Proiectarea și dezvoltarea sistemului de control al concentratorului de oxigen modular

Concentratoarele de oxigen joacă un rol important în furnizarea de alimentare continuă de oxigen . În aplicații medicale, sunt echipamente esențiale pentru pacienții cu boli respiratorii; În scenariile de salvare de urgență, concentratoarele de oxigen pot salva vieți . Sistemele tradiționale de control al concentratorului de oxigen au adesea limitări în flexibilitate și scalabilitate, iar metodele de proiectare modulare pot rezolva eficient aceste probleme .

1. Proiectarea structurii sistemului
1.1 Structura generală a sistemului de concentrator de oxigen
Sistemul de concentrator de oxigen 40L studiat în această lucrare este instalat în vehicul și adoptă o structură de sclavi de 1 Master 4, adică este formată din 1 modul principal de control și 4 module subcontrol . microcontrolerul de bord care comunică cu modulul principal de control prin intermediul sistemului de concentrare a 485 și pot citi parametarii de operare} Six Butoanele sunt setate în cabina de transfer de bord, iar operatorul poate emite instrucțiuni de alimentare către modulul principal de control prin aceste butoane .
1.2 Proiectare hardware a sistemului de control
Atât placa de control principală, cât și placa de subcontrol folosesc AC 220V ca sursă de alimentare . Componentele DC de pe placă necesită diferite niveluri de tensiune, cum ar fi 24V, 12V, 5V și 3 . 3V . Punerea AC este convertită în DC 24V prin lhe 20-20 Fuse . Ulterior, TPS5430 este utilizat pentru a converti 24V la 12V, K7805 pentru a converti 12V în 5V, iar AMS 1117 - 3.3 pentru a converti 5V la 3 . 3V . Cipul de control principal al bordului de circuit este STM32F103C8T6, care este un {26} Bit Microcontroller cu o capacitate de memorie a programului de 64KB. Are o gamă largă de temperatură de funcționare de la -40 gradul până la 85 de grade și acceptă mai multe interfețe de comunicare și metode de depanare.
Controlul digital de ieșire (DO) al plăcii de circuit adoptă în principal uln2003 cip . Acest circuit integrat integrat al tubului Darlington poate amplifica curentul de conducere al controlerului, astfel încât să poată conduce în mod direct releele și valurile solenoidelor . Sensorul de presiune (model XGZP6847) sunt utilizate de temperatură (model NTC {{{4} K) și de temperatură (model NTC {{{4} K) sunt utilizate de temperatură (model NTC {{{4} K) și de temperatură. Parametrii de mediu relevanți, care sunt apoi transmisi la microcontroler pentru procesare .

2. Proiectare software
2.1 Modulul principal de control
Modulul principal de control este responsabil de detectarea numărului de apăsări de buton . Când este apăsat un buton, pornește concentratorul de oxigen corespunzător . Dacă sunt apăsate 4 sau mai multe butoane, 4concentratoare de oxigenVa începe în același timp ., de asemenea, are funcția de a acorda prioritate pentru a începe concentratorul de oxigen cu un timp de rulare mai scurt și de a închide concentratorul de oxigen cu un timp de rulare mai lung . prin autobuzul 485, acesta poate controla de la distanță modulul subcontrol și va citi datele de operare, care este apoi stocat în memoria modulului de control principal { Microcontroller poate comunica cu modulul principal de control bazat pe protocolul Modbusrtu pentru a transmite parametrii de funcționare a întregului sistem de concentrator de oxigen 40L către sistemul de bord .
2.2 Modul subcontrol
Modulul de subcontrol este proiectat pentru a controla procesul specific de producție de oxigen al fiecărui concentrator de oxigen . are puncte de control digitale de ieșire pentru componente precum compresoare de aer, ventilatoare și supape solenoide . poate colecta informații senzor, cum ar fi temperatura, presiunea și concentrarea de oxigen, și poate efectua interconectări și alarme în timp {.}}}, de asemenea interface (HMI) for local or remote observation of the operating status of the oxygen concentrator. Operators can set operating parameters and view real-time data through the human-machine interface. In addition, it communicates with the main control module through the 485 interface based on the ModbusRTU protocol.

3. Avantaje și aplicații ale designului modular
3.1 Avantaje
The modular design makes the system highly flexible. Each sub-control module can be maintained and upgraded independently, which improves the maintainability of the system. If one sub-control module fails, the other modules can still operate normally to ensure the continuous supply of oxygen. In addition, the modular structure is easy to Extindeți . Dacă în viitor este necesară o capacitate mai mare de producție de oxigen, se pot adăuga module suplimentare de subcontrol {.
3.2 Aplicații
Currently, the 40L oxygen generator system has been applied to negative pressure isolation transport vehicles. Through the collaborative work of the on-board microcontroller and the main control module, the system can realize real-time monitoring of oxygen production data. The intelligent arrangement of the start and stop of each oxygen generator ensures the consistency of equipment requirements and the normal operation of each oxygen production proces .

4. NewTek Industrial Group: Lider global în inovarea soluțiilor de sistem de gaze
Ca o întreprindere de înaltă tehnologie, cu 36 de ani de experiență în separarea și pregătirea gazelor, Newtek Industrial Group a fost întotdeauna angajat să „ofere sisteme avansate și economice de producție de gaze mondiale” și se concentrează pe proiectarea și fabricarea de echipamente de gaze, cum ar fi oxigen, azot, argon, acetilen și dioxid de carbon . de la echipamente de producție de gaz la nivelul unor echipamente de producție de gaze mari, în grupul de producție de gaze pe scară largă de sisteme de separare a aerului de scară largă {{2 # 9, 000 Sisteme de gaze din mai mult de 120 de țări din întreaga lume, inclusiv peste 350 de echipamente de producție de oxigen/azot pe scară largă care servesc zone cheie, cum ar fi producția de urgență medicală și industrială, devenind o companie de referință în industrie, atât cu profunzime tehnică, cât și cu influență a pieței .
Avantaje de bază: inovația tehnologică și capacitățile cu lanț complet
Matricea tehnologică de ultimă oră
Cu brevetele de proces 1, 000+, produsele de bază includ echipamente de producție de oxigen și azot PSA/VPSA, echipamente de separare a aerului criogenic, sisteme de generare a acetilenei, etc. . Proiectarea modulară originală scurtează ciclul de instalare a echipamentelor cu 40%, în timp ce susține 99 . 99 Sistemul de producție de oxigen PSA de calitate medicală folosește un algoritm de optimizare dinamică a sitei moleculare, iar concentrația de oxigen este stabilă la 93%± 3%. a fost adaptată la mai mult de 5, 000 ambulanțe de presiune negativ
Soluție cu scenă completă
De la echipamente de producție de gaze de laborator la scară mică până la proiecte EPC de calitate industrială, NewTek a construit un sistem de servicii cu lanț complet care acoperă „Proiectarea-fabricare-op-operare și întreținere” . în domeniul semiconductorului, sistemul său de azot oferă azot de înaltă puritate cu un punct de rouă sub -70 grad pentru producția de chipuri; În scenariile de tratare a apelor uzate, generatorul de ozon combinat cu tehnologia de producție de oxigen VPSA crește eficiența tratării canalizate cu mai mult de 30%și a fost aplicat la 200+ proiecte municipale de protecție a mediului .
Certificare strictă a calității
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) din 18, 000 ore, depășind cu mult standardele industriei .
Dezvoltare durabilă: tehnologia împuternicește un viitor verde
NewTek integrează conceptele de protecție a mediului în inovația tehnologică . sistemul său de producție de oxigen VPSA economisește 75% energie în comparație cu alimentarea tradițională de oxigen cilindru, reducând emisiile de carbon cu mai mult de 120, 000 tone pe an; Unitatea de separare a aerului criogenic adoptă tehnologia completă de recuperare a căldurii, iar rata de utilizare a energiei este crescută la 92%. în domeniul biogazului, soluția integrată de desulfurizare și producție de oxigen a grupului a ajutat 15 proiecte de biogaz din Europa să obțină neutralitatea carbonului, devenind un model de soluții de gaze industriale verzi .
Serviciu global: răspuns instantaneu și asistență personalizată
Relying on a 7×24-hour global technical network, NEWTEK provides customers with full-cycle services from free technical consultation to on-site operation and maintenance. In China, its Shanghai R&D center is equipped with 100+ professional engineers, who can respond to emergency needs within 48 hours and provide equipment life cycle cost optimization solutions - for example, after a medical customer adopted its modular Sistemul de producție de oxigen, costul producției de oxigen a fost redus cu 60%, iar funcționarea echipamentului și eficiența de întreținere a fost crescută cu 50% .
Viziunea viitoare
Cu scopul de „tehnologia gazelor care conduce inovația industrială”,Newtekaccelerează aspectul de operare și întreținere la distanță 5G, simulare digitală gemene și alte tehnologii pentru a promova modernizarea sistemelor de producție de gaze la inteligente și fără pilot . dacă este „oxigen de viață” în situații de urgență medicală sau „gaze de energie electrică” în producția industrială, grupul a folosit întotdeauna inovația ca un Pen pentru a scrie un nou capitol al dezvoltării sustenabile în domeniul soluției globale de gaze {pentru a scrie un nou capitol al dezvoltării sustenabile în domeniul global de soluții de gaz global {{2

5. concluzie
Sistemul de control al generatorului de oxigen modular proiectat și dezvoltat în această lucrare atinge cu succes obiectivele funcționării automate și fiabilității ridicate . la nivel hardware, planificarea rezonabilă a conversiei de putere și a selecției cipului asigură sursa de alimentare stabilă și funcția principală de control a sistemului; La nivel de software, modulele principale de control și subcontrol au o logică clară a programului și coordonează eficient diverse procese de producție de oxigen . Combinația organică a celor două permite sistemului să se adapteze flexibil la diferite scenarii, cum ar fi tratamentul medical și salvarea de urgență .
Odată cu avansarea continuă a tehnologiei, sistemul are loc pentru o optimizare și extindere suplimentară, cum ar fi îmbunătățirea îmbunătățirii stabilității comunicării și controlul precis al eficienței producției de oxigen . are perspective largi de aplicare și potențial de dezvoltare în domeniile protecției medicale a sănătății, este de așteptat să furnizeze o ofertă de oxigen mai mare, etc. Câmpuri .