病床呼叫系統(tǒng)控制課程設(shè)計(jì)

1、目錄TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark4 o Current Document 第1章控制工藝流程分析1 HYPERLINK l bookmark6 o Current Document 1.1病床呼叫系統(tǒng)控制過程描述1 HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 1.2病床呼叫系統(tǒng)控制工藝分析1 HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 第2章控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)2 HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 2.1系統(tǒng)硬件組成2 HYPE

2、RLINK l bookmark14 o Current Document 2.2控制方法分析2 HYPERLINK l bookmark2 o Current Document 2.3I/O分配32.4系統(tǒng)結(jié)線圖設(shè)計(jì)4 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 第3章控制系統(tǒng)梯形圖程序設(shè)計(jì)5 HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 3.1控制程序流程圖設(shè)計(jì)53.2控制系統(tǒng)時(shí)序圖5 HYPERLINK l bookmark24 o Current Document 3.3控制程序設(shè)計(jì)思路7 HYPERLINK

3、 l bookmark26 o Current Document 第4章監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)8 HYPERLINK l bookmark28 o Current Document 4.1PLC與上位監(jiān)控軟件通訊84.2上位監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計(jì)8 HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 4.3實(shí)現(xiàn)的效果8 HYPERLINK l bookmark30 o Current Document 第5章系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果分析10 HYPERLINK l bookmark32 o Current Document 5.1系統(tǒng)調(diào)試及解決的問題10 HYPERLINK l book

4、mark34 o Current Document 5.2結(jié)果分析10課程設(shè)計(jì)心得11參考文獻(xiàn)12 HYPERLINK l bookmark36 o Current Document 附錄13PLC控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì) 第1章控制工藝流程分析1.1病床呼叫系統(tǒng)控制過程描述本課程設(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)將病床及病房的燈復(fù)位。1.2病床呼叫系統(tǒng)控制工藝分析病床呼叫系統(tǒng)有主機(jī)、從機(jī)等兩部分組成。從機(jī)（呼叫源）即病床按鈕

5、，主機(jī)包括PLC及顯示和監(jiān)護(hù)系統(tǒng)。主機(jī)中PLC工作方式為循環(huán)掃描方式，在系統(tǒng)程序控制下，PLC順序讀入輸入端口各呼叫源的狀態(tài)，并且不斷地循環(huán)掃描。一旦有呼叫按鈕按下，PLC立即響應(yīng)，通過設(shè)置的程序?qū)崿F(xiàn)對系統(tǒng)的控制。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)編程語言進(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)電器元件；編寫設(shè)計(jì)說明書和使用說明書。1共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。設(shè)每一層樓有一護(hù)士站，每一護(hù)士站

6、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(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。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。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。主機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)顯示后，出現(xiàn)相應(yīng)的聲、光報(bào)警指示，以便提示醫(yī)護(hù)人員盡快趕到現(xiàn)場。第2章控

7、制系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)2.1系統(tǒng)硬件組成在硬件設(shè)計(jì)方面，首先是選用優(yōu)質(zhì)器件，再就是采用合理的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，加固，簡化安裝，使它易于抗振動(dòng)沖擊，對印制電路板的設(shè)計(jì)、加工及焊接都采取了極為嚴(yán)格的工藝措施，而且在電路、結(jié)構(gòu)及工藝上采取了一些獨(dú)特的方式。例如，在輸入/輸出電路中都采用了光電隔離措施，做到電浮空，既方便接地，用提高了抗干擾性能；各個(gè)I/O端口都除采用了常規(guī)模擬器濾波以外，還加上了數(shù)字濾波；內(nèi)部采用了電磁屏蔽措施，防止輻射干擾；采用了較先進(jìn)的電源電路，以防止由電源回路串入的干擾信號；采用了較合理的電路程序，一旦某模塊出現(xiàn)故障，進(jìn)行在線插拔、調(diào)試時(shí)不會(huì)影響各機(jī)的正常運(yùn)行。由于PLC本身具有很高的可靠

8、性，所以發(fā)生故障的部位大多集中在輸入/輸出的部件上，以及如傳感器件、限位開關(guān)、光電開關(guān)、電磁電機(jī)等外圍裝置上。本設(shè)計(jì)需要38個(gè)輸入端，所以PLC采用歐姆龍CJ1W-ID261,24VDC,輸入單元為64點(diǎn)。擴(kuò)展*單元驅(qū)動(dòng)屮被控對象p圖2-1控制系統(tǒng)結(jié)線圖2.2控制方法分析病床呼叫系統(tǒng)有主機(jī)、從機(jī)等兩部分組成。從機(jī)（呼叫源）即病床按鈕，主機(jī)包括PLC及顯示和監(jiān)護(hù)系統(tǒng)。主機(jī)中PLC工作方式為循環(huán)掃描方式，在系統(tǒng)程序控制下，PLC順序讀入輸入端口各呼叫源的狀態(tài)，并且不斷地循環(huán)掃描。一旦有呼叫按鈕按下，PLC立即響應(yīng)，通過設(shè)置的程序?qū)崿F(xiàn)對系統(tǒng)的控制。護(hù)士站顯示1房燈閃01000護(hù)士站顯示2房燈閃010

9、01護(hù)士站顯示3房燈閃01002護(hù)士站顯示1房響鈴02003護(hù)士站顯示2房響鈴01004護(hù)士站顯示3房響鈴010051房1-4床燈亮01006-010092房1-4床燈亮01010-010133房1-4床燈亮01014-010171房燈閃010182房燈閃010193房燈閃01020輸出保持01021護(hù)士站1房1-4床取消緊急呼叫及閃燈按鈕表2-2I/O輸出2.3I/分配根據(jù)設(shè)計(jì)要求，最終設(shè)計(jì)的I/O分配表如下:表2-1I/O輸入1房1-4床緊急按鈕00000-000032房1-4床緊急按鈕00004-000073房1-4床緊急按鈕00008-000111房1-4床重置按鈕00012-0001

10、52房1-4床重置按鈕00016-000193房1-4床重置按鈕00020-00023護(hù)士站1房1-4床復(fù)位按鈕00024-00027護(hù)士站2房1-4床復(fù)位按鈕00028-00031護(hù)士站3房1-4床復(fù)位按鈕00032-00035護(hù)士站1房1-4床取消緊急呼叫及閃燈按鈕00036護(hù)士站1房1-4床取消緊急呼叫及閃燈按鈕00037000382.4系統(tǒng)結(jié)線圖設(shè)計(jì)10.0KUICL210.4I0h510.6KUI0l8Qd+T40,6KU130.J10l15I0iISIOh1310,20KL2110.3010122KL23功32圖2-2.CJ1W-ID261接線圖10.35T0.3610.37C0P

11、LC控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)第3章控制系統(tǒng)梯形圖程序設(shè)計(jì)3.1控制程序流程圖設(shè)計(jì)在系統(tǒng)設(shè)計(jì)之前，我們對系統(tǒng)的控制流程與設(shè)計(jì)的步驟做一個(gè)思想的統(tǒng)籌，以下是我們的設(shè)計(jì)一個(gè)病床呼叫器控制系統(tǒng)的流程圖。PLC控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)01021 以一號房一號床病人為例:病人5s中未按下重置按鈕:圖3-2病人5秒內(nèi)未按下重置按鈕5s內(nèi)按下重置按鈕:0000000012010060101801003010000003600024圖3-3病人5秒內(nèi)按下重置按鈕PLC控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì) 3.3控制程序設(shè)計(jì)思路當(dāng)一號病房一號床位需要幫助時(shí)，他可以按下按鈕，他所在床位的繼電器線圈就會(huì)得電，它的常開觸點(diǎn)就會(huì)閉合，然后t0開始計(jì)時(shí)，同時(shí)

12、一號病房的燈就會(huì)發(fā)亮。同時(shí)醫(yī)護(hù)室所對應(yīng)的病床的燈也在閃爍。當(dāng)醫(yī)護(hù)人員接到信號，她們可以按下復(fù)位按鈕，使信號停止呼叫。然后醫(yī)護(hù)站燈就熄滅,之后到病人那里解決并按下床頭重置按鈕，其他床位工作原理同上。當(dāng)同時(shí)有多個(gè)人在呼叫時(shí)，醫(yī)護(hù)人員如果來不及按復(fù)位按鈕，則各個(gè)病床對應(yīng)的燈會(huì)一直亮，直至醫(yī)護(hù)人員提供幫助并按下重置按鈕。站腎急燈熄滅口病床指示燈胃j中護(hù)士站緊急呼叫并閃燈：亠、顯示各病床呼叫順序j按下護(hù)士站處理按圖3-4控制程序流程圖良順序處理個(gè)病房的病能完成后，按下處理完畢按第4章監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1PLC與上位監(jiān)控軟件通訊PLC的接線只需將輸入信號的設(shè)備（按鈕、開關(guān)等）與PLC輸入端子連接，將接受輸出

13、信號執(zhí)行控制任務(wù)的執(zhí)行元件（接觸器、電磁閥等）與PLC輸出端子連接。接線簡單、工作最少，省去了傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)接線和拆線的麻煩。PLC的編程邏輯提供了能隨要求而改變的“接線網(wǎng)絡(luò)”，這樣生產(chǎn)線的自動(dòng)化過程就能隨意改變。這種性能使PLC具有很高的經(jīng)濟(jì)效益。用于連接現(xiàn)場設(shè)備的硬件接口實(shí)際上是PLC的組成部分，模塊化的自診斷接口電路能指出故障，并易于排除故障與替換故障部件，這樣的軟硬件設(shè)計(jì)就使現(xiàn)場電氣人員與技術(shù)人員易于是用。4.2上位監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計(jì)IOn二輸韋利3嚼囂呼I癇：u-y敬:石鑿卿ijQ一一一一一一叭0LXILLI陽4.3實(shí)現(xiàn)的效果上位監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)圖當(dāng)一號病房一號床位需要幫助時(shí)，他可以

14、按下按鈕即00000他所在床位的繼電器線圈就會(huì)得電，它的常開觸點(diǎn)就會(huì)閉合，即01000閉合，然后TIM000同時(shí)開始計(jì)時(shí)，同時(shí)一號病房的等就會(huì)發(fā)亮，即01002得電，同時(shí)蜂鳴器也會(huì)想起，即01015得電，同時(shí)醫(yī)護(hù)室所對應(yīng)的病床的等也在閃爍，即01003得電。當(dāng)醫(yī)護(hù)人員接到信號，他們可以按下復(fù)位按鈕即00004，使信號停止呼叫。然后等就熄滅，蜂鳴器也停止報(bào)警。二號病房集散號病房工作原理同上。當(dāng)同時(shí)有多個(gè)人在呼叫時(shí)，醫(yī)護(hù)人員如果來不及按復(fù)位按鈕，則等會(huì)延時(shí)20S，20s后自動(dòng)熄滅。第5章系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果分析5.1系統(tǒng)調(diào)試及解決的問題先將程序輸入試驗(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)

15、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”+”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(dòng)端。將一根活動(dòng)端與00000短接，觀察到所對應(yīng)的HL燈亮，然后將活動(dòng)端與00001接通。在程序仿真過程中，出現(xiàn)了好幾處二重線圈的問題，致使程序不能完美的實(shí)現(xiàn)預(yù)定的功能。但經(jīng)過請教老師及同學(xué)，最終更改了那幾處程序，程序基本能夠?qū)崿F(xiàn)了本次課程設(shè)計(jì)（病床呼叫系統(tǒng)）的功能。5.2結(jié)果分析本系統(tǒng)主要以PLC為核心，利用PLC的強(qiáng)大的控制功能，實(shí)現(xiàn)了對病床的呼叫控制。利用梯形圖程序可以很直觀的看出運(yùn)行過程。利用可編程控制器控制，具有接線簡單、編程直觀、擴(kuò)展

16、容易等特點(diǎn)。當(dāng)建筑物的層樓增加時(shí)，硬件接線上只需增加樓層，病房相應(yīng)的輸入信號。原來的接線不需改變，軟件上只需增加相應(yīng)樓層，房間，床位的功能，要改動(dòng)的地方也較少。調(diào)試結(jié)果表明，在適應(yīng)性、精確性和可靠性方面，到達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求，表明該設(shè)計(jì)方案是可行的。病人按下床頭的呼叫按鈕后，醫(yī)護(hù)站內(nèi)就會(huì)有相應(yīng)的燈閃亮，以便于醫(yī)生及時(shí)對病人進(jìn)行幫助。但也有一些不夠理想的地方，比如有多位病人同時(shí)呼叫的時(shí)候，不能保證病情嚴(yán)重的病人優(yōu)先呼叫，只能同時(shí)給醫(yī)護(hù)站提醒有哪幾位病人呼叫。課程設(shè)計(jì)心得通過本次醫(yī)院病床系統(tǒng)的課程設(shè)計(jì)，我熟悉了PLC的基本編程方法，PLC對的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在對理論的運(yùn)用中，提

17、高了我們的工程素質(zhì)，提高了我的理論知識(shí)，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。通過在網(wǎng)上查找資料以及到圖書館學(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)用過程。從動(dòng)手調(diào)試的過程中，增加了我們對這項(xiàng)技術(shù)的了解，使我們體會(huì)到了只有好好學(xué)習(xí)，才能解決問題，才能讓我們更能站在工作崗位上。作為學(xué)生面對的無非是同學(xué)、老師、家長，而工作后就要面對更為復(fù)雜的關(guān)系。無論是和領(lǐng)導(dǎo)、同事還是客戶接觸，都要做到妥善處理，要多溝通，并要設(shè)身處地從對方角度換位思考，而不是只是考慮自己的事。同時(shí)我也懂得了理論和實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起

18、來，從理論中得出結(jié)論，才能真正的學(xué)到知識(shí)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。在本次課程設(shè)計(jì)中，培養(yǎng)了我們實(shí)際動(dòng)手能力和解決問題的能力，這使我們更深層次的接觸到了我們以后的工作方向所以這些都為我們以后的學(xué)習(xí)和工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。參考文獻(xiàn)張鳳珊，電氣控制及可編程序控制器M.北京：中國輕工業(yè)出版社，2003.董德發(fā)，張?zhí)齑鹤钥毓こ淘O(shè)計(jì)基礎(chǔ)M.大慶：大慶石油學(xué)院，1999.張萬忠，可編程控制器應(yīng)用技術(shù)M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001.4馬志溪，電氣工程設(shè)計(jì)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.郁漢琪，電氣控制與可編程序控制器應(yīng)用技術(shù)M.南京：東南大學(xué)出版社,2003.附錄1病房1床：LD0

19、0000OR01021ANDNOT00012ANDNOT00024OUT01021LD01021TIM000#0050LDTIM000OR01006ANDNOT00024OUTTR0OUT01006LDTR0ANDTIM002TIM001#0010LDTROANDTIMOOOOUT01018LDTIM000OR01003ANDNOT00036OUTTR1OUT01003LDTR1ANDTIM004TIM003#0010LDTR1TIM004#0010OUT010001病房2床：LD00001OR01021ANDNOT00013ANDNOT00024OUT01021LD01021TIM000#0

20、050LDTIMOOOOR01007ANDNOT00025OUTTR2OUT01007LDTR2ANDTIM002TIM001#0010LDTR2ANDTIMOO1TIM002#0010OUT01018LDTIM000OR01003ANDNOT00037OUTTR3OUT01003LDTR3ANDTIM004TIM003#0010LDTR3TIM004#0010OUT010001病房3床：LD00002OR01021ANDNOT00014ANDNOT00024OUT01021LD01021TIM000#0050LDTIM000OR01008ANDNOT00026OUTTR4OUT01008LD

21、TR4ANDTIM002TIM001#0010LDTR4ANDTIM001TIM002#0010OUT01018LDTIM000OR01003ANDNOT00038OUTTR5OUT01003LDTR5ANDTIM004TIM003#0010LDTR5TIM004#0010OUT010001病房4床：2病房1床：2病房2床：LD00003LD00004LD00005OR01021OR01021OR01021ANDNOT00015ANDNOT00016ANDNOT00017ANDNOT00024ANDNOT00024ANDNOT00024OUT01021OUT01021OUT01021LD010

22、21LD01021LD01021TIM000TIM000TIM000#0050#0050#0050LDTIM000LDTIM000LDTIM000OR01009OR01010OR01011ANDNOT00027ANDNOT00028ANDNOT00029OUTTR6OUTTR8OUTTR10OUT01009OUT01010OUT01011LDTR6LDTR8LDTR10ANDTIM002ANDTIM002ANDTIM002TIM001TIM001TIM001#0010#0010#0010LDTR6LDTR8LDTR10ANDTIM001ANDT001ANDTIM001TIM002TIM002T

23、IM002#0010#0010#0010OUT01018OUT01019OUT01019LDTIM000LDTIM000LDTIM000OR01003OR01004OR01004ANDNOT00039ANDNOT00040ANDNOT00041OUTTR7OUTTR9OUTTR11OUT01003OUT01004OUT01004LDTR7LDTR9LDTR11ANDTIM004ANDTIM004ANDTIM004TIM003TIM003TIM003#0010#0010#00010LDTR7LDTR9LDTR11ANDTIM003ANDTIM003ANDTIM003TIM004TIM004TIM

24、004#0010#0010#0010AND01000OUT01001OUT010012病房3床：2病房4床：3病房1床：LD00006LD00007LD00008OR01021OR01021OR01021ANDNOT00018ANDNOT00019ANDNOT00020ANDNOT00024ANDNOT00024ANDNOT00024OUT01021OUT01021OUT01021LD01021LD01021LD01021TIM000TIM000TIM000#0050#0050#0050LDTIM000LDTIM000LDTIM000OR01012OR01013OR01014ANDNOT000

25、30ANDNOT00031ANDNOT00032OUTTR12OUTTR14OUTTR16OUT01012OUT01013OUT01014LDTR12LDTR14LDTR16ANDTIM002ANDTIM002ANDTIM002TIM001TIM001TIM001#0010#0010#0010LDTR10LDTR10LDTR10ANDTIM001ANDTIM001ANDTIM001TIM002TIM002TIM002#0010#0010#0010OUT01019OUT01019OUT01020LDTIM000LDTIM000LDTIM000OR01004OR01004OR01004ANDNOT00042ANDNOT00043ANDNOT00044OUTTR13OUTTR15OUTTR17OUT01004OUT01004OUT01005LDTR13LDTR15LDTR17ANDTIM004ANDTIM004ANDTIM004TIM003TIM003TIM003#00010#00010#00010LDTR11LDTR15LDTR11ANDTIM003ANDTIM003ANDTIM003TIM004TIM004T