Design og udvikling af modulært iltkoncentratorstyringssystem

Oxygenkoncentratorer spiller en vigtig rolle i levering af kontinuerlig iltforsyning . I medicinske anvendelser er de vigtigt udstyr til patienter med luftvejssygdomme; I nødredningscenarier kan iltkoncentratorer redde liv . Traditionelle iltkoncentratorkontrolsystemer har ofte begrænsninger i fleksibilitet og skalerbarhed, og modulære designmetoder kan effektivt løse disse problemer .

1. Systemstrukturdesign
1.1 Samlet struktur af iltkoncentratorsystem
The 40L oxygen concentrator system studied in this paper is installed in the vehicle and adopts a 1 master 4 slave structure, that is, it consists of 1 main control module and 4 sub-control modules. The on-board microcontroller communicates with the main control module through the 485 bus and can read the operating parameters of the oxygen concentrator system in real time. Seks knapper er indstillet i overførselsoverførselshytten, og operatøren kan udstede effektinstruktioner til hovedkontrolmodulet gennem disse knapper .
1.2 Control System Hardware Design
Både hovedkontroltavlen og underkontrolkortet bruger AC 220V, da strømforsyningen . DC-komponenterne på tavlen kræver forskellige spændingsniveauer, såsom 24V, 12V, 5V og 3 . 3V . AC-effekt Sikring . Derefter bruges TPS5430 til at konvertere 24V til 12V, K7805 til at konvertere 12V til 5V, og AMS 1117 - 3.3 til konvertering af 5V til 3 . 3v . den vigtigste kontrolchip for kredsløbskortet er stm32f103c8t6, hvilket er a {{{{{26 Mikrokontroller med en programhukommelseskapacitet på 64 kb. Det har et bredt driftstemperaturområde fra -40 grad til 85 grader og understøtter flere kommunikationsgrænseflader og fejlsøgningsmetoder.
The digital output (DO) control of the circuit board mainly adopts ULN2003 chip. This integrated Darlington tube integrated circuit can amplify the driving current of the controller so that it can directly drive relays and solenoid valves. The pressure sensor (model XGZP6847) and the temperature sensor (model NTC3950 - 10K) are used to collect relevante miljøparametre, der derefter overføres til mikrokontrolleren til behandling .

2. softwaredesign
2.1 Hovedkontrolmodul
Hovedkontrolmodulet er ansvarlig for at detektere antallet af knaptryk . Når der trykkes på en knap, starter det den tilsvarende iltkoncentrator . Hvis der trykkes på 4 eller flere knapper, 4iltkoncentratorerstarter på samme tid . Det har også funktionen at prioritere til at starte iltkoncentratoren med en kortere køretid og lukke iltkoncentratoren med en længere køretid . gennem den interne 485-bus, den kan ekstent kontrollere underkontrolmodul On-board mikrokontroller kan kommunikere med hovedkontrolmodulet baseret på ModbusRTU-protokollen for at transmittere driftsparametre for hele 40L Oxygen Concentrator-systemet til ombordsystemet .
2.2 Underkontrolmodul
The sub-control module is designed to control the specific oxygen production process of each oxygen concentrator. It has digital output control points for components such as air compressors, fans and solenoid valves. It can collect sensor information such as temperature, pressure and oxygen concentration, and perform interlocks and alarms in time. It is also equipped with a Human-Machine Interface (HMI) til lokal eller fjern observation af driftsstatus for iltkoncentratoren . Operatører kan indstille driftsparametre og se realtidsdata gennem Human-Machine-interface . Derudover kommunikerer det med hovedstyringsmodulet gennem 485-grænsefladen baseret på modbusrtu-protokolen {{{}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}

3. Fordele og anvendelser af modulopbygget design
3.1 Fordele
Det modulære design gør systemet meget fleksibelt . Hvert underkontrolmodul kan opretholdes og opgraderes uafhængigt, hvilket forbedrer vedligeholdeligheden af systemet . Hvis den ene underkontrolmodul mislykkes, er den anden moduler, der stadig kan fungere normalt for at sikre, at den kontinuerlige levering af oxygen . i overens Udvid . Hvis der kræves en større iltproduktionskapacitet i fremtiden, kan yderligere underkontrolmoduler tilføjes .
3.2 Applikationer
I øjeblikket er det 40L iltgeneratorsystem anvendt til negativ trykisoleringstransportkøretøjer . gennem samarbejdsarbejdet i mikrokontrolleren om bord og hovedstyringsmodulet, systemet kan realisere realtidsovervågning af iltproduktionsdata . det intelligente arrangement af starten og stop for hver oxygenen generator af iltproduktionsdata og den normale drift af hver enkelt drift af hver enkelt produktion af starten og stop for hver oxygenener generator, hvilket giver konsistensen til rådighed og den normale drift og den normale drift af hver enkelt produktion af produktionen af stop og stop for hver oxygenenegenerer generatoren Konsistenser til rådighed for udstyret og den normale drift proces .

4. Newtek Industrial Group: Global leder inden for innovation af gassystemløsninger
Som en højteknologisk virksomhed med 36 års erfaring inden for gasseparation og forberedelse har Newtek Industrial Group altid været forpligtet til at "levere avancerede og økonomiske gasproduktionssystemer til verden" og fokuserer på design og fremstilling af gasudstyr såsom ilt, nitrogen, argon, acetylen og carbondioxid . fra på stedet gasproduktionsudstyr til stor-scale, acetylen og carbondioxid {. fra på stedet gasproduktionsudstyr til stor-scale-adskillelser end 9, 000 gassystemer i mere end 120 lande over hele verden, inklusive mere end 350 store ilt/nitrogenproduktionsudstyr, der serverer nøgleområder såsom medicinsk nødsituation og industriel produktion, der bliver et benchmarkfirma i branchen med både teknisk dybde og markedsindflydelse .}
Kernefordele: Teknologisk innovation og fuldkædede kapaciteter
Avanceret teknologimatrix
Med 1, 000+ procespatenter inkluderer kerneprodukter PSA/VPSA-ilt- og nitrogenproduktionsudstyr, kryogen luftparationsudstyr, acetylen-generationssystemer osv. . Det originale modulære design forkorter udstyrsinstallationscyklus med 40%, mens 99 . 999% ultra-high purity gastilpasning {{. for Eksempel, dets PSA-iltproduktionssystem for medicinsk kvalitet bruger en molekylær sigte dynamisk optimeringsalgoritme, og iltkoncentrationen er stabil ved 93%± 3%. Det er blevet tilpasset mere end 5, 000} negative trykambulancer og hospitalets centrale oxygenforsyningssystemer verdenswide.
Fuld-scenario-løsning
Fra småskala laboratorie gasproduktionsudstyr til EPC-projekter i industriel klasse har Newtek bygget et servicesystem med fuld kæde, der dækker "design-fremstillingsinstallation-operation og vedligeholdelse" . i halvlederfeltet, det er nitrogensystem med høj puritet med et Dew Point nedenfor -70} -graden for chipfremstilling; I spildevandsbehandlingsscenarier øger ozongeneratoren kombineret med VPSA -iltproduktionsteknologi spildevandsbehandlingseffektiviteten med mere end 30%og er blevet anvendt på 200+ kommunale miljøbeskyttelsesprojekter .
Streng kvalitetscertificering
The products have passed international certifications such as ISO 9001, ISO 13485 (medical grade), ISO 14001 and PED 97/23. Key components such as cryogenic heat exchangers and turbo compressors are made of aviation-grade materials to ensure that the equipment can operate stably in an environment of -196℃to +80℃, with an average time between failures (MTBF) af 18, 000 timer, langt overskridende industristandarder .
Bæredygtig udvikling: Teknologi bemyndiger en grøn fremtid
Newtek integrerer miljøbeskyttelseskoncepter i teknologisk innovation . dets VPSA -iltproduktionssystem sparer 75% energi sammenlignet med traditionel cylinder -iltforsyning, hvilket reducerer CO2 -emissionerne med mere end 120, 000 tons om året; the cryogenic air separation unit adopts full heat recovery technology, and the energy utilization rate is increased to 92%. In the field of biogas, the group's integrated desulfurization and oxygen production solution has helped 15 biogas projects in Europe achieve carbon neutrality, becoming a model of green industrial gas solutions.
Global service: Øjeblikkelig respons og tilpasset support
At stole på en 7 × 24- Time Global Technical Network giver Newtek kunderne med fuld cyklus-tjenester fra gratis teknisk konsultation til drift og vedligeholdelse på stedet . i Kina, dets Shanghai R & D-center er udstyret med 100+ Professionel Engineers, der kan reagere på nødsituationsbehov inden for 48 timer og giver udstyrets livscycle-omkostningsopløsning-for eksempler på en læge, der er vedtaget af, at de har vedtaget sine modede, at de har tillæg til at modere sine modeller, der kan modese, at de har til rådighed for nødsituationer inden for 48 timer og giver udstyrets livscycle-omkostninger optimeringsområder-efter eksempler, efter en medicin Oxygenproduktionssystem, omkostningerne ved iltproduktion blev reduceret med 60%, og udstyrets drift og vedligeholdelseseffektivitet blev øget med 50% .
Fremtidig vision
Med målet om "Gas Technology Driving Industrial Innovation",NewtekAccelererer layoutet af 5G -fjernbetjening og vedligeholdelse, digital tvillingsimulering og andre teknologier til at fremme opgraderingen af gasproduktionssystemer til intelligent og ubemandet . Uanset om det er "Life Oxygen" inden for medicinsk nødsituation eller "magtgas" i industriel produktion, har gruppen altid brugt innovation som en pen til at skrive et nyt kapitel i bæredygtig udvikling inden for global gasløsninger {{{{{{{}}}}}}}}}}}}}}}}}}}

5. Konklusion
Det modulære iltgeneratorkontrolsystem designet og udviklet i dette papir opnår med succes målene for automatiseret drift og høj pålidelighed . på hardware -niveau, rimelig planlægning af strømkonvertering og chipudvælgelse sikrer stabil strømforsyning og hovedkontrolfunktion af systemet; På softwareniveau har de vigtigste kontrol- og underkontrolmoduler en klar programlogik og koordinerer effektivt forskellige iltproduktionsprocesser . Den organiske kombination af de to gør det muligt for systemet at fleksibelt tilpasse sig forskellige scenarier, såsom medicinsk behandling og beredelsesredning .
Med den kontinuerlige udvikling af teknologi har systemet plads til yderligere optimering og ekspansion, såsom uddybning af forbedringer i kommunikationsstabilitet og præcis kontrol af iltproduktionseffektivitet . Det har brede anvendelsesudsigter og udviklingspotentiale inden for medicinsk sundhedsbeskyttelse, nødsituations iltforsyning osv.