Ontwerp en ontwikkeling van modulair zuurstofconcentratorbesturingssysteem

Zuurstofconcentrators spelen een belangrijke rol bij het leveren van continue zuurstoftoevoer . In medische toepassingen zijn het essentiële apparatuur voor patiënten met luchtwegaandoeningen; In noodreddingsscenario's kunnen zuurstofconcentrators levens redden . Traditionele zuurstofconcentratorbesturingssystemen hebben vaak beperkingen in flexibiliteit en schaalbaarheid, en modulaire ontwerpmethoden kunnen deze problemen effectief oplossen .

1. Systeemstructuurontwerp
1.1 Algemene structuur van het zuurstofconcentratorsysteem
Het 40L Oxygen-concentratorsysteem dat in dit artikel is bestudeerd, is geïnstalleerd in het voertuig en neemt een 1 master 4 Slave-structuur aan, dat wil zeggen dat het bestaat uit 1 hoofdbesturingsmodule en 4 sub-control modules .} Het ingebouwde microController-communicaten met de hoofdbesturingsmodule door de 485-bus en kan de operatieparameters van de oxygenconcentratorsysteem in real-time {} six lezen in de reële tijdsconcentratorsysteem. Knoppen worden ingesteld in de boordoverdrachtscabine en de operator kan power-on instructies geven aan de hoofdbesturingsmodule via deze knoppen .
1.2 Hardware -ontwerp van het besturingssysteem
Zowel het hoofdbesturingsbord als de sub-control-bord gebruiken AC 220V als de voeding . De DC-componenten op het bord vereisen verschillende spanningsniveaus, zoals 24V, 12v, 5V en 3 . 3v . De AC Power wordt geconverteerd naar DC 24V door LHE {9} {9} {9} {9} {9} {9} {9} {9} {9} {9} {9} {9} {9} {9} {9} {9} {9} b24 Zeksel . Vervolgens wordt TPS5430 gebruikt om 24V naar 12V, K7805 te converteren om 12V naar 5V te converteren, en AMS 1117 - 3.3 om 5V te converteren naar 3 . 3v . De hoofdbesturingscirkel is STM32F103C8T6, wat is a a a a a. 32- Bit microcontroller met een programma -geheugencapaciteit van 64KB. Het heeft een breed bedrijfstemperatuurbereik van -40 diploma tot 85 graden en ondersteunt meerdere communicatie -interfaces en foutopsporingsmethoden.
De digitale uitvoer (DO) -regeling van de printplaat neemt voornamelijk ULN2003 CHIP . aan dit geïntegreerde Darlington Tube Integrated Circuit kan de aandrijfstroom van de controller versterken zodat deze direct relais en Solenoid -kleppen kan aandrijven . De druksensor (Model XGZP6847) en de temperatuursensor (Model NTC {}} k) worden gebruikt om relevant te collecteren. Omgevingsparameters, die vervolgens worden verzonden naar de microcontroller voor het verwerken van .

2. softwareontwerp
2.1 Hoofdbesturingsmodule
De hoofdbesturingsmodule is verantwoordelijk voor het detecteren van het aantal knopdrukken . Wanneer een knop wordt ingedrukt, start deze de overeenkomstige oxygenconcentrator . als 4 of meer knoppen worden ingedrukt, 4zuurstofconcentratorsbegint tegelijkertijd . Het heeft ook de functie om prioriteit te geven aan het starten van de oxygenconcentrator met een kortere looptijd en het afsluiten van de oxygenconcentrator met een langere looptijd . door de interne 485-bus, kan de sub-controlled-module en het lezen van de werkgegevens, de bewerkingsgegevens van de hoofdregel. Microcontroller aan boord kan communiceren met de hoofdbesturingsmodule op basis van het ModBusRTU-protocol om de bedrijfsparameters van het gehele 40L-zuurstofconcentratorsysteem naar het ingebouwde systeem te verzenden .
2.2 Subcontrolemodule
De subcontrolemodule is ontworpen om het specifieke oxygenproductieproces van elke oxygenconcentrator . te regelen, het heeft digitale uitvoerbesturingspunten voor componenten zoals luchtcompressoren, ventilatoren en solenoïde kleppen . Het kan ook sensorinformatie verzamelen zoals temperatuur, druk en oxygenconcentratie, en het uitvoeren van interlocks en alarms in tijd . het is ook Interface (HMI) voor lokale of externe observatie van de bedrijfsstatus van de Oxygen-concentrator . operators kunnen bedrijfsparameters instellen en realtime gegevens bekijken via de mens-machine-interface . Bovendien communiceert deze met de hoofdcontrolemodule via de 485-interface op basis van de 485-interface op de MODBUSRTU-protocol .

3. Voordelen en toepassingen van modulair ontwerp
3.1 Voordelen
Het modulaire ontwerp maakt het systeem zeer flexibel . Elke sub-control module kan onafhankelijk worden gehandhaafd en geüpgraded, waardoor de onderhoudbaarheid van het systeem wordt verbeterd . Als de ene subcontrole-module niet kan worden uitgevoerd, kan de andere modules worden uitgevoerd om te zorgen voor de continu-aanbod van oxygen .}}}}}}}}}}} in aanvullende, de modulaire structuur is gemakkelijk om de modulaire structuur te verzorgen, de modulaire structuur is gemakkelijk om te aanvullen, de modulaire structuur is gemakkelijk aan de modulaire structuur, de modulaire structuur, de modulaire structuur, de modulaire structuur is gemakkelijk om de modulaire structuur te vergroten, de modulaire structuur is gemakkelijk om te aanvullen, de modulaire structuur, de modulaire structuur, de modulaire structuur is gemakkelijk om te aanvullen, de modulaire structuur is gemakkelijk om te aanvullen, de modulaire structuur is gemakkelijk aan expand . Als in de toekomst een grotere zuurstofproductiecapaciteit vereist is, kunnen extra subcontrolemodules worden toegevoegd .
3.2 Toepassingen
Momenteel is het 40L Oxygen Generator-systeem toegepast op negatieve drukisolatie transportvoertuigen . via het samenwerkingswerk van de ingebouwde microcontroller en de hoofdbesturingsmodule, het systeem kan realtime bewaking van de oxygenproductie en de normale bewerking van de normale bewerking van de normale bewerking van de normale bewerking van de normale bewerking van de normale bewerking van de normale bewerking van de normale bewerking van de normale bewerking van de normale bewerking van de normale bewerking en de normale bewerking van de normale bewerking en de normale bewerking van de gebruiksvoorziening van de bestendigheid en de normale oxygenproductie en de normale oxygenproductie, is het een realisatiebehoefte en de normale bewerking kunnen realiseren. proces .

4. Newtek Industrial Group: Wereldleider in innovatie van gassysteemoplossingen
As a high-tech enterprise with 36 years of experience in gas separation and preparation, NEWTEK Industrial Group has always been committed to "providing advanced and economical gas production systems to the world" and focuses on the design and manufacture of gas equipment such as oxygen, nitrogen, argon, acetylene and carbon dioxide. From on-site gas production equipment to large-scale air separation systems, the group has deployed more than 9, 000 gassystemen in meer dan 120 landen over de hele wereld, inclusief meer dan 350 grootschalige zuurstof-/stikstofproductieapparatuur die belangrijke gebieden bedienen, zoals medisch noodgeval en industriële productie, worden een benchmarkbedrijf in de industrie met zowel technische diepte als marktinvloed .
Core Voordelen: technologische innovatie en full-chain-mogelijkheden
Geavanceerde technologiematrix
Met 1, 000+ Procesoctrooien omvatten kernproducten PSA/VPSA Oxygen- en stikstofproductieapparatuur, cryogene luchtscheidingsapparatuur, Acetyleengeneratiesystemen, enz. . De originele modulair ontwerp verkort de installatiecyclus van de apparatuur met 40% met 40%, terwijl de apparatuur-installatiecyclus met 40% wordt ondersteund, terwijl het zijn 10} {.}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}% ultra high purity gas-aanpassing {{10} ellen PSA-zuurstofproductiesysteem voor medische kwaliteit maakt gebruik van een moleculair zeefdynamisch optimalisatie-algoritme en de zuurstofconcentratie is stabiel bij 93%± 3%. Het is aangepast aan meer dan 5, 000 negatieve drukambuls en ziekenhuis centrale oxygen leveringssystemen wereldwijd.
Full-scenario oplossing
Van kleinschalige laboratoriumgasproductie-apparatuur tot EPC-projecten van industriële kwaliteit, Newtek heeft een full-chain servicesysteem gebouwd dat betrekking heeft op "ontwerp-productie-installatie-operatie en onderhoud" . in het snelle productie van het halfgeleiderveld; In afvalwaterzuiveringsscenario's verhoogt de ozongenerator gecombineerd met VPSA -zuurstofproductietechnologie de efficiëntie van de rioolwaterzuiveringsbehandeling met meer dan 30%en is toegepast op 200+ gemeentelijke milieubeschermingsprojecten .
Strikte kwaliteitscertificering
De producten zijn geslaagd voor internationale certificeringen zoals ISO 9001, ISO 13485 (medisch graad), ISO 14001 en PED 97/23. sleutelcomponenten zoals cryogene warmtewisselaars en turbo-compressoren zijn gemaakt van een gemiddelde tijd tussen failures, met een gemiddelde tijd tussen faal. (Mtbf) van 18, 000 uren, veel buitengewoon industrienormen .
Duurzame ontwikkeling: technologie stelt een groene toekomst in staat
NewTek integreert milieubeschermingsconcepten in technologische innovatie . Het VPSA -oxygenproductiesysteem bespaart 75% energie vergeleken met traditionele cilinderzuurstoftoevoer, waardoor koolstofemissies met meer dan 120, 000 ton per jaar worden verminderd; De cryogene luchtscheidingseenheid hanteert de volledige warmterecontrytechnologie en de energie -gebruikssnelheid wordt verhoogd tot 92%. Op het gebied van biogas heeft de geïntegreerde desulfurisatie en de zuurstofproductieoplossing van de groep 15 biogasprojecten in Europa geholpen om koolstofneutraliteit te bereiken, een model worden van groene industriële gasoplossingen.}}}}
Global Service: Direct Response en Aangepaste ondersteuning
Op basis van een 7 × {24- Hour Global Technical Network biedt NewTEK klanten full-cycle services van gratis technisch consultatie tot werking en onderhoud ter plaatse . in China, zijn Shanghai R&D Center is uitgerust met 100+ professionele ingenieurs, die kan reageren op de levensduur van de noodsituatie- Oxygenproductiesysteem, de kosten van zuurstofproductie werden verlaagd met 60% en de apparatuurbewerking en het onderhoudsefficiëntie werden verhoogd met 50% .
Toekomstige visie
Met het doel van "gastechnologie stimuleert industriële innovatie",Nieuwsteekversnelt de lay -out van 5G -externe werking en onderhoud, digitale tweelingsimulatie en andere technologieën om de upgrade van gasproductiesystemen te promoten naar intelligente en onbemande . Of het nu "Life Oxygen" is in medische noodsituaties of "Power Gas" in industriële productie, de groep heeft altijd innovatie gebruikt als een pen van een nieuw hoofdstuk van duurzame ontwikkeling in het veld van wereldwijde gasoplossingen.

5. conclusie
Het modulaire zuurstofgeneratorbesturingssysteem dat in dit artikel is ontworpen en ontwikkeld, bereikt met succes de doelen van geautomatiseerde werking en hoge betrouwbaarheid . Op het hardwariveau, een redelijke planning van stroomconversie en chipselectie, zorgt voor stabiele voeding en hoofdbesturingsfunctie van het systeem; Op softwareniveau hebben de hoofdregeling en subcontrole-modules een duidelijke programmalogica en coördineren ze verschillende zuurstofproductieprocessen . met de organische combinatie van de twee stelt het systeem in staat zich flexibel aan te passen aan verschillende scenario's zoals medische behandeling en noodredding .}
With the continuous advancement of technology, the system has room for further optimization and expansion, such as deepening improvements in communication stability and precise control of oxygen production efficiency. It has broad application prospects and development potential in the fields of medical health protection, emergency rescue oxygen supply, etc., and is expected to provide more reliable and intelligent solutions for oxygen supply in related velden .