基于PLC的病床呼叫器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、I基于基于 PLCPLC 的病床呼叫控的病床呼叫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與調(diào)試制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與調(diào)試 學(xué)院（系）：工程技術(shù)學(xué)院信息系 專業(yè)班級：電氣自動化三班 姓名：孫向明 學(xué)號：140723094 指導(dǎo)教師：劉輝 設(shè)計(jì)日期：2016.6.25II 題目七題目七 基于基于 PLCPLC 的病床呼叫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與調(diào)試的病床呼叫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與調(diào)試一、控制要求：1共有 3 個病房，每間病房 4 個床位。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

2、重置按鈕時(shí)，該病床床頭緊急指示燈動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，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)先級判別的能力。5一旦護(hù)士看見護(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町被重置。二、設(shè)計(jì)要求：1、根據(jù)控制要求，明確輸入/輸出信號；2、畫出各輸入和輸出信號的工作時(shí)序圖；3、畫出梯形圖；4、上機(jī)運(yùn)行，檢查程序是否符合控制要求，進(jìn)一步修改程序。III目目 錄錄第一章第一章

3、緒論緒論 .1 11.1 病床呼叫系統(tǒng)的概念 .11.2 呼叫系統(tǒng)的存在價(jià)值 .11.3 呼叫系統(tǒng)的現(xiàn)狀 .11.4 病床緊急呼叫系統(tǒng)的特點(diǎn) .1第二章第二章 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求設(shè)計(jì)任務(wù)及要求 .2 22.1 設(shè)計(jì)任務(wù) .22.2 設(shè)計(jì)要求 .22.3 PLC 的選型.22.4 警報(bào)燈的選擇 .3第三章第三章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) .4 43.1 PLC 簡介及工作原理.43.2 設(shè)計(jì)方案說明 .83.3 病床呼叫系統(tǒng)的組成及工作方式 .83.4 I/O 分配表.93.5 系統(tǒng)接線圖設(shè)計(jì).10第四章第四章 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) .11114.1 控制程序流程圖設(shè)計(jì) .114.2

4、 病床呼叫系統(tǒng)時(shí)序圖 .114.3 程序設(shè)計(jì)（如圖） .134.4 創(chuàng)新設(shè)計(jì)內(nèi)容 .19第五章第五章 程序調(diào)試和仿真程序調(diào)試和仿真 .20205.1 調(diào)試 .205.2 仿真 .20第六章第六章 心得與體會心得與體會 .2323參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) .2424第一章第一章 緒論緒論1.11.1 病床呼叫系統(tǒng)的概念病床呼叫系統(tǒng)的概念病房呼叫系統(tǒng)，簡稱呼叫儀或請護(hù)儀，它的作用是將病人的求助請求迅速而準(zhǔn)確地通知醫(yī)護(hù)人員，以便及時(shí)進(jìn)行處治。它的使用既可方便病人，又可減少醫(yī)護(hù)人員的巡查次數(shù)，減輕其勞動強(qiáng)度，因而在臨床上得到普遍的應(yīng)用。1.21.2 呼叫系統(tǒng)的存在價(jià)值呼叫系統(tǒng)的存在價(jià)值患者在住院期間，可能會在

5、任意時(shí)間請求醫(yī)生或護(hù)士進(jìn)行診斷或護(hù)理。臨床求助呼叫是傳送臨床信息的重要手段，病床呼叫系統(tǒng)是患者向值班醫(yī)生或護(hù)士發(fā)出緊急呼叫的工具，要將患者的請求快速傳送給值班醫(yī)生或護(hù)士，并在護(hù)士站的監(jiān)控中心留下準(zhǔn)確完整的記錄，是提高醫(yī)院和病室護(hù)理水平的必備設(shè)備之一。病床呼叫系統(tǒng)要求及時(shí)、準(zhǔn)確、可靠，簡便可行，利于推廣，其性能的優(yōu)劣直接關(guān)系到病員的安危，因此歷來受到各大醫(yī)院的普遍重視。1.31.3 呼叫系統(tǒng)的現(xiàn)狀呼叫系統(tǒng)的現(xiàn)狀目前，醫(yī)院病床呼叫裝置大多由單片機(jī)及低壓電力線等傳輸媒質(zhì)所構(gòu)成，采用數(shù)字電路。一般都具有聲光報(bào)警功能，醫(yī)護(hù)人員能夠及時(shí)了解病人的請求。病床呼叫系統(tǒng)的主機(jī)一般都設(shè)置在護(hù)士值班室，主機(jī)通過導(dǎo)線

6、與各病房病床的終端呼叫器(一般為機(jī)械開關(guān))相連，因此病房和值班室之間需要大量的連線，布線施工麻煩、成本也高。1.41.4 病床緊急呼叫系統(tǒng)的特點(diǎn)病床緊急呼叫系統(tǒng)的特點(diǎn)醫(yī)院病房中使用的呼叫裝置有無線式和有線式兩種形式。其中，有線式一般是采用單片機(jī)作為核心控制部件。本研究提出的呼叫系統(tǒng)也屬于有線式，但是核心部件為PLC，該系統(tǒng)主要解決了目前呼叫系統(tǒng)中存在的以下問題：(1)無線式呼叫系統(tǒng)由于需要“發(fā)射”和“接收”兩個系統(tǒng)，存在傳輸距離、可靠性、設(shè)備體積與價(jià)格、占用無線頻道資源以及發(fā)射的電磁波可能會影響醫(yī)療設(shè)備的正常使用等問題。因此，目前醫(yī)院中很少采用。(2)單片機(jī)構(gòu)成的呼叫系統(tǒng)如果采用低壓電力線作為

7、傳輸媒質(zhì)，必須解決信息衰減、電平轉(zhuǎn)換、信息耦合、濾波等問題，使得外圍接口電路非常復(fù)雜。在軟件設(shè)計(jì)上還要確定單片機(jī)與外設(shè)之間的通信方式，以保證在任意時(shí)刻只要有呼叫源發(fā)出請求系統(tǒng)立刻響應(yīng)。軟件設(shè)計(jì)和硬件設(shè)計(jì)的繁瑣，給開發(fā)和維護(hù)帶來了極大不便。近年來， PLC的功能不斷趨向于計(jì)算機(jī)化，價(jià)格不斷下降，體積不斷縮小。特殊的 I/O 接口可以使呼叫按鈕直接與 PLC 輸入相接，輸出可以直接帶報(bào)警器顯示裝置等。與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)通信十分方便。獨(dú)具特色的編程方式，非常易于普及。PLC 的應(yīng)用已不再局限于工業(yè)控制領(lǐng)域，在其他控制領(lǐng)域也獲得廣泛應(yīng)用。第二章第二章 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求設(shè)計(jì)任務(wù)及要求2.12.1 設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)任務(wù)任

8、務(wù)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關(guān)將病床及病學(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，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)，提高理論知識工程應(yīng)用能力、系統(tǒng)調(diào)試能力、分析問題與解決問題的能力。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）運(yùn)用功能指令進(jìn)行 PLC 控制程序設(shè)計(jì)；（3）程序結(jié)構(gòu)與控制功能自行創(chuàng)新設(shè)計(jì)；（4）進(jìn)行系

9、統(tǒng)調(diào)試，實(shí)現(xiàn)病床呼叫系統(tǒng)的控制要求。房的燈及鈴復(fù)位。2.22.2 設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)要求（1）共有 3 個病房，每間病房 4 個床位。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，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)先級判別的能力。（5）一旦護(hù)士

10、看見護(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況，再依病房緊急呼叫順序處理病房緊急事故。2.32.3 PLCPLC 的選型的選型P 根據(jù)設(shè)計(jì)要求可以得知，PLC 的輸入信號有：一號病房呼叫信號 14 床位 4 個，一號病房復(fù)位信號 14 床 4 個，二號病房呼叫信號 14 床位 4 個，二號病房復(fù)位信號14 床 4 個，三號病房呼叫信號 14 床位 4 個，三號病房復(fù)位信號 14 床 4 個，護(hù)士站13 號病房復(fù)位信號 3 個，病床呼叫系統(tǒng)輸入信號總共有 27 個；輸出信號有：一號病房 14 號床位顯示 4 個，二號病房 14 號床位顯示 4 個，三號病房 14 號床位顯示 4個

11、，護(hù)士站 13 呼叫顯示 6 個，輸出信號總共有 20 個。根據(jù) I/O 信號數(shù)量、類型以及控制要求，所以選擇 FX2N-64MR 型 PLC,輸入單元為64 點(diǎn)。2.2.4 4 警報(bào)燈的選擇警報(bào)燈的選擇 警報(bào)燈的選擇分為兩部分，一部分為病房警報(bào)燈的選擇，另一部分為護(hù)士站警報(bào)的選擇。病房警報(bào)燈的選擇：考慮到病房警報(bào)燈的亮度對病人休息的影響，所以病房警報(bào)燈的選擇其功率不宜過大，因選擇亮度較小功率小的 LED 燈，所以發(fā)光二極管選擇型號為：IN4007SOT-23 。發(fā)光二極管的壓降為 1.72.5V，工作電流為 1020mA, 其使用的工作電源為 PLC 自帶的 24V 電源，要發(fā)光二極管正常工

12、作得串聯(lián)一個電阻，根據(jù)工作電流（以 10mA 計(jì)算）與工作電壓 24V 可計(jì)算串聯(lián)的電阻大小為 2.4K。護(hù)士站警報(bào)的選擇：因護(hù)士站警報(bào)燈的選擇是要提醒護(hù)士有病人呼叫，所以應(yīng)選擇亮度功率較大的警報(bào)燈，所以其工作電壓使用 PLC 自帶的 220V 電源，警報(bào)燈的選擇為：AD38-22B-R/08,其光源為紅色 LED 光，工作電壓為 AC,DC220V（交直流雙用） ，工作電流為 18mA，以防值班護(hù)士沒注意警報(bào)燈的提示，另設(shè)一鈴聲警示，便于警報(bào)燈與警報(bào)鈴的同步，電鈴工作電壓為 220V 的 PLC 的自帶電源。病床呼叫系統(tǒng)的總體線路設(shè)計(jì)圖見 PLC 接線圖。3 第三章第三章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)系

13、統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)3.13.1 PLCPLC 簡介及工作原理簡介及工作原理3.1.13.1.1 PLCPLC 的概述的概述可編程序控制器（PLC）是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序、執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字和模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程可編程序控制器及其有關(guān)外部設(shè)備，都按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個整體、易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。3.1.23.1.2 PLCPLC 的組成的組成PLC 主要由 CPU 模塊、輸入模塊、輸出模塊、電源和編程器（或編程軟件）組成，如圖 3.1

14、 所示。 圖圖 3.13.1 PLCPLC 控制系統(tǒng)的示意圖控制系統(tǒng)的示意圖1、中央處理單元（CPU）CPU 作為整個 PLC 的核心，起著總指揮的作用。CPU 一般由控制電路、運(yùn)算器和寄存器組成。這些電路通常都被封裝在一個集成電路的芯片上。CPU 通過地址總線、數(shù)據(jù)總線、控制總線與存儲單元、輸入輸出接口電路連接。CPU 的功能有以下一些：從存儲器中讀取指令，執(zhí)行指令，取下一條指令，處理中斷。2、輸入輸出模塊（I/O 模塊）4I/O 模塊實(shí)際上是 PLC 與被控對象間傳遞輸入輸出信號的接口部件。I/O 模塊有良好的電隔離和濾波作用。接到 PLC 輸入接口的輸入器件是各種開關(guān)、按鈕、傳感器等。P

15、LC 的各輸出控制器件往往是電磁閥、接觸器、繼電器，而繼電器有交流和直流型，高電壓型和低電壓型，電壓型和電流型。 3、編程器編程器用來生成用戶程序，并用它進(jìn)行編輯、檢查、修改和監(jiān)視用戶程序的執(zhí)行情況。手持式編程器不能直接輸入和編輯梯形圖，只能輸入和編輯指令表程序，因此又叫做指令編程器。它的體積小，價(jià)格便宜，一般用來給小型 PLC 編程，或者用于現(xiàn)場調(diào)試和維護(hù)。使用編程軟件可以在計(jì)算機(jī)的屏幕上直接生成和編輯梯形圖、指令表、功能塊圖和順序功能圖程序，并可以實(shí)現(xiàn)不同編程語言的相互轉(zhuǎn)換。程序被編譯后下載到 PLC，也可以將 PLC 中的程序上傳到計(jì)算機(jī)。程序可以存盤或打印，通過網(wǎng)絡(luò)，還可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程編程

16、和傳送。4、電源PLC 一般使用 220V 交流電源或 24V 直流電源。內(nèi)部的開關(guān)電源為各模塊提供DC5V，12V，24V 等直流點(diǎn)與昂。小型 PLC 一般都可以為輸入電路和外部的電子傳感器（如接近開關(guān)）提供 24V 直流電源，驅(qū)動 PLC 負(fù)載的直流電源一般由用戶提供。5、編程器編程器是 PLC 的最重要外圍設(shè)備。利用編程器將用戶程序送入 PLC 的存儲器，還可以用編程器檢查程序，修改程序，監(jiān)視 PLC 的工作狀態(tài)。除此以外，在個人計(jì)算機(jī)上添加適當(dāng)?shù)挠布涌诤蛙浖纯捎脗€人計(jì)算機(jī)對 PLC 編程。利用微機(jī)作為編程器，可以直接編制并顯示梯形圖。3.1.33.1.3 PLCPLC 的工作方

17、式的工作方式 PLC 雖然以微處理器為核心，具有微型計(jì)算機(jī)的許多特點(diǎn)，但它的工作方式卻與微型計(jì)算機(jī)有很大的不同，微型計(jì)算機(jī)一般采用等待命令或中斷的工作方式，如常見的鍵盤掃描方式或 I/O 掃描方式，當(dāng)有鍵按下或 I/O 動作，則轉(zhuǎn)入相應(yīng)的子程序或中斷服務(wù)程序，無鍵按下，則繼續(xù)掃描等待。PLC 采用循環(huán)掃描的工作方式，即順序掃描，不斷循環(huán)這種工作方式是在系統(tǒng)軟件控制下進(jìn)行的。當(dāng) PLC 運(yùn)行時(shí)，CPU 根據(jù)用戶按控制要求編寫好并存于用戶存儲器中的程序，按序號作周期性的程序循環(huán)掃描，程序從第一條指令開始，逐條順序執(zhí)行用戶的程序直到程序結(jié)束。然后重新返回第一條指令，再開始下一次掃描；如此周而復(fù)始。實(shí)

18、際上，PLC 掃描工作除了執(zhí)行用戶程序外，還要完成其他工作，整個工作過程分為自診斷、通訊服務(wù)、輸入處理、輸出處理、程序執(zhí)行五個階段。如圖 3.2 所示。 5 圖圖 3.23.2 PLCPLC 循環(huán)掃描示意圖循環(huán)掃描示意圖1、自診斷 每次掃描用戶程序之前，都先執(zhí)行故障自診斷程序。自診斷內(nèi)容包括 I/O 部分、存儲器、CPU 等，并通過 CPU 設(shè)置定時(shí)器來監(jiān)視每次掃描是否超過規(guī)定的時(shí)間，如果發(fā)現(xiàn)異常，則停機(jī)并顯示出錯。若自診斷正常，則繼續(xù)向下掃描。 2、通訊服務(wù) PLC 檢查是否有與編程器、計(jì)算機(jī)等的通訊要求，若有則進(jìn)行相應(yīng)處理。 3、輸入處理 PLC 在輸入刷新階段，首先以掃描方式按順序從輸入

19、縮存器中寫入所有輸入端子的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并將其存入內(nèi)存中為其專門開辟的暫存區(qū)輸入狀態(tài)映像區(qū)中，這一過程稱為輸入采樣，或是如刷新，隨后關(guān)閉輸入端口，進(jìn)入程序執(zhí)行階段，即使輸入端有變化，輸入映像區(qū)的內(nèi)容也不會改變。變化的輸入信號的狀態(tài)只能在下一個掃描周期的輸入刷新階段被讀入。 64、輸出處理 同輸入狀態(tài)映像區(qū)一樣，PLC 內(nèi)存中也有一塊專門的區(qū)域稱為輸出狀態(tài)映像區(qū)。當(dāng)程序的所有指令執(zhí)行完畢，輸出狀態(tài)映像區(qū)中所有輸出繼電器的狀態(tài)就在 CPU 的控制下被一次集中送至輸出鎖存器中，并通過一定的輸出方式輸出，推動外部的相應(yīng)執(zhí)行器件工作，這就是 PLC 輸出刷新階段。 5、程序執(zhí)行 PLC 在程序執(zhí)行階段，按

20、用戶程序順序掃描執(zhí)行每條指令。從輸入狀態(tài)映像區(qū)讀出輸入信號的狀態(tài)，經(jīng)過相應(yīng)的運(yùn)算處理等，將結(jié)果寫入輸出狀態(tài)映像區(qū)。通常將自診斷和通訊服務(wù)合稱為監(jiān)視服務(wù)。輸入刷新和輸出刷新稱為 I/O 刷新?？梢钥闯?，PLC在一個掃描周期內(nèi)，對輸入狀態(tài)的掃描只是在輸入采樣階段進(jìn)行，對輸出賦的值也只有在輸出刷新階段才能被送出，而在程序執(zhí)行階段輸入、輸出會被封鎖。這種方式稱作集中采樣、集中輸出。 3.1.43.1.4 PLCPLC 的應(yīng)用領(lǐng)域的應(yīng)用領(lǐng)域 目前，PLC 在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)，使用情況主要分為如下幾類：1、開關(guān)量邏輯控

21、制取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群控及自動化流水線。如注塑機(jī)、印刷機(jī)、訂書機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。2、工業(yè)過程控制在工業(yè)生產(chǎn)過程當(dāng)中，存在一些如溫度、壓力、流量、液位和速度等連續(xù)變化的量（即模擬量），PLC 采用相應(yīng)的 A/D 和 D/A 轉(zhuǎn)換模塊及各種各樣的控制算法程序來處理模擬量，完成閉環(huán)控制。PID 調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的一種調(diào)節(jié)方法。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應(yīng)用。3、運(yùn)動控制PLC 可以用于圓周運(yùn)動或直線運(yùn)動的控制。一般使用專用的運(yùn)動控制模塊，如可驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)或伺服電

22、機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊，廣泛用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場合。4、數(shù)據(jù)處理PLC 具有數(shù)學(xué)運(yùn)算（含矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。數(shù)據(jù)處理一般用于如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。5、通信及聯(lián)網(wǎng)PLC 通信含 PLC 間的通信及 PLC 與其它智能設(shè)備間的通信。隨著工廠自動化網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，現(xiàn)在的 PLC 都具有通信接口，通信非常方便。73.3.2 2 設(shè)計(jì)方案說明設(shè)計(jì)方案說明（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)簡單、經(jīng)濟(jì)； 保證控制

23、系統(tǒng)的安全可靠； 考慮到實(shí)際情況和工藝的改進(jìn)，在選擇 PLC 容量時(shí)，應(yīng)當(dāng)留有余地。（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； 選擇電氣傳動形式等執(zhí)行元件； 選定 PLC 型號； 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)格說明書，然后在用相應(yīng)的編程語言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。 （3）設(shè)計(jì)步驟 深入了解和分析被控制對象的工藝條件及控制要求； 選擇適合的的 PLC 類型； 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。3.33.3 病床呼叫系統(tǒng)的組成及工作方式病床呼叫系統(tǒng)的組成及工作方式共有 3 個病房，每間病房 4 個床位。每一病床床頭均有緊急呼叫按鈕及重置按鈕，

24、以利病人不適時(shí)緊急呼叫。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。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。在護(hù)士站的病房緊急呼叫中心，每一病房都有編號，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)先級判別的能力。一旦護(hù)士看見護(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被重置。出現(xiàn)相應(yīng)的聲、光報(bào)警指示，

25、以便提示醫(yī)護(hù)人員盡快趕到現(xiàn)場。83.3.4 4 I/OI/O 分配表分配表 表表 3.13.1 分配表分配表 輸入：名稱1 房 1-4 床緊急按鈕輸入變量K0-K3PLC 對應(yīng)輸入X0000-X00032 房 1-4 床緊急按鈕K4-K7X0004-X00073 房 1-4 床緊急按鈕K8-K11 X0010-X00131 房 1-4 床重置按鈕K12-K15X0014-X00172 房 1-4 床重置按鈕K16-K19X0020-X00233 房 1-4 床重置按鈕K20-K23X0024-X0027護(hù)士站 1 房 1-4 床取消緊急呼叫及閃燈按鈕K24X0030護(hù)士站 2 房 1-4 床取

26、消緊急呼叫及閃燈按鈕K25X0031護(hù)士站 3 房 1-4 床取消緊急呼叫及閃燈按鈕K26X0032輸出：名稱護(hù)士站顯示 1 房閃燈輸出變量LD0PLC 對應(yīng)輸出Y0001護(hù)士站顯示 2 房閃燈LD1Y0002護(hù)士站顯示 3 房閃燈LD2Y0003護(hù)士站顯示 1 房響鈴P1Y0004護(hù)士站顯示 2 房響鈴P2Y0005護(hù)士站顯示 3 房響鈴P3Y00061 房 1-4 床燈亮LD3-LD6Y0010-Y00132 房 1-4 床燈亮LD7-LD10Y0014-Y00173 房 1-4 床燈亮LA11-LD4Y0020-Y00231 房燈閃LD15Y00242 房燈閃LD16Y00253 房燈閃

27、LD17Y0026 93.53.5 系統(tǒng)接線圖設(shè)計(jì)系統(tǒng)接線圖設(shè)計(jì)X00X01X02X03X04X05X06X07X10X11X12X13X14X15X16X17X20X21X22X23X24X25X26X27X30X31X32COMY01Y02Y03Y04Y05Y06Y10Y11Y12Y13Y14Y15Y16Y17Y20Y21Y22Y23Y24Y25Y26COM1COM2FX2N-64MR1號房1床呼叫1號房2床呼叫1號房3床呼叫1號房4床呼叫2號房1床呼叫2號房2床呼叫2號房3床呼叫2號房4床呼叫3號房1床呼叫3號房2床呼叫3號房3床呼叫3號房4床呼叫1號房1床復(fù)位1號房2床復(fù)位1號房3床復(fù)

28、位1號房4床復(fù)位2號房1床復(fù)位2號房2床復(fù)位2號房3床復(fù)位2號房4床復(fù)位3號房1床復(fù)位3號房2床復(fù)位3號房3床復(fù)位3號房4床復(fù)位護(hù)士站1房復(fù)位護(hù)士站2房復(fù)位護(hù)士站3房復(fù)位24V220V護(hù)士站1號房顯示護(hù)士站2號房顯示護(hù)士站3號房顯示護(hù)士站1號房鈴聲護(hù)士站2號房鈴聲護(hù)士站3號房鈴聲1號房1床燈1號房2床燈1號房3床燈1號房4床燈2號房1床燈2號房2床燈2號房3床燈2號房4床燈3號房1床燈3號房2床燈3號房3床燈3號房4床燈1號房門燈2號房門燈3號房門燈PLC電器接線圖2.4K24V 3.33.3 系系統(tǒng)接線圖設(shè)計(jì)統(tǒng)接線圖設(shè)計(jì)10第四章第四章 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)4.14.1 控制程序流程

29、圖設(shè)計(jì)控制程序流程圖設(shè)計(jì)圖圖 4.14.1 控制程序流程圖設(shè)計(jì)控制程序流程圖設(shè)計(jì)4.24.2 病床呼叫系統(tǒng)時(shí)序圖病床呼叫系統(tǒng)時(shí)序圖以 1 床病人為例：11病人 5 秒中未按下重置按鈕：呼叫按鈕X00呼叫復(fù)位X14護(hù)士站復(fù)位X30護(hù)士站1號房顯示1號房1床顯示燈1號房顯示燈5S20S護(hù)士站1號房響鈴5 秒鐘內(nèi)按下重置按鈕12呼叫按鈕X00呼叫復(fù)位X14護(hù)士站復(fù)位X30護(hù)士站1號房顯示1號房1床顯示燈1號房顯示燈小于5S護(hù)士站1號房響鈴圖圖 4.24.2 病床呼叫系統(tǒng)時(shí)序圖病床呼叫系統(tǒng)時(shí)序圖4.34.3 程序設(shè)計(jì)（如圖）程序設(shè)計(jì)（如圖）以病房為例：當(dāng) 14 號床按下呼叫按鈕時(shí)，護(hù)士房中的一號房指示

30、燈亮起，相應(yīng)的計(jì)時(shí)器（T0T3）記時(shí)，計(jì)時(shí) 5 秒內(nèi)按下相應(yīng)重啟按鈕（X14X17）計(jì)時(shí)停止，計(jì)時(shí)5 秒相應(yīng)床位燈與病房門口指示燈亮起。護(hù)士按下重啟按鈕，護(hù)士房指示燈熄滅同時(shí)計(jì)時(shí)器 T30 計(jì)時(shí)開始，計(jì)時(shí) 20 秒后斷開床位與病房門口的指示燈，系統(tǒng)恢復(fù)原始狀態(tài)。13圖圖 4.34.3 程序設(shè)計(jì)圖程序設(shè)計(jì)圖144.44.4 總體總體 PLCPLC 控制程序控制程序151617 圖圖 4.44.4 總體總體 PLCPLC 控制程序控制程序184.44.4 創(chuàng)新設(shè)計(jì)內(nèi)容創(chuàng)新設(shè)計(jì)內(nèi)容本設(shè)計(jì)加入了以下兩項(xiàng)創(chuàng)新內(nèi)容：此設(shè)計(jì)中在護(hù)士房中加入了三個電鈴，在病人按下緊急呼叫按鈕時(shí)，護(hù)士房中的對應(yīng)三個病房的相應(yīng)電

31、鈴會響起，提示值班護(hù)士有人按下緊急呼叫按鈕，從而防止值班護(hù)士未注意亮燈情況而引發(fā)的意外事故。此設(shè)計(jì)中還加入了延時(shí)熄滅病房門口的指示燈的延時(shí)設(shè)計(jì)，當(dāng)病人按下緊急呼叫按鈕后，5 秒內(nèi)沒按下重置按鈕時(shí)，該病房門口的指示燈亮起，護(hù)士房中的護(hù)士按下該病房的重置按鈕后，該病房門口的指示燈不會立即熄滅，它會延時(shí) 20 秒后再熄滅，在此期間該指示燈可以為到來的護(hù)士及醫(yī)生指示按下緊急呼叫按鈕的病人所在的病房。19第五章第五章 程序調(diào)試和仿真程序調(diào)試和仿真5.15.1 調(diào)試調(diào)試先將程序輸入試驗(yàn)機(jī)，再用模擬信號調(diào)試，調(diào)試成功后再投入使用，再模擬調(diào)試時(shí)，我們最常用的是輸入短接法調(diào)試。用輸入短接法調(diào)試程序用一根導(dǎo)線將電

32、”+”和 PLC 輸入端的 COM 端短接；另用一根導(dǎo)線的一端接電源“-”,另一端做活動端。將一根活動端與 00000 短接，觀察到所對應(yīng)的 HL 燈亮，然后將活動端與 00001 接通。5.25.2 仿真仿真程序測試是檢驗(yàn)所設(shè)計(jì)的程序是否達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求。測試結(jié)果：以 1 號病房 1 號床為例說明 當(dāng) 1 號床病人按下呼叫按鍵 5S 內(nèi)沒有按下 1 號房 1 號床的復(fù)位按鍵時(shí)，按下呼叫按鍵時(shí)，護(hù)士站中的 1 號病房所對應(yīng)的燈亮起同時(shí)所對應(yīng)的電鈴響起，提示護(hù)士病人呼叫，5S 后 1 號病房 1 號床的床頭燈亮起，同時(shí) 1 號病房房門燈亮起，提示護(hù)士與醫(yī)生呼叫病人所在的位置。當(dāng)護(hù)士在護(hù)士站按下相

33、應(yīng)的復(fù)位按鈕時(shí)，護(hù)士站亮起的燈與響起的鈴聲關(guān)閉，同時(shí) 1 號病房 1 號床的床頭燈熄滅，提示病人護(hù)士已接收到呼叫，此時(shí) 1 號病房房門燈繼續(xù)亮 20S，以便為護(hù)士與醫(yī)生指明呼叫病房，20S 后此燈自動熄滅，程序結(jié)束。當(dāng) 1 號床病人按下呼叫按鍵 5S 內(nèi)按下 1 號房 1 號床的復(fù)位按鍵時(shí)，按下呼叫按鍵時(shí)，護(hù)士站中的 1 號病房所對應(yīng)的燈亮起同時(shí)所對應(yīng)的電鈴響起，提示護(hù)士病人呼叫，在 5S 內(nèi)病人按下復(fù)位按鍵時(shí)，護(hù)士站亮起的燈與響起的鈴聲關(guān)閉，提示護(hù)士此次呼叫屬于誤按。在這種情況下，1 號病房 1 號床的床頭燈與 1 號病房房門燈均都不亮，程序結(jié)束。其他病床與其他病房的病床同 1 號病房 1 號床情況相同。仿真圖如下： 當(dāng) 1 號病房 1 號床呼叫時(shí)程序響應(yīng)如圖所示：20圖圖 5.15.1 呼叫程序響應(yīng)圖呼叫程序響應(yīng)圖 21當(dāng) 1 號病房 1 號床病人呼叫完后，護(hù)士按下復(fù)位按鍵時(shí)程序響應(yīng)如圖所示：圖圖 5.25.2 病床呼叫后按下復(fù)位響應(yīng)圖病床呼叫后按下復(fù)