PLC控制系统课程设计-病床呼叫系统控制课程设计.doc

PLC控制系统课程设计目录第 1 章 控制工艺流程分析11.1 病床呼叫系统控制过程描述11.2 病床呼叫系统控制工艺分析1第 2 章 控制系统总体方案设计22.1 系统硬件组成22.2 控制方法分析22.3 I/O分配32.4 系统结线图设计4第 3 章 控制系统梯形图程序设计53.1 控制程序流程图设计53.2 控制系统时序图53.3 控制程序设计思路7第 4 章 监控系统设计84.1 PLC 与上位监控软件通讯84.2 上位监控系统组态设计84.3 实现的效果8第 5 章 系统调试及结果分析105.1 系统调试及解决的问题105.2 结果分析10课程设计心得11参考文献12附录131 第 1 章 控制工艺流程分析1.1 病床呼叫系统控制过程描述 本课程设计主要用于医院病务区的病人有紧急或自己不方便的事件时呼叫 护士站寻求帮助，护士根据站内指示灯及响铃获取求助信息的来源，并能及时的 给其提供帮助。护士在站内发现信号时及时将站内灯及响铃复位，在处理完后再 在病床前的开关将病床及病房的灯复位。1.2 病床呼叫系统控制工艺分析 病床呼叫系统有主机、从机等两部分组成。从机（呼叫源）即病床按钮，主 机包括PLC及显示和监护系统。主机中PLC工作方式为循环扫描方式，在系统程 序控制下，PLC顺序读入输入端口各呼叫源的状态，并且不断地循环扫描。一旦有呼叫按钮按下，PLC立即响应，通过设置的程序实现对系统的控制。 拟定控制系统设计的技术要求； 选择电气传动形式和电动机、电磁阀等执行元件； 选定PLC型号； 编制PLC的输入/输出端子接线图； 根据系统设计的要求编写软件规格说明书，然后在用相应编程语言进行程序设计； 设计操作台、电气柜及非标准电器元件； 编写设计说明书和使用说明书。 1共3个病房，每间病房4个床位。每一病床床头均有紧急呼叫按钮及重置按钮，以利病人不适时紧急呼叫。2设每一层楼有一护士站，每一护士站均有该层楼病人紧急呼叫与处理完毕的重置按钮。3每一病床床头均有一紧急指示灯，一旦病人按下紧急呼叫按钮且未在5s内按下重置按钮时，该病床床头紧急指示灯动作且病房门口紧急指示灯闪烁，同时同楼层的护士站显示病房紧急呼叫并闪烁指示灯。4在护士站的病房紧急呼叫中心，每一病房都有编号，用指示灯显示哪一病房先按下病人紧急呼叫按钮，并要具有优先级判别的能力。5一旦护士看见护士站紧急呼叫闪烁灯后，须先按下护士处理按钮以取消闪烁情况，再依病房紧急呼叫顺序处理病房紧急事故，若事故处理妥当后，病房紧急闪烁指示灯和病床上的紧急指示灯方町被重置。6主机监控系统显示后，出现相应的声、光报警指示，以便 提示医护人员尽快赶到现场。第 2 章 控制系统总体方案设计2.1 系统硬件组成 在硬件设计方面，首先是选用优质器件，再就是采用合理的系统结构，加固， 简化安装，使它易于抗振动冲击，对印制电路板的设计、加工及焊接都采取了极 为严格的工艺措施，而且在电路、结构及工艺上采取了一些独特的方式。例如， 在输入/输出电路中都采用了光电隔离措施，做到电浮空，既方便接地，用提高了抗干扰性能；各个I/O端口都除采用了常规模拟器滤波以外，还加上了数字滤 波；内部采用了电磁屏蔽措施，防止辐射干扰；采用了较先进的电源电路，以防 止由电源回路串入的干扰信号； 采用了较合理的电路程序，一旦某模块出现故障， 进行在线插拔、调试时不会影响各机的正常运行。由于PLC本身具有很高的可 靠性，所以发生故障的部位大多集中在输入/输出的部件上，以及如传感器件、 限位开关、光电开关、电磁电机等外围装置上。本设计需要38个输入端，所以PLC采用欧姆龙CJ1W-ID261,24VDC,输入单元为64点。图 2-1 控制系统结线图2.2 控制方法分析 病床呼叫系统有主机、从机等两部分组成。从机（呼叫源）即病床按钮，主 机包括PLC及显示和监护系统。主机中PLC工作方式为循环扫描方式，在系统程 序控制下，PLC顺序读入输入端口各呼叫源的状态，并且不断地循环扫描。一旦 有呼叫按钮按下，PLC立即响应，通过设置的程序实现对系统的控制。2.3 I/O分配 根据设计要求，最终设计的I/O分配表如下： 表2-1 I/O输入1房1-4床紧急按钮00000-000032房1-4床紧急按钮00004-000073房1-4床紧急按钮00008-000111房1-4床重置按钮00012-000152房1-4床重置按钮00016-000193房1-4床重置按钮00020-00023护士站1房1-4床复位按钮00024-00027护士站2房1-4床复位按钮00028-00031护士站3房1-4床复位按钮00032-00035护士站1房1-4床取消紧急呼叫及闪灯按钮00036护士站1房1-4床取消紧急呼叫及闪灯按钮00037护士站1房1-4床取消紧急呼叫及闪灯按钮00038 表2-2 I/O输出护士站显示1房灯闪01000护士站显示2房灯闪01001护士站显示3房灯闪01002护士站显示1房响铃02003护士站显示2房响铃01004护士站显示3房响铃010051房1-4床灯亮01006-010092房1-4床灯亮01010-010133房1-4床灯亮01014-010171房灯闪010182房灯闪010193房灯闪01020输出保持010212.4 系统结线图设计 图2-2 CJ1W-ID261接线图第 3 章 控制系统梯形图程序设计3.1 控制程序流程图设计 在系统设计之前,我们对系统的控制流程与设计的步骤做一个思想的统筹,以下是我们的设计一个病床呼叫器控制系统的流程图。 图3-1 控制系统流程图3.2 控制系统时序图 以一号房一号床病人为例： 病人5s中未按下重置按钮：图3-2 病人5秒内未按下重置按钮 5s内按下重置按钮： 图3-3 病人5秒内按下重置按钮3.3 控制程序设计思路当一号病房一号床位需要帮助时，他可以按下按钮，他所在床位的继电器线圈就会得电，它的常开触点就会闭合，然后t0开始计时，同时一号病房的灯就会发亮。同时医护室所对应的病床的灯也在闪烁。当医护人员接到信号，她们可以按下复位按钮，使信号停止呼叫。然后医护站灯就熄灭，之后到病人那里解决并按下床头重置按钮，其他床位工作原理同上。当同时有多个人在呼叫时，医护人员如果来不及按复位按钮，则各个病床对应的灯会一直亮，直至医护人员提供帮助并按下重置按钮。PLC图3-4 控制程序流程图第 4 章 监控系统设计4.1 PLC 与上位监控软件通讯 PLC的接线只需将输入信号的设备（按钮、开关等）与PLC输入端子连接， 将接受输出信号执行控制任务的执行元件（接触器、电磁阀等）与PLC输出端子连接。接线简单、工作最少，省去了传统的继电器控制系统接线和拆线的麻烦。PLC的编程逻辑提供了能随要求而改变的“接线网络”，这样生产线的自动化过 程就能随意改变。这种性能使PLC具有很高的经济效益。用于连接现场设备的 硬件接口实际上是PLC的组成部分，模块化的自诊断接口电路能指出故障，并易于排除故障与替换故障部件，这样的软硬件设计就使现场电气人员与技术人员易于是用。4.2 上位监控系统组态设计图4-1 上位监控系统组态图4.3 实现的效果 当一号病房一号床位需要帮助时，他可以按下按钮即00000他所在床位的继电器线圈就会得电，它的常开触点就会闭合，即01000闭合，然后TIM000同时开始计时，同时一号病房的等就会发亮，即01002得电，同时蜂鸣器也会想起，即01015得电，同时医护室所对应的病床的等也在闪烁，即01003得电。当医护人员接到信号，他们可以按下复位按钮即00004，使信号停止呼叫。然后等就熄灭，蜂鸣器也停止报警。二号病房集散号病房工作原理同上。当同时有多个人在呼叫时，医护人员如果来不及按复位按钮，则等会延时20S，20s后自动熄灭。第 5 章 系统调试及结果分析5.1 系统调试及解决的问题 先将程序输入试验机，再用模拟信号调试，调试成功后再投入使用，再模拟 调试时，我们最常用的是输入短接法调试。用输入短接法调试程序。用一根导线 将电”+”和PLC输入端的COM端短接；另用一根导线的一端接电源“-”,另一 端做活动端。将一根活动端与00000短接，观察到所对应的HL灯亮，然后将活动端与00001接通。 在程序仿真过程中，出现了好几处二重线圈的问题，致使程序不能完美的实现预定的功能。但经过请教老师及同学，最终更改了那几处程序，程序基本能够实现了本次课程设计(病床呼叫系统)的功能。5.2 结果分析 本系统主要以PLC为核心，利用PLC的强大的控制功能，实现了对病床的呼叫控制。利用梯形图程序可以很直观的看出运行过程。利用可编程控制器控制，具有接线简单、编程直观、扩展容易等特点。当建筑物的层楼增加时，硬件接线上只需增加楼层，病房相应的输入信号。原来的接线不需改变，软件上只需增加 相应楼层，房间，床位的功能，要改动的地方也较少。调试结果表明，在适应性、 精确性和可靠性方面，到达到了设计的要求，表明该设计方案是可行的。病人按下床头的呼叫按钮后，医护站内就会有相应的灯闪亮，以便于医生及时对病人进行帮助。但也有一些不够理想的地方，比如有多位病人同时呼叫的时候，不能保证病情严重的病人优先呼叫，只能同时给医护站提醒有哪几位病人呼叫。课程设计心得 通过本次医院病床系统的课程设计， 我熟悉了PLC的基本编程方法，PLC对的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在对理论的运用中，提高了我们的工程素质，提高了我的理论知识，工程应用能力、系统调试能力、分析问题与解决问题的能力。通过在网上查找资料以及到图书馆学习，也使我更好的理解和认识了关于PLC设计原理和实际中的应用过程。从动手调试的过程中，增加了我们对这项技术的了解，使我们体会到了只有好好学习，才能解决问题，才能让我们更能站在工作岗位上。作为学生面对的无非是同学、老师、家长，而工作后就要面对更为复杂的关系。无论是和领导、同 事还是客户接触，都要做到妥善处理，要多沟通，并要设身处地从对方角度换位 思考，而不是只是考虑自己的事。同时我也懂得了理论和实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正的学到知识，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在本次课程设计中，培养了我们实际动手能力和解决问题的能力，这使我们更深层次的接触到了我们以后的工作方向所以这些都为我们以后的学习和工作打下了坚实的基础。参考文献1张凤珊，电气控制及可编程序控制器M.北京：中国轻工业出版社，20032董德发，张天春.自控工程设计基础M.大庆：大庆石油学院，1999. 3张万忠，可编程控制器应用技术M.北京：化学工业出版社，2001 4马志溪，电气工程设计M.北京：机械工业出版社，2002 5郁汉琪，电气控制与可编程序控制器应用技术M.南京：东南大学出版社， 2003.16附录1病房1床： LD 00000OR 01021 AND NOT 00012 AND NOT 00024 OUT 01021 LD 01021 TIM000 #0050 LD TIM000 OR 01006 AND NOT 00024 OUT TR0 OUT 01006 LD TR0 AND TIM002 TIM 001 #0010 LD TRO AND TIMOOO OUT 01018 LD TIM000 OR 01003 AND NOT 00036OUT TR1 OUT 01003 LD TR1 AND TIM004 TIM003 #0010 LD TR1 TIM004 #0010OUT 01000 1病房2床：LD 00001 OR 01021 AND NOT 00013 AND NOT 00024 OUT 01021 LD 01021 TIM000 #0050 LD TIMOOO OR 01007 AND NOT 00025 OUT TR2 OUT 01007LD TR2 AND TIM002 TIM001 #0010 LD TR2 AND TIMOO1 TIM 002 #0010 OUT 01018 LD TIM000OR 01003 AND NOT 00037 OUT TR3 OUT 01003 LD TR3AND TIM004 TIM 003 #0010 LD TR3 TIM 004 #0010 OUT 01000 1病房3床：LD 00002 OR 01021 AND NOT 00014 AND NOT 00024 OUT 01021 LD 01021 TIM000 #0050 LD TIM000 OR 01008 AND NOT 00026 OUT TR4 OUT 01008 LD TR4 AND TIM002 TIM001 #0010 LD TR4 AND TIM001 TIM002 #0010 OUT 01018 LD TIM000 OR 01003 AND NOT 00038 OUT TR5 OUT 01003 LD TR5 AND TIM004 TIM003 #0010 LD TR5 TIM004 #0010 OUT 01000 1病房4床：LD 00003 OR 01021 AND NOT 00015 AND NOT 00024 OUT 01021 LD 01021 TIM000 #0050 LD TIM000 OR 01009 AND NOT 00027 OUT TR6 OUT 01009 LD TR6 AND TIM002 TIM001 #0010 LD TR6 AND TIM001 TIM002 #0010 OUT 01018 LD TIM000 OR 01003 AND NOT 00039 OUT TR7 OUT 01003 LD TR7 AND TIM004 TIM 003 #0010 LD TR7 AND TIM003 TIM 004 #0010 AND 01000 2病房1床：LD 00004 OR 01021 AND NOT 00016 AND NOT 00024 OUT 01021 LD 01021 TIM000 #0050 LD TIM000 OR 01010 AND NOT 00028 OUT TR8 OUT 01010 LD TR8 AND TIM002 TIM001 #0010 LD TR8 AND T001 TIM002 #0010 OUT 01019 LD TIM000 OR 01004 AND NOT 00040 OUT TR9 OUT 01004 LD TR9 AND TIM004 TIM003 #0010 LD TR9 AND TIM003 TIM 004 #0010 OUT 01001 2病房2床：LD 00005 OR 01021 AND NOT 00017 AND NOT 00024 OUT 01021 LD 01021 TIM000 #0050 LD TIM000 OR 01011 AND NOT 00029 OUT TR10 OUT 01011 LD TR10 AND TIM002 TIM001 #0010 LD TR10 AND TIM001 TIM002 #0010 OUT 01019 LD TIM000 OR 01004 AND NOT 00041 OUT TR11 OUT 01004 LD TR11 AND TIM004 TIM003 #00010 LD TR11 AND TIM 003 TIM004 #0010 OUT 01001 2病房3床：LD 00006 OR 01021 AND NOT 00018 AND NOT 00024 OUT 01021 LD 01021 TIM000 #0050 LD TIM000 OR 01012 AND NOT 00030 OUT TR12 OUT 01012 LD TR12 AND TIM002 TIM001 #0010 LD TR10 AND TIM001 TIM002 #0010 OUT 01019 LD TIM000 OR 01004 AND NOT 00042 OUT TR13 OUT 01004 LD TR13 AND TIM004 TIM003 #00010 LD TR11 AND TIM 003 TIM004 #0010 OUT 01001 2病房4床：LD 00007 OR 01021 AND NOT 00019 AND NOT 00024 OUT 01021 LD 01021 TIM000 #0050 LD TIM000 OR 01013 AND NOT 00031 OUT TR14 OUT 01013 LD TR14 AND TIM002 TIM001 #0010 LD TR10 AND TIM001 TIM002 #0010 OUT 01019 LD TIM000 OR 01004 AND NOT 00043 OUT TR15 OUT 01004 LD TR15 AND TIM004 TIM003 #00010 LD TR15 AND TIM 003 TIM004 #0010 OUT 010013病房1床：LD 00008 OR 01021 AND NOT 00020 AND NOT 00024 OUT 01021 LD 01021 TIM000 #0050 LD TIM000 OR 01014 AND NOT 00032 OUT TR16 OUT 01014 LD TR16 AND TIM002 TIM001 #0010 LD TR10 AND TIM001 TIM002 #0010 OUT 01020 LD TIM000OR 01004 AND NOT 00044 OUT TR17 OUT 01005 LD TR17 AND TIM004 TIM003 #00010 LD TR11 AND TIM 003 TIM004 #0010 OUT 01002 3病房2床: LD 00009 OR 01021 AND NOT 00021 AND NOT 00024 OUT 01021 LD 01021 TIM000 #0050 LD TIM000 OR 01015 AND NOT 00033 OUT TR18 OUT 01015 LD TR18 AND TIM002 TIM00