基于PLC的病房呼叫控制系统任务书

任务一 基于 PLC 的病房呼叫控制系统 一、 国内外研究背景 近年来， 随着科学技术的发展， 我国的 PLC 技术得到了迅速发展及应用。 PLC 控制系统运行可靠性高，使用维修方便，抗干扰性强 ，设计和调试周期较短等优点，倍受人们重视，已成为呼叫控制系统中使用最广泛、也是最收欢迎的控制方式，目前 PLC 广泛用于传统控制系统的技术改造。 现在 国内 的 有些 医院所使用的都是七八十年代安装的 呼叫控制系统， 接 线 电 路 异常复杂， 故障率 很 高，维修保养难，效率低，调速性能指标较差，严重影响运行质量 ，对医院及时响应病人的护理需求造成了很大困难 ，迫切的需要进行现代化改造，以适应医院的需求。 现代医院护理需要快速及时地获知并处理病人的突发病况，实现患者在住院的任意时间可请求医生或护士 进行诊断或护理。用于医院病房区的病人有紧急情况或自己不方知识目标： 1) 熟练使用学过的指令 2) 掌握 PLC 系统设计过程 能力目标： 1) 依据工作任务要求合理制病房呼叫控制系统 的 PLC 端口 I/O 分配 2) 编写病房呼叫 控制 系统 程序 3）根据任务控制要求，正确进行电气接线、运行、调试 素质目标： 1）树立正确的学习目标，培养团结协作的意识。 2）培养和树立安全生产、文明操作的意识。 3）培养创新思维，思考问题要举一反三 1 便处理的事件时呼叫医生或护士寻求帮助，医生或护士根据站内指示灯及响铃获取求助信息的来源，并及时的提供帮助。 研究病床呼叫系统的 PLC 程序设计，有利于更好的掌握所学的相关课程的知识。同时提高自身的学以致用的能力 。 本设计着眼于使用 PLC 设计病房呼叫系统，把医院每一层的病房呼叫控制系统分割开来形成一个独立的控制系统，有利于简化总体的接线，减少故障发生的概率，加强整个医院呼叫系统设计的稳定性。因此，本设计着重于实现一个楼层的病房呼叫系统，假设一个楼层总共有 1 间值班室， 3 间病房，每一间病房有 2 个床位。每一间病房的门口有紧急指示灯，每个床位的床头有呼叫按钮和复位按钮。值班室也有对应每一间病房、每一个床位的紧急指示灯以及相应的处理按钮，还有一个蜂鸣器用来提醒值班人员。 二、 设计目标 ： 1. 系统有停止、启动的功能。 2. 作出硬件系统的结构图、接线图等。 3. 程序结构与控制功能自行创新设计。 4. 进行系统调试，实现病床呼叫系统的控制要求。 5. 提出至少 2 种实现方案。 三、 控制要求 1. 系统启动时指示灯闪烁（点亮 3 秒熄灭两秒） 5 次。 2. 共有 3 个病房，每间 病房 2 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。 3. 每层楼都有一间值班室，每个值班室均有该层楼病人紧急呼叫与处理完毕的重置按钮。 4. 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，则该病床床头紧急指示灯动作，若未在 5s 内按下重置按钮时，则病房门口紧急指示灯 亮，同时同楼层的值班室显示病房紧急呼叫 指示灯。 5. 在值 班室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 按下病人紧急呼叫按钮。 6. 一旦护士看见紧急呼叫 灯 点亮后，须先按下护士处理按钮以取消灯亮 情况，再处理病房紧急事故，在护士到达指定病房之后（ 1 分钟的计时），病房紧急指示灯和病床上的紧急指示灯自动被重置。 2 四、 设计思路 1.根据第一条控制要求“系统有停止、启动的功能”，可以用启保停程序来设计，但由于还需要有闪烁指示灯，因此还需要一个额外的闪烁程序。 2.经过分析研究，每一间病房的呼叫情况一致，每一个床位的呼叫情况也一致，因此，只要能够突破一间病房内一张病床的呼叫设计，其他病房、其他病床的呼叫设计就迎刃而解了。 3.根据 第二条 可知，本设计有两种设计方案，方案一按照顺序设计，每一间病房、每一张病床都设计各 自的程序，再综合在一起就可以得到整个系统的完整程序。方案二则是采用子程序调用的方式来设计。 4.方案一的优点是不需要使用难度稍大的子程序调用指令，也不需要其他的功能指令，按照系统的运行顺序设计即可，不容易出逻辑上的错误。缺点是略显繁琐，需要的I/O 端口多，编写程序时容易混淆。 5.方案二的优点是只需要编写一个特例的程序，其他病房的呼叫可以调用子程序来实现，非常方便。缺点是需要使用功能指令。本设计两种方案都采用，使用对比的方式来分析每一种设计方案的好坏。 回顾之前学过的能用到的东西 1. 启保停程序 2. 闪烁计 数程序 3. 定时器的使用 3 方案一 1 确定 PLC 的 I/O（输入 /输出）分配。 I/O 输入元件 端口号 说明 SB0 I0 系统启动按钮 SB1 I1 系统停止按钮 SB2 I2 一号病房一号床位呼叫按钮 SB3 I3 一号病房一号床位复位按钮 SB4 I4 一号病房二号床位呼叫按钮 SB5 I5 一号病房二号床位复位按钮 SB6 I6 二号病房一号床位呼叫按钮 SB7 I7 二号病房一号床位复位按钮 SB8 I8 二号病房二号床位呼叫按钮 SB9 I9 二号病房二号床位复位按钮 SB10 I10 三号病房一号床位呼叫按钮 SB11 I11 三号病房一号床位复位按钮 SB12 I12 三号病房二号床位呼叫按钮 SB13 I13 三号病房二号床位复位按钮 SB14 I14 值班室一号病房一号床位处理按钮 SB15 I15 值班室一号病房二号床位处理按钮 SB16 I16 值班室二号病房一号床位处理按钮 SB17 I17 值班室二号病房二号床位处理按钮 SB18 I18 值班室三号病房一号床位处理按钮 SB19 I19 值班室三号病房二号床位处理按钮 I/O 输出 元件 端口号 说明 HL0 Q0 启停指示灯 HL1 Q1 一号病房一号床床头指示灯 HL2 Q2 一号病房二号床床头指示灯 4 HL3 Q3 一号病房门口指示灯 HL4 Q4 二号病房一号床床头指示灯 HL5 Q5 二号病房二号床床头指示灯 HL6 Q6 二号病房门口指示灯 HL7 Q7 三号病房一号床床头指示灯 HL8 Q8 三号病房二号床床头指示灯 HL9 Q9 三号病房门口指示灯 HL10 Q10 值班室一号病房一号床指示灯 HL11 Q11 值班室一号病房二号床指示灯 HL12 Q12 值班室二号病房一号床指示灯 HL13 Q13 值班室二号病房二号床指示灯 HL14 Q14 值班室三号病房一号床指示灯 HL15 Q15 值班室三号病房二号床指示灯 HL16 Q16 值班室蜂鸣器 2 接线原理图 根据工作任务的控制要求进行设计分析，并绘制 PLC 系统接线原理图，如图所示。 3 分析任务的工作过程，确定控制流程图。 PLC 运算指令实现 病房呼叫系统 控制流程图见下图 3-5-4 所示。通过控制流程图，将整个 病房呼叫 控制系统的程序为若干步，并确定每一步的转换条件，以便易于编写梯 形图程序。 4、根据前面设计的 PLC 病房呼叫控制系统 的流程图，可以清楚看出 病床呼叫 时，控制系统的信号状态的变化，从而编制 PLC 梯形图程序 。 (1)系统启动、停止闪烁程序 5 (2)病房 1 呼叫 6 7 (3)病房 2 呼叫程序 8 (4)病房 3 呼叫程序 9 5、按照 病房呼叫 控制系统的硬件接线原理图，进行 PLC 端口部分 I/O 硬件接线，并将编辑的梯形图程序下载运行，调试符合任务控制要求。 在教师的现场监护下进行通电调试，验证程序运行是否符合控制要求。如果运行出现异常，每组负责编程同学应积极调试， 重新运行，同时负责硬件安装接线同学应积极配合检查，直到系统运行正常，符合控制要求，接受教师任务评价和验收。 完成工作任务评价表： 表 3-5-6 工作任务评价表 主要内容 考核要求 配分 评分标准 得分 根据任务要求，分配 PLC 的I/O 地址，并列出地址分配表。根据15 输入 /输出分配不合理，每出现一处地址遗漏或错误扣 1 分； 控制流程图设计不合理 10 硬件安装 程序设计 给定要求，设计PLC 控制停车场车位流程图 或错误，每处扣 2 分，画法不规范，每处扣 1 分 根据 PLC 的I/O 地址分 配表，设计 PLC 外部硬件接线原理图，并能正确安装接线，接线要正确、紧固、美观。 20 PLC 的外部硬件接线原理图设计不正确，每出现一处错误扣 2 分，并按照错误设计进行硬件接线每处加扣 2 分； 接线不紧固、不美观、每处扣 2 分； 连接点松动、遗漏，每处扣 0.5 分； 损伤导线绝缘或线芯，每根扣 0.5 分； 设计梯形图程序，并熟练操作计算机输入 PLC程序；按照被控制设备的动作要求进行模拟调试，达到控制要求 50 编程软件应用不熟练，不会用删除、插入、修改等指令，每处扣 2分，程序下载运行后，1 次试车不成功口 8 分， 2 次不成功口 15 分， 3 次不成功口30 分 安全操作 文明协作 正确使用工具和无操作不当引起设备损坏，遵守国家相关专业安全文