基于plc的病床呼叫器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).doc

摘要 信息化時(shí)代的發(fā)展，智能化的醫(yī)院建設(shè)的將目前國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技 術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)、辦公自動(dòng)化技術(shù)等運(yùn)用在醫(yī)院中。而目 前國(guó)內(nèi)外的呼叫器系統(tǒng)都選用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，受到地域的限制和環(huán)境的限制。信號(hào)接收不 是很好，這樣有可能病人會(huì)呼叫不到醫(yī)生，造成病人病情的惡化。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)當(dāng)然也有 它的好處，呼叫方便，在一定的地域內(nèi)可以隨時(shí)呼叫醫(yī)生，以便醫(yī)生及時(shí)到達(dá)病人身 邊進(jìn)行護(hù)理治療。 為豐富病床呼叫系統(tǒng)的控制方式，在滿足病房與護(hù)士站實(shí)時(shí)通信時(shí)，能夠方便地了 解各病房的情況，實(shí)現(xiàn)醫(yī)院對(duì)全院的病房科學(xué)化管理。采用 PLC 可編程控制器替代單 片機(jī)作為核心控制件，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)新型 PLC 病床呼叫系統(tǒng)。 本文采用的 PLC 可編程控制器構(gòu)成的病床呼叫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單，更易于管理，可編 程控制器病床呼叫系統(tǒng)可以及時(shí)，準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)病房呼叫管理，具有良好的應(yīng)用前景。 關(guān)鍵詞：病床呼叫系統(tǒng)；PLC；病房管理 I 目目 錄錄 第一章第一章 緒論緒論.1 1.1 病床呼叫系統(tǒng)的概念.1 1.2 呼叫系統(tǒng)的存在價(jià)值.1 1.3 呼叫系統(tǒng)的現(xiàn)狀.1 1.4 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.3 2.1 設(shè)計(jì)任務(wù).3 2.2 設(shè)計(jì)要求.3 2.3 PLC 的選型4 2.4 警報(bào)燈的選擇.4 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).6 3.1 PLC 簡(jiǎn)介及工作原理6 3.2 設(shè)計(jì)方案說(shuō)明.11 3.3 病床呼叫系統(tǒng)的組成及工作方式.12 3.4 I/O 分配表13 3.5 系統(tǒng)接線圖設(shè)計(jì)15 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).16 4.1 控制程序流程圖設(shè)計(jì).16 4.2 病床呼叫系統(tǒng)時(shí)序圖.17 4.3 程序設(shè)計(jì)（如圖）.18 4.4 創(chuàng)新設(shè)計(jì)內(nèi)容.24 第五章第五章 程序調(diào)試和仿真程序調(diào)試和仿真.25 5.1 調(diào)試.25 5.2 仿真.25 第六章第六章 結(jié)論與體會(huì)結(jié)論與體會(huì).29 致謝致謝.30 II 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).31 附錄一附錄一.32 附錄二附錄二.33 第一章第一章 緒論緒論 1.1 病床呼叫系統(tǒng)的概念 病房呼叫系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱呼叫儀或請(qǐng)護(hù)儀，它的作用是將病人的求助請(qǐng)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(dòng)強(qiáng)度，因而在臨床上得到普遍的應(yīng)用。 1.2 呼叫系統(tǒng)的存在價(jià)值 患者在住院期間，可能會(huì)在任意時(shí)間請(qǐng)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(qǐng)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(jiǎn)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(lái)受到各大醫(yī)院的普遍重視。 1.3 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(qǐng)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(guò)導(dǎo)線與各病房病床的終端呼叫器(一般為 機(jī)械開(kāi)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。 1.4 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(wú)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(wèn)題： (1)無(wú)線式呼叫系統(tǒng)由于需要“發(fā)射”和“接收”兩個(gè)系統(tǒng)，存在傳輸距離、可靠 性、設(shè)備體積與價(jià)格、占用無(wú)線頻道資源以及發(fā)射的電磁波可能會(huì)影響醫(yī)療設(shè)備的正 常使用等問(wèn)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(wèn)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(qǐng)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(kāi)發(fā)和維護(hù)帶來(lái)了極大不便。近年來(lái)， 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 2.1 設(shè)計(jì)任務(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(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(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）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。 2.2 設(shè)計(jì)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 情況，再依病房緊急呼叫順序處理病房緊急事故。 2.3 PLC 的選型 P 根據(jù)設(shè)計(jì)要求可以得知，PLC 的輸入信號(hào)有：一號(hào)病房呼叫信號(hào) 14 床位 4 個(gè)， 一號(hào)病房復(fù)位信號(hào) 14 床 4 個(gè)，二號(hào)病房呼叫信號(hào) 14 床位 4 個(gè)，二號(hào)病房復(fù)位信號(hào) 14 床 4 個(gè)，三號(hào)病房呼叫信號(hào) 14 床位 4 個(gè)，三號(hào)病房復(fù)位信號(hào) 14 床 4 個(gè)，護(hù)士站 13 號(hào)病房復(fù)位信號(hào) 3 個(gè)，病床呼叫系統(tǒng)輸入信號(hào)總共有 27 個(gè)；輸出信號(hào)有：一號(hào)病 房 14 號(hào)床位顯示 4 個(gè)，二號(hào)病房 14 號(hào)床位顯示 4 個(gè)，三號(hào)病房 14 號(hào)床位顯示 4 個(gè)，護(hù)士站 13 呼叫顯示 6 個(gè)，輸出信號(hào)總共有 20 個(gè)。 根據(jù) I/O 信號(hào)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)。 2.4 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(duì)病人休息的影響，所以病房警報(bào) 燈的選擇其功率不宜過(guò)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(hào)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)光二極管正常工作得串聯(lián)一個(gè)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(méi)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(jiàn) PLC 接線圖。 5 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) 3.1 PLC 簡(jiǎn)介及工作原理 3.1.1 PLC 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(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)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(guò)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(guò)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(gè)整體、易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。 3.1.2 PLC 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 所示。 6 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(gè) 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(gè)集成電路的芯片上。CPU 通過(guò)地址總線、數(shù)據(jù) 總線、控制總線與存儲(chǔ)單元、輸入輸出接口電路連接。CPU 的功能有以下一些：從存 儲(chǔ)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） I/O 模塊實(shí)際上是 PLC 與被控對(duì)象間傳遞輸入輸出信號(hào)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(kāi)關(guān)、按鈕、傳感器等。 PLC 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(lái)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(lái)給小型 PLC 編程，或者用于現(xiàn) 場(chǎng)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(yǔ)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(guò)網(wǎng)絡(luò)，還 可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程編程和傳送。 4、電源 PLC 一般使用 220V 交流電源或 24V 直流電源。內(nèi)部的開(kāi)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(kāi)關(guān)）提供 24V 直流電源，驅(qū)動(dòng) PLC 負(fù)載的直流電源一般由用戶提供。 7 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(chǔ)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(gè)人計(jì)算機(jī) 上添加適當(dāng)?shù)挠布涌诤蛙浖?，即可用個(gè)人計(jì)算機(jī)對(duì) 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。 3.1.3 PLC 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(jiàn) 的鍵盤掃描方式或 I/O 掃描方式，當(dāng)有鍵按下或 I/O 動(dòng)作，則轉(zhuǎn)入相應(yīng)的子程序或中斷 服務(wù)程序，無(wú)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(chǔ)器中的程序，按序號(hào)作周期性的程序循環(huán)掃描，程序 從第一條指令開(kāi)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(kāi)始下一次掃描；如此周而復(fù)始。實(shí)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(gè)工作過(guò)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(gè)階段。如圖 3.2 所示。 8 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(chǔ) 器、CPU 等，并通過(guò) CPU 設(shè)置定時(shí)器來(lái)監(jiān)視每次掃描是否超過(guò)規(guī)定的時(shí)間，如果發(fā)現(xiàn) 異常，則停機(jī)并顯示出錯(cuò)。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 9 PLC 在輸入刷新階段，首先以掃描方式按順序從輸入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(kāi)辟的暫存區(qū)輸入狀態(tài)映像區(qū)中，這一 過(guò)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(huì)改變。變化的輸入信號(hào)的狀態(tài)只能在下一個(gè)掃描 周期的輸入刷新階段被讀入。 4、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(guò)一定的輸出方式輸出，推動(dòng)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(hào)的狀態(tài)，經(jīng)過(guò)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。可以看出，PLC 在一個(gè)掃描周期內(nèi)，對(duì)輸入狀態(tài)的掃描只是在輸入采樣階段進(jìn)行，對(duì)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(huì)被封鎖。這種方式稱 作集中采樣、集中輸出。 3.1.4 PLC 的應(yīng)用領(lǐng)域 目前，PLC 在國(guó)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(lè)等各個(gè)行業(yè)，使用情況主要分為如下幾類： 1、開(kāi)關(guān)量邏輯控制 10 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(tái)設(shè)備的控制，也 可用于多機(jī)群控及自動(dòng)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(guò)程控制 在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)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(lái)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(guò) 程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場(chǎng)合有非常廣泛的應(yīng)用。 3、運(yùn)動(dòng)控制 PLC 可以用于圓周運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)的控制。一般使用專用的運(yùn)動(dòng)控制模塊，如可驅(qū) 動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(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(chǎng)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(dòng)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。 3.2 設(shè)計(jì)方案說(shuō)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(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)； 11 保證控制系統(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(dòng)形式等執(zhí)行元件； 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，然后在用相應(yīng)的編程語(yǔ)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(duì)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。 3.3 病床呼叫系統(tǒng)的組成及工作方式 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。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(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(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。一旦護(hù)士看見(jiàn)護(hù)士站緊急呼叫閃 12 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，以便提示醫(yī)護(hù)人員盡快趕到現(xiàn)場(chǎng)。 3.4 I/O 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-K3 PLC 對(duì)應(yīng)輸入 X0000-X0003 2 房 1-4 床緊急按鈕 K4-K7X0004-X0007 3 房 1-4 床緊急按鈕 K8-K11 X0010-X0013 1 房 1-4 床重置按鈕 K12-K15X0014-X0017 2 房 1-4 床重置按鈕 K16-K19X0020-X0023 3 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 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 LD0 PLC 對(duì)應(yīng)輸出 Y0001 13 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 P3Y0006 1 房 1-4 床燈亮 LD3-LD6Y0010-Y0013 2 房 1-4 床燈亮 LD7-LD10Y0014-Y0017 3 房 1-4 床燈亮 LA11-LD4Y0020-Y0023 1 房燈閃 LD15Y0024 2 房燈閃 LD16Y0025 3 房燈閃 LD17Y0026 14 3.5 系統(tǒng)接線圖設(shè)計(jì) X00 X01 X02 X03 X04 X05 X06 X07 X10 X11 X12 X13 X14 X15 X16 X17 X20 X21 X22 X23 X24 X25 X26 X27 X30 X31 X32 COM Y01 Y02 Y03 Y04 Y05 Y06 Y10 Y11 Y12 Y13 Y14 Y15 Y16 Y17 Y20 Y21 Y22 Y23 Y24 Y25 Y26 COM1 COM2 FX2N-64MR 1號(hào)房1床呼叫 1號(hào)房2床呼叫 1號(hào)房3床呼叫 1號(hào)房4床呼叫 2號(hào)房1床呼叫 2號(hào)房2床呼叫 2號(hào)房3床呼叫 2號(hào)房4床呼叫 3號(hào)房1床呼叫 3號(hào)房2床呼叫 3號(hào)房3床呼叫 3號(hào)房4床呼叫 1號(hào)房1床復(fù)位 1號(hào)房2床復(fù)位 1號(hào)房3床復(fù)位 1號(hào)房4床復(fù)位 2號(hào)房1床復(fù)位 2號(hào)房2床復(fù)位 2號(hào)房3床復(fù)位 2號(hào)房4床復(fù)位 3號(hào)房1床復(fù)位 3號(hào)房2床復(fù)位 3號(hào)房3床復(fù)位 3號(hào)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 24V 220V 護(hù)士站1號(hào)房顯示 護(hù)士站2號(hào)房顯示 護(hù)士站3號(hào)房顯示 護(hù)士站1號(hào)房鈴聲 護(hù)士站2號(hào)房鈴聲 護(hù)士站3號(hào)房鈴聲 1號(hào)房1床燈 1號(hào)房2床燈 1號(hào)房3床燈 1號(hào)房4床燈 2號(hào)房1床燈 2號(hào)房2床燈 2號(hào)房3床燈 2號(hào)房4床燈 3號(hào)房1床燈 3號(hào)房2床燈 3號(hào)房3床燈 3號(hào)房4床燈 1號(hào)房門燈 2號(hào)房門燈 3號(hào)房門燈 PLC電器接線圖 2.4K 24V 3.33.3 系系統(tǒng)接線圖設(shè)計(jì)統(tǒng)接線圖設(shè)計(jì) 15 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) 4.1 控制程序流程圖設(shè)計(jì) 16 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) 4.2 病床呼叫系統(tǒng)時(shí)序圖 以 1 床病人為例： 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(hào)房顯示 1號(hào)房1床顯示燈 1號(hào)房顯示燈 5S 20S 護(hù)士站1號(hào)房響鈴 17 5 秒鐘內(nèi)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(hào)房顯示 1號(hào)房1床顯示燈 1號(hào)房顯示燈 小于5S 護(hù)士站1號(hào)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 4.3 程序設(shè)計(jì)（如圖） 以病房為例：當(dāng) 14 號(hào)床按下呼叫按鈕時(shí)，護(hù)士房中的一號(hào)房指示燈亮起，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(kāi)始，計(jì)時(shí) 20 秒后斷開(kāi)床位與病房門口的指示燈，系統(tǒng)恢復(fù)原始狀態(tài)。 18 圖圖 4.34.3 程序設(shè)計(jì)圖程序設(shè)計(jì)圖 19 4.4 總體 PLC 控制程序 20 21 22 圖圖 4.44.4 總體總體 PLCPLC 控制程序控制程序 23 4.4 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(gè)電鈴，在病人按下緊急呼叫按鈕時(shí)，護(hù)士房中的 對(duì)應(yīng)三個(gè)病房的相應(yīng)電鈴會(huì)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(méi)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(huì)立即熄滅，它會(huì)延時(shí) 20 秒后再熄滅，在 此期間該指示燈可以為到來(lái)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。 24 第五章第五章 程序調(diào)試和仿真程序調(diào)試和仿真 5.1 調(diào)試 先將程序輸入試驗(yàn)機(jī)，再用模擬信號(hào)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”+”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(duì)應(yīng)的 HL 燈亮，然后將活動(dòng)端與 00001 接 通。 5.2 仿真 程序測(cè)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(cè)試結(jié)果：以 1 號(hào)病房 1 號(hào)床為例說(shuō)明 當(dāng) 1 號(hào)床病人按下呼叫按鍵 5S 內(nèi)沒(méi)有按下 1 號(hào)房 1 號(hào)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(hào)病房所對(duì)應(yīng)的燈亮起同時(shí)所對(duì)應(yīng)的電鈴響起，提示護(hù)士病 人呼叫，5S 后 1 號(hào)病房 1 號(hào)床的床頭燈亮起，同時(shí) 1 號(hào)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(hào)病房 1 號(hào)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(hào)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(dòng)熄 滅，程序結(jié)束。 當(dāng) 1 號(hào)床病人按下呼叫按鍵 5S 內(nèi)按下 1 號(hào)房 1 號(hào)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(hào)病房所對(duì)應(yīng)的燈亮起同時(shí)所對(duì)應(yīng)的電鈴響起，提示護(hù)士病人呼叫， 25 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(hào)病房 1 號(hào)床的床頭燈與 1 號(hào)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(hào)病房 1 號(hào)床情況相同。仿真圖如下： 當(dāng) 1 號(hào)病房 1 號(hào)床呼叫時(shí)程序響應(yīng)如圖所示： 26 圖圖 5.15.1 呼叫程序響應(yīng)圖呼叫程序響應(yīng)圖 當(dāng) 1 號(hào)病房 1 號(hào)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： 27 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)位響應(yīng)圖 28 第六章第六章 結(jié)論與體會(huì)結(jié)論與體會(huì) 通過(guò)本次醫(yī)院病床系統(tǒng)的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我熟悉了 PLC 的基本編程方法，對(duì) PLC 的工 作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在對(duì)理論的運(yùn)用中，提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(wèn)題與解決問(wèn)題的能力。 通過(guò)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(guò)程。 在沒(méi)有做實(shí)踐設(shè)計(jì)以前，我們對(duì)知道的撐握都是思想上的，對(duì)一些細(xì)節(jié)不加重視， 當(dāng)我們把自己想出來(lái)的程序與到 PLC 中的時(shí)候，問(wèn)題出現(xiàn)了，不是不能運(yùn)行，就是運(yùn) 行的結(jié)果和要求的結(jié)果不相符合。能過(guò)解決一個(gè)個(gè)在調(diào)試中出現(xiàn)的問(wèn)題，我們對(duì) PLC 的理解得到加強(qiáng)，看到了實(shí)踐與理論的差距。 從動(dòng)手調(diào)試的過(guò)程中，增加了我們對(duì)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(wèn)題，才能讓我們更能站在工作崗位上。作為學(xué)生面對(duì)的無(wú)非是同學(xué)、 老師、家長(zhǎng)，而工作后就要面對(duì)更為復(fù)雜的關(guān)系。無(wú)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(duì)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)合起來(lái)，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