一、净化空调系统概述
净化空调控制系统就是将室外空气经过多级过滤处理和温度、湿度控制送入室内并合理地组织室内的空气流动，快速排除室内的有害物质及细菌，对室内洁净程度、温湿度和压力进行控制的空调系统。净化空调系统一般由空气过滤系统、空气热、湿处理系统和送排风系统三大部分组成。
P3实验室对温湿度、洁净度和房间压力有严格的要求，因此P3实验室的空调系统就成为典型的净化空调系统。由于动物实验室进行的是能够产生有害物质的实验，这种房间的环境品质要求就非常高，首先环境必须达到一定的洁净度和温湿度要求以保证作为实验对象菌类能够正常存活，洁净度或者温湿度品质的微小变化都有可能造成菌类的死亡或者实验过程的不可控，最终导致实验的失败。实验室房间的具体功能决定了环境品质必须维持稳定，需要高精度的温湿度环境，并且具有较高的洁净度要求，实验室还有毒源，负压和压差梯度的控制要求，使得系统得运行管理工作难度增大，故对以上系统采用自动化控制系统，利用计算机软件和高精度的敏感元件，既可以提高系统的环境温湿度精度，又可以提高管理效率和质量。
二、净化空调控制系统的设计依据和参数
系统设计的依据就是《生物安全实验室建筑技术规范》和《洁净厂房设计规范》及设计院的暖通、电气图纸，二次深化设计的自控系统必须满足生物安全三级实验室的实验功能要求以及实验室内的温湿度、压差梯度、洁净度、气流组织等要求。控制参数如下：
1)压差参数：P3实验室(相对大气)：-40Pa~ -80Pa
缓冲室(相对大气)：-20Pa~ -40Pa
更衣(相对大气)：-10Pa~-30Pa
控制室(相对大气)：-5Pa
2)压差开关报警值设计为：初效过滤器：60Pa
高效过滤器：400Pa
中效过滤器：150Pa
活性炭过滤器：600Pa
3)换气次数：实验室大于20次
4)洁净等级：P3实验室：万级
缓冲室：10万级
5)温湿度参数：P3 实验室温度：22℃~24℃；
P3实验室湿度：45%~55%
三、实验室净化空调控制系统方案设计
1）实验室净化空调控制系统组成
P3实验室净化空调自控系统由图形工作站、WINCC组态软件、FDA认证软件、工业级PLC控制器、各类传感器、电动阀门、变频器、报警装置等组成。
控制系统使用可编程序控制器，并采用CPU、通讯、电源的冗余结构，确保整个系统的安全性和稳定性。PLC控制器对现场设备进行就地监视和控制，图形工作站上安装WINCC组态软件，可以对现场设备进行监视和远程控制，工作站上可以显示风管温湿度、压力、风速和各被监测房间的温湿度压差以及各种设备的状态反馈，并具有历史数据记录、动态曲线和报警提示等功能。管理人员可通过计算机操作界面调整温湿度以及压力设定值、报警值，当各温湿度、压力监测值超过设定的报警上、下限时，工作站上显示报警提醒工作人员，系统还具有Web发布功能。为了防止设备系统在运行过程中因人为因素影响系统安全，需要安装符合FDA认证要求的软件(保证操作的可追溯性)设置运行保护功能，设置运行管理人员、操作人员不同水平，建立操作人员操作记录，登录和修改参数都有记录，管理人员可随时检查操作修改记录，如果出现操作失误，可及时进行错误定位，便于科学管理。
2）实验室净化空调控制系统设计
根据P3实验室的实际需求，系统需要保证实验室的恒温、恒湿、固定的换气次数和严格负压要求，系统需要监视的参数有：房间温湿度监测和显示，房间压力监测和显示及超限声光报警，回风温湿度监测和显示，送风风速，热水阀、冷水阀、加湿阀的阀门开度、新风阀、排风阀的阀位反馈以及送风机、排风机的运行状态、故障状态、手自动状态，变频器的频率监测等。
根据使用方要求及P3实验室的特殊性以及“保证环境安全、保证实验人员安全、保证实验样本安全”三项原则，自控系统设计为中央监控计算机控制系统。
为了保证PLC的可靠性，现场控制器选用了高可靠、高速度、免维护的工业级控制器，控制器可脱离计算机独立工作，避免了一旦计算机出现故障造成控制系统瘫痪，并且在控制系统上还设置了手/自动转换功能，保证在控制系统失控时可人为转换为手动操作。除了选择工业级的控制器外，还做了CPU、电源和通讯模块以及接口模块的冗余。
控制系统设置手动控制、自动控制、和应急手动控制三种工况，优先级别按顺序从低到高。手动控制是指非程序控制下的手动操作，即在控制柜面板上对系统的设备进行控制，用按钮按照顺序开启或关闭阀门、风机等，这种工况主要是用于检修；自动控制是指系统开启以后完全按控制系统的程序运行；这种工况是正常工作状态，此时实验室的温湿度和压力必须保证；紧急手动是指自动控制系统失灵，房间压力报警时，通过紧急手动按钮重新按照开机顺序开启系统风机和风阀，保证试验人员安全撤离。
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