病床呼叫系统PLC.doc

学号2010210343电气控制与PLC技术课 程 设 计（ 2010级本科） 题 目： 基于S7-200PLC的病床呼叫器系统设计 系（部）院： 物理与机电工程学院 专 业： 电气工程及其自动化 作者姓名： 王 涛 指导教师： 张 晓 峰 职称： 教授 完成日期： 2 0 13 年 6 月 20 日 二O一三年六月电气控制与PLC技术课程设计任务书论文题目基于S7-200 PLC的病房呼叫系统设计作者姓名王涛所属院、专业、年级物理与机电工程学院电气工程及其自动化专业10级（1）班指导教师姓名、职称 张晓峰 教授任务下达日期2013年6月17日1 设计的主要内容 在很多医院的住院病房里，病房的每一张病床与护士站随时进行联系，通过呼叫器可实现远距离呼叫，以便使病人在急需时向医护人员发出救护信号。某住院病房有3个房间，每个房间有四张床，病床编号有房间号和床号组成，分别为011，012，013，014，021，022，.，031，032，033，034。每张病床配有一个呼叫按纽，与病床的编号相应，分别为SB011，SB012，SB013，SB014，SB021，SB022，.，SB031，SB032，SB033，SB034。在护士站安装蜂鸣器HA和呼叫指示灯，每个呼叫指示灯对应一个呼叫按钮，其编号为HL011，HL012，HL013，HL014，HL021，HL022，.HL031，HL032，HL033，HL034。二.设计报告要求1) 当某个病房发出求助信号（按下呼叫按钮）后，护士站的蜂鸣器发出短促音，与呼叫信号对应的指示灯闪烁（闪烁频率自定）。2) 当医护人员听到呼叫后，可按下呼叫响应按钮SBO，蜂鸣器停止工作，呼叫指示灯在20s后停止显示。3) 如果同时或者在一段时间内有多个呼叫信号，护士站的蜂鸣器仍发出短促音，与这些呼叫信号对应的那些指示灯均闪烁，医护人员按下呼叫响应按钮后，蜂鸣器停止工作，呼叫指示灯在20s后停止显示。4) 尽可能少地占用PLC的外部资源。三. 课程(设计)进度安排阶段论文（设计）各阶段名称起止日期1熟悉设计任务书、设计题目及设计背景资料6月21日6月22日2程序编写6月22日6月24日3程序调试及系统的改进完善6月25日6月27日4撰写课程设计说明书及课程答辩演示文稿6月28日6月30日5课程设计答辩及验收7月01日7月01日6总结交流7月01日7月01日指导老师签字：目录目录3摘要4第一章 设计任务及要求 5 1.1任务描述5 1.2任务要求5第二章 PLC的特点及应用6 2.1 PLC的工作原理6 2.2 PLC的功能特点6 2.3 采用PLC控制的优点7 2.4 CPU型号的介绍及选择7 第三章 病房呼叫系统设计8 3.1 病房呼叫器示意图8 3.2 I/O分配表9 3.3 I/O接线图10 3.4 I/O外部接线10 3.4 梯形图的程序设计.11 3.5 程序调试与仿真.14 3.6 实现结果.17 3.7 系统说明.17总结.18参考文献.20摘 要随着科技的发展，智能化的医院建设的将目前国内外先进的计算机技术、通信技术、网络技术、信息技术、自动化控制技术、办公自动化技术等运用在医院中。而目前国内外的呼叫器系统都选用无线网络，受到地域的限制和环境的限制。信号接收不是很好，这样有可能病人会呼叫不到医生，造成病人病情的恶化。本文设计是病床呼叫系统，主要用于病房的病人有紧急情况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。在文中采用的PLC可编程控制器构成的病床呼叫系统结构更简单，更易于管理，可编程控制器病床呼叫系统可以及时，准确的实现病房呼叫管理，具有良好的应用前景。PLC作为新型控制元件，在生产，生活，医疗，军事等领域都有了较大的使用。而在文中设计病床呼叫器，有利于对医院的发展和方便病人 ，使得医院医疗更人性化，提高医院工作效率。而对此系统更有良好的前景。关键词： 病床呼叫系统 PLC 病房管理第一章 设计任务及要求1.1任务描述 某住院病房有3个房间，每个房间有4张病床。编号由房间号和床号组成，分别为011，012，013，034.每张病床配有一个呼叫按钮，与病床编号相应，分别为SB011，SB012，SB013SB034，在护士站安装蜂鸣器HA和呼叫指示灯示意灯如下：1.2任务要求当某个病床发出求救信号后，护士站蜂鸣器发出音，与呼叫信号对应的指示灯闪烁。当医护人员听到呼叫后，可按下呼叫响应按钮SB0，停止工作，呼叫指示灯20S后停止显示如果同时有多个信号发出，蜂鸣器仍发出短促音，对应指示灯闪烁，按下呼叫响应按钮后，要求同。尽可能少的占用PLC外部资源。 第二章 PLC的特点及应用PLC（可编程控制器）作为一种工业控制微型计算机，它是采用软件编制程序来实现控制要求的。编程时要使用到各种编程元件，它们可提供无数个动合和动断触点。编程元件是指输入寄存器、输出寄存器、位存储器、定时器、计数器、通用寄存器、数据寄存器及特殊功能存储器等。它以其编程方便、操作简单尤其是它的高可靠性等优点，在工业生产过程中得到了广泛的应用。它应用大规模集成电路，微型技术和通讯技术的发展成果，逐步形成了具有多种优点和微型，中型，大型，超大要型等各种规格的系列产品，应用于继电器控制系统到监控计算机之间的许多控制领域。2.1 PLC的工作原理2.2 功能特点一、系统构成灵活，扩展容易，以开关量控制为其特长；也能进行连续过程的PID回路控制；并能与上位机构成复杂的控制系统，如DDC和DCS等，实现生产过程的综合自动化。 二、使用方便，编程简单，采用简明的梯形图、逻辑图或语句表等编程语言，而无需计算机知识，因此系统开发周期短，现场调试容易。另外，可在线修改程序，改变控制方案而不拆动硬件。 三、能适应各种恶劣的运行环境，抗干扰能力强，可靠性强，远高于其他各种机型。2.3 采用PLC控制的优点(1)在采用PLC控制，主要是用软件实现对其运行的自动控制，可靠性大大提高。(2)控制系统结构简单，外部线路简化。(3)PLC可实现各种复杂的控制系统，方便地增加或改变控制功能。(4)PLC可进行故障自动检测与报警显示，提高运行安全性，并便于检修。(5)用于群控调配和管理，并提高病床呼叫运行效率。(6)更改控制方案时不需改动硬件接线。2.4 CPU型号的介绍和选择 S7-200系列的CPU模块的型号主要由以下几种：1 CPU221：主机集成6输入/4输出共10个数字量I/O点，无I/O扩展能力；2 CPU222：主机集成8输入/6输出共14个数字量I/O点，可连接2个扩展模块，可扩展最多64个I/O点和8路模拟量；3 CPU224：主机集成14输入/10输出共24个数字量I/O点，可连接7个扩展模块，可扩展最多168个I/O点和35路模拟量I/O点；4 CPU224XP：除具有C PU224的功能外，另集成2输入/1输出共3个模拟量I/O点，是具有模拟量I/O和强大控制能力的新型CPU；5 CPU226：在CPU224的基础上功能进一步强大，主机集成24输入/16输出共40个数字量I/O点，最大可扩展248个I/O点和35路模拟量I/O点；6 CPU226XM：在CPU224的基础上功能进一步强大，主机集成24输入/16输出共40个数字量I/O点，最大可扩展248个I/O点和35路模拟量I/O点；在CPU226的基础上将程序存储空间和数据存储空间扩大了一倍。 根据设计任务及要求，需要13个输入接口和13个输出接口，虽选择CPU224可加扩展模块使用，但考虑到经济性以及医院以后的扩建，最总选择CPU226，CPU226有24/16 个I/O接口，无需扩展模块亦能满足本次设计要求。第三章 病房呼叫系统设计3.1 病房呼叫器的流程设计流程图如下图所示： 程序开始，首先判断病人是否按下按钮，当病人按下按钮，蜂鸣器响，对应灯闪；其次判断护士房是否按下按钮，当护士房按下按钮，蜂鸣器立马停止，对应的指示灯闪烁20S后灭。3.2 I/O分配表1 I/O分配表I0.001号病房1号床对应按钮SB011Q0.0护士站对应01房1号床的灯HL011I0.101号病房2号床对应按钮SB012Q0.1护士站对应01房2号床的灯HL012I0.201号病房3号床对应按钮SB013Q0.2护士站对应01房3号床的灯HL013I0.301号病房4号床对应按钮SB014Q0.3护士站对应01房4号床的灯HL014I0.402号病房1号床对应按钮SB021Q0.4护士站对应02房1号床的灯HL021I0.502号病房2号床对应按钮SB022Q0.5护士站对应02房2号床的灯HL022I0.602号病房3号床对应按钮SB023Q0.6护士站对应02房3号床的灯HL023I0.702号病房4号床对应按钮SB024Q0.7护士站对应02房4号床的灯HL024I1.003号病房1号床对应按钮SB031Q1.0护士站对应03房1号床的灯HL031I1.103号病房2号床对应按钮SB032Q1.1护士站对应03房2号床的灯HL032I1.203号病房3号床对应按钮SB033Q1.2护士站对应03房3号床的灯HL033I1.303号病房4号床对应按钮SB034Q1.3护士站对应03房4号床的灯HL034I1.4护士站呼叫响应按钮SB0Q1.4护士站蜂鸣器HA(用HL000代替) 本次设计共有13个输入/13个输出接口，因接蜂鸣器不方便程序仿真，故用HL000指示灯代替.2 程序内部使用延时器、辅助触点表：名称标志位内部标志位M0.0M0.7，M1.0M1.5接通延时定时器T37特殊标志位SM0.53.3 I/O接线图3.4 I/O外部接线3.4 梯形图的程序设计3.5 程序调试与仿真由于本设计输入输出较多，不方便仿真，故只仿真了一个病房三张床的呼叫系统，其他病房与床位与仿真原理相同。蜂鸣器用指示灯代替。 当一号一床按下按钮SB011时 蜂鸣器响，对应的指示灯HL011闪烁 当护士站按下按钮SBO时，蜂鸣器立马停止，同时计时器开始计时，计时20S后 蜂鸣器停止，指示灯HL011灭 当一号一床和一号二床分别按下按钮SB011和SB012时 蜂鸣器响，对应的指示灯HL011和HL012闪烁 当护士站按下按钮SBO时，蜂鸣器立马停止，同时计时器开始计时，计时20S后 指示灯HL011和HL012灭 3.6 实现结果：1.按某个病房按钮，其对应灯闪，蜂鸣器响；2.若多个病房同时按按钮，这些按钮的对应灯闪，蜂鸣器响。3.当病房有按钮按下时，护士按下呼叫响应按钮，蜂鸣器马上停止响，对应灯再闪20秒后灭。3.7 系统说明 系统主要以PLC为核心，经实验验证，表面呼叫及时、准确、可靠、可以满足医院的病房管理和护理要求，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。故该系统可满足一般医院的呼叫需求。 总结经过本次课设，使我学到了很多东西。以前所学到的都是一些基础的理论知识，而课程设计使我们使我们将理论与实践相结合。更加明白我们所学的知识，并且使自身的综合实力提高。在没有做实践设计以前，我对知道的撑握都是思想上的，对一些细节不加重视，当把自己想出来的程序运用到PLC中的时候，问题出现了，结果和要求的结果不相符合。通过本次医院病床系统的课程设计，看到了实践与理论的差距，我熟悉了PLC的基本编程方法，对PLC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。使我认识到，只有扎实的理论才能完成一个好的程序的编译，感觉到自己的知识太少，争取在以后的学习中提高自己。 本文是在张晓峰老师的悉心指导下完成的。老师为论文课题的研究提出了许多指导性的意见，为论文的撰写、修改提供了许多具体的指导和帮助。在此谨向张老师表示诚挚的感谢! 参考文献【1】张晓峰.电气控制与可编程控制技术及应用M.北京：国防工业出版社，2010.4.【2】刘涤尘.史国生.电气控制与可编程控制技术M.北京：化学工业出版社，2004.【3】刘涤尘.王阿根.可编程控制原理与应用M.北京：清华大学出版社，2007.【4】刘涤尘.宋伯生.PLC编程实用指南M.北京：机械工业出版社，2007.【5】刘涤