經NEMA-4認證(例如,Opto產品密封包裝,防液體飛濺、防水保護)。當沖洗、打掃手術室時,這滿足了Ballarat醫療中心傳染病控制標準。
在手術室中,需隨時維持正壓力,即在一個系統、區域或圈圍空間內的空氣壓力需高于周圍環境壓力。因此,若正壓系統內有任何漏洞,空間就會向周圍環境進行流通。同樣地,正壓也保證了環境無法向閉合系統流通。大多數類似Ballarat的醫院都擁有正壓手術室,因此空氣中任何可能感染病人手術的細菌都被拒之門外。
為了保證Ballarat醫院6個手術室的正壓環境,Opto 22 SNAP PAC系統連接并收集來自各個位置上壓力感應器內的輸入數據。這些數據經SNAP系統處理,用于輸出(發送指令)設置,從而能對HVAC系統風扇做必要調整。
用于執行PID控制的特制硬件主要包括SNAP-M4控制器(控制3個手術室的壓力),安裝在16槽底板上的B3000以太網智能處理器(I/O處理器)。Orchard對基于智能處理器控制回路所提供的改進,感到很滿意。
一個重要因素是所有PID回路參數可以閃存在智能處理器內。這說明只要底座一通電源,PID回路可以啟動運行。
Orchard使用Opto 22的SNAP-PID模塊,它執行獨立PID回路計算—每個模塊一個回路。除了每個底座上有16個模塊,無任何系統降級,這全歸功于Opto系統的分布式架構,它能實現控制器與多重遠程I/O智能處理器(the SNAP-B3000-ENETs)進行通訊,智能處理器能處理PID并緩解控制器密集處理的壓力。這一應用獲得成功,但是Orchard和他的小組已經用SNAP-PAC-S1替換了原來的M4,由于前者更具實際效果和整合功能。
SNAP PAC系統提供更新、更快和更便宜的處理器,如SNAP-PAC-EB2可以執行多達96個PID控制回路。這樣那些單回路PID模塊就變得多余了。在原來單回路的位置,我可以使用Opto的最新高密度32通道I/O模塊,這樣我擁有的是一個有更少部件的快速系統,比我以前使用的系統更具靈活性和經濟性。
與Opto 22結緣
轉戰Opto 22最新、最強大的技術,對Orchard已不足為奇,他整合Opto 22的產品已長達15年,同時也接觸過公司的其他控制系統包括Optomux、mistic、 FactoryFloor和SNAP Ethernet(分別在1982,1991,1996,1999年首次引進)。Orchard一如既往地信賴Opto產品的靈活易用。
Orchard能證明這種易用性,他在每個工作日都會檢查大量的Ballarat醫療中心的系統。他使用Opto 22的OptoDisplay HMI(人機界面)開發軟件設計整個院區的交互地圖。只要點擊院區的任意建筑,就會顯示建筑的平面圖,再點擊則顯示建筑中獨立房間的圖示,包括屋內的詳細系統和設備。
值得矚目的是,自從1996年第一次引進OptoDisplay,Opto 22已經發行了好幾個OptoDisplay新版本,搭配2款全新的和改進版的HMI開發軟件—IODisplay和PAC Display。盡管如此,因為公司提供早期技術的兼容,Orchard總是能準確地轉移其現有的HMI項目至較新的平臺—Orchard現在設計并使用超過1000個HMI屏幕,這對他的確很關鍵。
Orchard和工程部同事使用HMI屏幕來獲得整個Ballarat HVAC的實時圖像及其他系統的情況。同時,若發生與預先設定的操作參數不符,報警器被觸發,Orchard能及時獲知。
圖像中的這些符號都是我從Opto 22種類繁多的運行圖例中獲得的。我們的冷卻器、燃氣爐、泵、壓縮機等既有二維的表示法也有三維的表示法,能盡可能逼真的表示出系統界面。即使有些人對我們的設備一無所知,也可以看著屏幕就知道到底發生了什么。”
強制監測與報警
Ballarat醫院的許多護士及員工都隨身攜帶一個私人黑色報警按鈕-筆狀裝置,盡管它不起眼,卻是一個很重要的按鈕,它能觸發安全及其他緊急事件響應。一旦按下,按鈕將按特定頻率發送無線信號,一個本地接收器檢查該信號內的有效編碼,若確為有效,即通過連接SNAP I/O底板上數字模塊,關閉會觸發數字輸入的繼電器。一個SNAP-B3000智能處理器將信號轉送至控制器(再次,M4或SNAP-PAC-S1),控制器隨后會觸發一個聲音警報并在主控制臺PC上的HMI界面上顯示圖像 。
我們將這種個人緊急響應系統稱作‘無線強制監測,若有人患有癲癇、精神疾病或有傷害自己和他人的威脅,系統就能切實地保證病人和工作人員的安全Orchard說道。
制冷監測,報警和法規遵守
除了優化系統性能,提供遠程監測和報警,Opto 22系統也可以幫助Ballarat醫療中心解決一些規范符合的問題。特別地,PAC Display “超級趨勢“提供了一個記錄制冷設備溫度的圖像資料,制冷設備用于儲存醫院的食品和藥物。這些超級趨勢在任何指定時間段內,主要針對16個不同參數(此案例中是溫度)的跟蹤并建立一個圖像日志,由此提供一個便于理解的可視記錄。有了這個特點,能創建一個精確的記錄。由于法律規定,這些記錄將提供給澳大利亞政府監管機構的審查或審計。Orchard完成了制冷設備存儲藥品的6個月 超級趨勢圖及三個月的食品存儲。
Opto 22產品在Ballarat醫療中心的另一個有趣應用發生在Queen Elizabeth Center,Opto 22的控制系統掌管水療池的加熱過程,池底是一層瓷磚,而在池底下部是水泥漿,接著是混凝土最后才是地面,為了避免任意一層的破裂,池水加熱需及其緩慢,這就要求開發一種特殊的加熱控制策略。
Orchard曾使用IO控制編程軟件建立了一個控制策略,使得水池逐漸升溫,每小時約1度。Orchard說類似的策略對于使用腳本或包括流程圖工具設計IO控制是非常簡單的。
Orchard最近造訪了Opto 22位于美國加州Temecula 的總部及生產中心。他的到訪恰巧遇上Opto峰會召開和SNAP PAC系統投產,出席的皆是SNAP PAC系統軟硬件方面的業界專家。Orchard有機會和Opto 22的系統和開發工程師暢所欲言。這次交流加固了Orchard對于在原有系統上加入SNAP PAC系統組件能更好地實現Ballarat社區的全面監控的認識。
Orchard的來訪使得他能面對面地與Opto 22的產品支持專家交流。為什么一直以來我們都選擇Opto并始終堅持,源于其全方位的技術支持和如磐石般堅固的產品。
(審核編輯: 智匯小新)
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