病床呼叫系統(tǒng)

1、第1章 概 述1.1 PLC簡(jiǎn)介PLC是一個(gè)以微處理器為核心的數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)裝置，專為在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用而設(shè)計(jì)，它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用以在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)/計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作指令，并通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入、輸出接口，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。PLC是微機(jī)技術(shù)與傳統(tǒng)的繼電接觸控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它克服了繼電接觸控制系統(tǒng)中的機(jī)械觸點(diǎn)的接線復(fù)雜、可靠性低、功耗高、通用性和靈活性差的缺點(diǎn)，充分利用了微處理器的優(yōu)點(diǎn)，又照顧到現(xiàn)場(chǎng)電氣操作維修人員的技能與習(xí)慣，采用了一套以繼電器梯形圖為基礎(chǔ)的簡(jiǎn)單指令形式，使用戶程序編制形象、直觀、方便易學(xué)；調(diào)試與查錯(cuò)也都很方便。1.

2、2 可編過(guò)程控制器的基本結(jié)構(gòu)及工作原理PLC種類繁多，但其組成結(jié)構(gòu)和工作原理基本相同。用可編過(guò)程控制器實(shí)施控制，其實(shí)質(zhì)是按一定算法進(jìn)行輸入輸出變換，并將這個(gè)變換予以物理實(shí)現(xiàn)，應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。PLC專為工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用而設(shè)計(jì)，采用了典型的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)，它主要是由CPU、電源、存儲(chǔ)器和專門設(shè)計(jì)的輸入輸出接口電路等組成。PLC的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。圖1 PLC結(jié)構(gòu)框圖1.3 課題簡(jiǎn)述本課程設(shè)計(jì)主要用于醫(yī)院病務(wù)區(qū)的病人有緊急或自己不方便的事件時(shí)呼叫護(hù)士站尋求幫助，護(hù)士根據(jù)站內(nèi)指示燈及響鈴獲取求助信息的來(lái)源，并能及時(shí)的給其提供幫助。護(hù)士在站內(nèi)發(fā)現(xiàn)信號(hào)時(shí)及時(shí)將站內(nèi)燈及響鈴復(fù)位，在處理完后再在病床前的開(kāi)關(guān)將病床及

3、病房的燈及鈴復(fù)位。第2章 設(shè)計(jì)要求與任務(wù)21 控制要求1共有3個(gè)病房，每間病房4個(gè)床位。每一病床床頭均有緊急呼叫按鈕及重置按鈕，以利病人不適時(shí)緊急呼叫。2設(shè)每一層樓有一護(hù)士站，每一護(hù)士站均有該層樓病人緊急呼叫與處理完畢的重置按鈕。3每一病床床頭均有一緊急指示燈，一旦病人按下緊急呼叫按鈕且未在5s內(nèi)按下重置按鈕時(shí)，該病床床頭緊急指示燈動(dòng)作且病房門口緊急指示燈閃爍，同時(shí)同樓層的護(hù)士站顯示病房緊急呼叫并閃爍指示燈。4在護(hù)士站的病房緊急呼叫中心，每一病房都有編號(hào)，用指示燈顯示哪一病房先按下病人緊急呼叫按鈕，并要具有優(yōu)先級(jí)判別的能力。5一旦護(hù)士看見(jiàn)護(hù)士站緊急呼叫閃爍燈后，須先按下護(hù)士處理按鈕以取消閃爍情

4、況，再依病房緊急呼叫順序處理病房緊急事故，若事故處理妥當(dāng)后，病房緊急閃爍指示燈和病床上的緊急指示燈方可被重置。22 設(shè)計(jì)任務(wù) 學(xué)生根據(jù)控制要求，明確設(shè)計(jì)任務(wù)，擬定設(shè)計(jì)方案與進(jìn)度計(jì)劃，運(yùn)用所學(xué)的理論知識(shí)，進(jìn)行病床呼叫系統(tǒng)運(yùn)行原理設(shè)計(jì)、硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)、軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)、創(chuàng)新設(shè)計(jì)，提高理論知識(shí)工程應(yīng)用能力、系統(tǒng)調(diào)試能力、分析問(wèn)題與解決問(wèn)題的能力。主要內(nèi)容包括： 1. 設(shè)計(jì)出硬件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖、接線圖、時(shí)序圖等； 2. 系統(tǒng)有啟動(dòng)、停止功能； 3. 運(yùn)用功能指令進(jìn)行PLC控制程序設(shè)計(jì)，并有主程序、子程序和中斷程序； 4. 程序結(jié)構(gòu)與控制功能自行創(chuàng)新設(shè)計(jì)； 5. 進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試，實(shí)現(xiàn)病床呼叫系統(tǒng)的控制要求。第3章

5、 設(shè)計(jì)方案說(shuō)明3.1 設(shè)計(jì)原則 最大限度的滿足機(jī)械電氣設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)程的控制要求； 在滿足控制要求的情況下，力求使控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)； 保證控制系統(tǒng)的安全可靠； 考慮到生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn)，在選擇PLC容量時(shí)，應(yīng)當(dāng)留有余地。3.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容 擬定控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的技術(shù)要求； 選擇電氣傳動(dòng)形式和電動(dòng)機(jī)、電磁閥等執(zhí)行組件； 選定PLC型號(hào)； 編制PLC的輸入/輸出端子接線圖； 根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求編寫軟件規(guī)格說(shuō)明書(shū)，然后在用相應(yīng)的編程語(yǔ)言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)； 設(shè)計(jì)操作臺(tái)、電氣柜及非標(biāo)準(zhǔn)電器組件； 編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)和使用說(shuō)明書(shū)。3.3 設(shè)計(jì)步驟 深入了解和分析被控制對(duì)象的工藝條件及控制要求； 選擇適合的的PLC類

6、型； 分配I/O點(diǎn)； 設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)梯形圖； 輸入并調(diào)試程序。第4章 設(shè)計(jì)過(guò)程4.1 I/O分配表和PLC接線圖 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，分析需要多少輸入輸出端口，再給每個(gè)輸入按鈕和輸出響應(yīng)端口分配好I/O口，I/O分配表如表1所示。表1 I/O分配表PLC軟元件元件名稱輸 入X0一號(hào)病房一號(hào)床床頭緊急呼叫按鈕X1一號(hào)病房二號(hào)床床頭緊急呼叫按鈕X2一號(hào)病房三號(hào)床床頭緊急呼叫按鈕X3一號(hào)病房四號(hào)床床頭緊急呼叫按鈕X4二號(hào)病房一號(hào)床床頭緊急呼叫按鈕X5二號(hào)病房二號(hào)床床頭緊急呼叫按鈕X6二號(hào)病房三號(hào)床床頭緊急呼叫按鈕X7二號(hào)病房四號(hào)床床頭緊急呼叫按鈕X10三號(hào)病房一號(hào)床床頭緊急呼叫按鈕X11三號(hào)病房二號(hào)床床頭緊

7、急呼叫按鈕X12三號(hào)病房三號(hào)床床頭緊急呼叫按鈕X13三號(hào)病房四號(hào)床床頭緊急呼叫按鈕X14護(hù)士站護(hù)士處理按鈕（取消護(hù)士站閃爍燈閃爍）X15護(hù)士站病人緊急呼叫與處理完畢重置按鈕X20一號(hào)病房一號(hào)床床頭重置按鈕X21一號(hào)病房二號(hào)床床頭重置按鈕X22一號(hào)病房三號(hào)床床頭重置按鈕X23一號(hào)病房四號(hào)床床頭重置按鈕X24二號(hào)病房一號(hào)床床頭重置按鈕X25二號(hào)病房二號(hào)床床頭重置按鈕X26二號(hào)病房三號(hào)床床頭重置按鈕X27二號(hào)病房四號(hào)床床頭重置按鈕X30三號(hào)病房一號(hào)床床頭重置按鈕X31三號(hào)病房二號(hào)床床頭重置按鈕X32三號(hào)病房三號(hào)床床頭重置按鈕X33三號(hào)病房四號(hào)床床頭重置按鈕續(xù)表PLC軟元件件名稱輸 出Y0一號(hào)病房一號(hào)

8、床床頭緊急指示燈Y1一號(hào)病房二號(hào)床床頭緊急指示燈Y2一號(hào)病房三號(hào)床床頭緊急指示燈Y3一號(hào)病房四號(hào)床床頭緊急指示燈Y4二號(hào)病房一號(hào)床床頭緊急指示燈Y5二號(hào)病房二號(hào)床床頭緊急指示燈Y6二號(hào)病房一號(hào)床床頭緊急指示燈Y7二號(hào)病房四號(hào)床床頭緊急指示燈Y10三號(hào)病房一號(hào)床床頭緊急指示燈Y11三號(hào)病房二號(hào)床床頭緊急指示燈Y12三號(hào)病房三號(hào)床床頭緊急指示燈Y13三號(hào)病房四號(hào)床床頭緊急指示燈Y14一號(hào)病房門口緊急指示燈Y15二號(hào)病房門口緊急指示燈Y16三號(hào)病房門口緊急指示燈Y17護(hù)士站病房緊急呼叫（蜂鳴器）Y20護(hù)士站病房緊急呼叫指示燈Y21護(hù)士站一號(hào)病房一級(jí)緊急呼叫指示燈（紅色）Y22護(hù)士站一號(hào)病房二級(jí)緊急呼

9、叫指示燈（黃色）Y23護(hù)士站一號(hào)病房三級(jí)緊急呼叫指示燈（綠色）Y24護(hù)士站二號(hào)病房一級(jí)緊急呼叫指示燈（紅色）Y25護(hù)士站二號(hào)病房二級(jí)緊急呼叫指示燈（黃色）Y26護(hù)士站二號(hào)病房三級(jí)緊急呼叫指示燈（綠色）Y27護(hù)士站三號(hào)病房一級(jí)緊急呼叫指示燈（紅色）Y30護(hù)士站三號(hào)病房二級(jí)緊急呼叫指示燈（黃色）Y31護(hù)士站三號(hào)病房三級(jí)緊急呼叫指示燈（綠色） 根據(jù)I/O分配表，繪制PLC接線圖，PLC接線圖如圖2所示。圖2 PLC接線圖 程序流程圖如圖3所示。圖3 程序流程圖4.2 病床呼叫系統(tǒng)時(shí)序圖病床呼叫系統(tǒng)中輸入和輸出的信號(hào)比較多，下面選擇設(shè)計(jì)中幾個(gè)比較典型的時(shí)序控制進(jìn)行介紹：1號(hào)病房1號(hào)病床緊急呼叫置位，但

10、是在5s內(nèi)位，則置位、復(fù)位和床頭緊急指示燈的時(shí)序信號(hào)如圖4所示可以看出該病床的緊急指示燈一直處于斷電的狀態(tài)。圖4 5s內(nèi)復(fù)位的時(shí)序圖 1號(hào)病房1號(hào)病床緊急呼叫置位，未在 5s內(nèi)復(fù)位，則置位、復(fù)位和床頭緊急指示燈的時(shí)序信號(hào)如圖5所示，可以看出該病床的緊急指示燈5s后處于通電狀態(tài)，直到復(fù)位方斷電。圖5 未在5s內(nèi)復(fù)位的時(shí)序圖 1號(hào)病房?jī)?nèi)各病床緊急指示燈與病房門口緊急指示燈的時(shí)序信號(hào)如圖6所示，可以看出只要有一個(gè)病床的指示燈處于通電狀態(tài)，則該病房門口的指示燈就處于通電狀態(tài)，直到所有病床的指示燈都斷電，該病房門口的指示燈方斷電。圖6 病房門口指示燈與病床指示燈的時(shí)序圖 護(hù)士站內(nèi)各病房緊急指示燈的時(shí)序信

11、號(hào)如圖7所示，該時(shí)序圖反應(yīng)的是1號(hào)病房、3號(hào)病房、2號(hào)病房先后呼叫，然后都處理完畢后，2#病房、3#病房又先后呼叫的情形，可以看出護(hù)士站內(nèi)的對(duì)應(yīng)緊急呼叫指示燈是依照先后呼叫順序通電的，只有先呼叫的病房處理完畢后，后續(xù)呼叫的病房的緊急指示燈才能通電，實(shí)現(xiàn)優(yōu)先判斷的目的。圖7 護(hù)士站病房指示燈的時(shí)序圖4.3 病床呼叫系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) 病床呼叫系統(tǒng)程序見(jiàn)附錄。4.4 程序調(diào)試及說(shuō)明運(yùn)用GX DEVELOPER編程軟件編寫的梯形圖程序，編譯無(wú)錯(cuò)誤后使用引出命令，將梯形圖程序存成可執(zhí)行文件并保存在你的設(shè)定文件夾中。通過(guò)對(duì)仿真程序過(guò)程中指示燈的運(yùn)行狀態(tài)的觀察來(lái)檢驗(yàn)程序是否準(zhǔn)確，并對(duì)錯(cuò)誤部分進(jìn)行修改，完成通過(guò)“

12、快捷圖標(biāo)”啟動(dòng)仿真，啟動(dòng)仿真后，程序開(kāi)始在電腦上模擬PLC寫入過(guò)程，并且可以通過(guò)“軟元件測(cè)試”來(lái)強(qiáng)制一些輸入條件ON或者OFF，監(jiān)控程序的運(yùn)行狀態(tài)。點(diǎn)擊“調(diào)試/軟元件測(cè)試”或者直接點(diǎn)擊“軟元件測(cè)試”快捷鍵，則彈出“軟元件測(cè)試”對(duì)話框。在改對(duì)話框中“位軟元件”欄中輸入要強(qiáng)制的位元件，如X0，需要把該元件置ON的，就點(diǎn)擊“強(qiáng)制ON”按鈕，如需要把該元件置OFF的，就點(diǎn)擊“強(qiáng)制OFF”按鈕。同時(shí)在“執(zhí)行結(jié)果”欄中顯示被強(qiáng)制的狀態(tài)程序。通過(guò)該軟件測(cè)試檢驗(yàn)，此設(shè)計(jì)的程序無(wú)誤，能準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)其功能，完成要求。 結(jié)束語(yǔ)通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，使我加深了對(duì)PLC梯形圖、指令表、外部接線圖的理解，還有經(jīng)過(guò)在網(wǎng)上查找資料以及到圖書(shū)館學(xué)習(xí)，也使我更好的理解和認(rèn)識(shí)了關(guān)于PLC設(shè)計(jì)原理和實(shí)際中的應(yīng)用過(guò)程。很多棘手的難題在劉老師和同學(xué)的幫助下得到了很好的解決。在相關(guān)的資料的查詢中，我對(duì)信息的篩選能力又得到了提升。在課程設(shè)計(jì)過(guò)程中我們