基于PLC的病床呼叫器的控制

1、学号：0 8 1 4 1 3 7 电气控制与plc技术课 程 设 计（本科）题 目：学 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：指导教师：张 晓 峰 职 称：教 授完成日期：2011年12月30日课程设计任务书学生姓名学号专业方向电气工程及其自动化班级08级2班题目名称病床呼叫器的plc控制设计一、 任务描述：在很多医院的住病房里，病房的每一张床与护士站都需要随时进行联系，通过呼叫器可实现距离呼叫，以便使病人在急需的时候向医护人员发出救助信号。某住院病房有14个房间，每个房间有4张床，病床编号有房间号和床号组成，分别为011，012，013，014，。每张床配有一个呼叫按钮

2、，与病床的编号相对应，分别为sb011,sb012,sb013,sb014,。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，系统的示意图如下图图一所示。二、控制任务和要求：1 当某个病床发出救助信号（按下呼救按钮）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sb0，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吗，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

3、后，蜂鸣器停止工作，呼叫指示灯在20s后停止显示。4 尽可能的少占用plc的外部资源。三、 设计方案提示：本课题的设计任务比较简单，但需要占用大量的plc输入/输出点数。在程序设计时，涉及到系统的输入和输出时，要时刻想到矩阵的行线和列线。四、 设计报告要求：1 完成设计任务书。2 完成系统组态或硬件配置。3 正确合理地进行编程元件的地址分配（如果采用部分编程或者结构或编程时，要对变量进行声明）。4 画出输入/输出接线图及相关的图纸。5 设计梯形图控制程序。6 编制系统的操作说明。7 编制系统的调试说明及主要事项。8 设计体会（可选）。9 参考文献。摘要：21世纪，plc会有更大的发展。从技术上

4、看，计算机技术的新成果会更多地应用于可编程控制器的设计和制造上，会有运算速度更快、存储容量更大、智能更强的品种出现；从产品规模上看，会进一步向超小型及超大型方向发展；从产品的配套性上看，产品的品种会更丰富、规格更齐全，完美的人机界面、完备的通信设备会更好地适应各种工业控制场合的需求；从市场上看，各国各自生产多品种产品的情况会随着国际竞争的加剧而打破，会出现少数几个品牌垄断国际市场的局面，会出现国际通用的编程语言；从网络的发展情况来看，可编程控制器和其它工业控制计算机组网构成大型的控制系统是可编程控制器技术的发展方向。目前的计算机集散控制系统dcs（distributed control sys

5、tem）中已有大量的可编程控制器应用。伴随着计算机网络的发展，可编程控制器作为自动化控制网络和国际通用网络的重要组成部分，将在工业及工业以外的众多领域发挥越来越大的作用。 我国可编程控制器的引进、应用、研制、生产是伴随着改革开放开始的。最初是在引进设备中大量使用了可编程控制器。接下来在各种企业的生产设备及产品中不断扩大了plc的应用。目前，我国自己已可以生产中小型可编程控制器。上海东屋电气有限公司生产的cf系列、杭州机床电器厂生产的dkk及d系列、大连组合机床研究所生产的s系列、苏州电子计算机厂生产的yz系列等多种产品已具备了一定的规模并在工业产品中获得了应用。此外，无锡华光公司、上海乡岛公司

6、等中外合资企业也是我国比较著名的plc生产厂家。可以预期，随着我国现代化进程的深入，plc在我国将有更广阔的应用天地。 关键词：plc、s7-200、病床呼叫器目录一 课题简介21.1 plc简介21.2 plc的特点31.3 plc的应用领域41.4 plc构成51.5 plc软件系统71.6 step7程序的使用81.7病床呼叫的介绍9二 设计思路及方案选择10三 plc控制系统硬件设计111 plc外部接线图112.i/0点数的分配及机型的选择122.2.1 i/o点数的估算级cpu机型的选择122.2.2 输入/输出的分配如下：133.系统结构框图14四、系统软件设计及仿真141 pl

7、c的编程语言142 病床呼叫设计梯形图153病床呼叫设计指令表203仿真结果26五 设计总结：27六 参考文献：27电气控制及可编程控制课程设计成绩评定表29一 课题简介1.1 plc简介1.1.1 plc产生条件plc即可编程控制器（programmable logic controller，是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。在1987年国际电工委员会（international electrical committee）颁布的plc标准草案中对plc做了如下定义： plc英文全称programmable logic controller ,中文全称为可编程逻辑控制器，定义是:一种数

8、字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算,顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程.plc是可编程逻辑电路，也是一种和硬件结合很紧密的语言，在半导体方面有很重要的应用，可以说有半导体的地方就有plc。 1.1.2 plc的产生背景在工业生产过程中，大量的开关量顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制，及大量离散量的数据采集。传统上，这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。1968年美国gm（通用汽车）公司提出取代继电气控制装置的

9、要求，第二年，美国数字设备公司（dec）研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这就是第一代可编程序控制器，称programmable ,是世界上公认的第一台plc. 限于当时的元器件条件及计算机发展水平，早期的plc主要由分立元件和中小规模集成电路组成，可以完成简单的逻辑控制及定时、计数功能。20世纪70年代初出现了微处理器。人们很快将其引入可编程控制器，使plc增加了运算、数据传送及处理等功能，完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。为了方便熟悉继电器、接触器系统的工程技术人员使用，可编程控制器采用和继电器电路图类似的梯形图作为主要编程语言，并将参加运

10、算及处理的计算机存储元件都以继电器命名。此时的plc为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。个人计算机（简称pc）发展起来后，为了方便，也为了反映可编程控制器的功能特点，可编程序控制器定名为programmable logic controller（plc）。 20世纪70年代中末期，可编程控制器进入实用化发展阶段，计算机技术已全面引入可编程控制器中，使其功能发生了飞跃。更高的运算速度、超小型体积、更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、pid功能及极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。20世纪80年代初，可编程控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。这个时期可编程控制器发展的特点是大规模、高

11、速度、高性能、产品系列化。这个阶段的另一个特点是世界上生产可编程控制器的国家日益增多，产量日益上升。这标志着可编程控制器已步入成熟阶段。 上世纪80年代至90年代中期，是plc发展最快的时期，年增长率一直保持为3040%。在这时期，plc在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，plc逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的dcs系统。 20世纪末期，可编程控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。从控制规模上来说，这个时期发展了大型机和超小型机；从控制能力上来说，诞生了各种各样的特殊功能单元，用于压力、温度、转速、位移等各式各样的控制

12、场合；从产品的配套能力来说，生产了各种人机界面单元、通信单元，使应用可编程控制器的工业控制设备的配套更加容易。目前，可编程控制器在机械制造、石油化工、冶金钢铁、汽车、轻工业等领域的应用都得到了长足的发展。 1.2 plc的特点 1.2.1可靠性高，抗干扰能力强 高可靠性是电气控制设备的关键性能。plc由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。例如三菱公司生产的f系列plc平均无故障时间高达30万小时。一些使用冗余cpu的plc的平均无故障工作时间则更长。从plc的机外电路来说，使用plc构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比

13、，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外，plc带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除plc以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。 1.2.2配套齐全，功能完善，适用性强 plc发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代plc大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来plc的功能单元大量涌现，使plc渗透到了位置控制、温度控制、cnc等各种工业控制中。加

14、上plc通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用plc组成各种控制系统变得非常容易。 1.2.3易学易用，深受工程技术人员欢迎 plc作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用plc的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。 1.2.4系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造 plc用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变

15、得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。 1.2.5体积小，重量轻，能耗低 以超小型plc为例，新近出产的品种底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗仅数瓦。由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。 1.3 plc的应用领域 目前，plc在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为如下几类。 1.3.1开关量的逻辑控制 这是plc最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制

16、，也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。 1.3.2模拟量控制 在工业生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。为了使可编程控制器处理模拟量，必须实现模拟量（analog）和数字量（digital）之间的a/d转换及d/a转换。plc厂家都生产配套的a/d和d/a转换模块，使可编程控制器用于模拟量控制。 1.3.3运动控制 plc可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说，早期直接用于开关量i/o模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用专用的运动控制模块。如可驱动步进电机或伺服电机的

17、单轴或多轴位置控制模块。世界上各主要plc厂家的产品几乎都有运动控制功能，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。 1.3.4过程控制 过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机，plc能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。pid调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。大中型plc都有pid模块，目前许多小型plc也具有此功能模块。pid处理一般是运行专用的pid子程序。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。 1.3.5数据处理 现代plc具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能

18、，可以完成数据的采集、分析及处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能传送到别的智能装置，或将它们打印制表。数据处理一般用于大型控制系统，如无人控制的柔性制造系统；也可用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。 1.3.6通信及联网 plc通信含plc间的通信及plc与其它智能设备间的通信。随着计算机控制的发展，工厂自动化网络发展得很快，各plc厂商都十分重视plc的通信功能，纷纷推出各自的网络系统。新近生产的plc都具有通信接口，通信非常方便。 1.4 plc构成1.4.1 plc的构成 从结构上分，plc分为固定式和组合式（模

19、块式）两种。固定式plc包括cpu板、i/o板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式plc包括cpu模块、i/o模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。 1.4.2 cpu的构成 cpu是plc的核心，起神经中枢的作用，每套plc至少有一个cpu，它按plc的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入规定的寄存器中，同时，诊断电源和plc内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。进入运行后，从用户程序存贮器中逐条读取指令，经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号，去指挥有关的

20、控制电路。 cpu主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成，cpu单元还包括外围芯片、总线接口及有关电路。内存主要用于存储程序及数据，是plc不可缺少的组成单元。 在使用者看来，不必要详细分析cpu的内部电路，但对各部分的工作机制还是应有足够的理解。cpu的控制器控制cpu工作，由它读取指令、解释指令及执行指令。但工作节奏由震荡信号控制。运算器用于进行数字或逻辑运算，在控制器指挥下工作。寄存器参与运算，并存储运算的中间结果，它也是在控制器指挥下工作。 cpu速度和内存容量是plc的重要参数，它们决定着plc的工作速度，io数量及软件容量等，因此限制着控制规模。

21、1.4.3 i/o模块 plc与电气回路的接口，是通过输入输出部分（i/o）完成的。i/o模块集成了plc的i/o电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。输入模块将电信号变换成数字信号进入plc系统，输出模块相反。i/o分为开关量输入（di），开关量输出（do），模拟量输入（ai），模拟量输出（ao）等模块。 常用的i/o分类如下： 开关量：按电压水平分，有220vac、110vac、24vdc，按隔离方式分，有继电器隔离和晶体管隔离。 模拟量：按信号类型分，有电流型（4-20ma,0-20ma）、电压型（0-10v,0-5v,-10-10v）等，按精度分，有12bit,

22、14bit,16bit等。 除了上述通用io外，还有特殊io模块，如热电阻、热电偶、脉冲等模块。 按i/o点数确定模块规格及数量，i/o模块可多可少，但其最大数受cpu所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或机架槽数限制。 1.4.5 电源模块 plc电源用于为plc各模块的集成电路提供工作电源。同时，有的还为输入电路提供24v的工作电源。电源输入类型有：交流电源（220vac或110vac），直流电源（常用的为24vdc）。 1.4.6 底板或机架 大多数模块式plc使用底板或机架，其作用是：电气上，实现各模块间的联系，使cpu能访问底板上的所有模块，机械上，实现各模块间的连接，使各模块构

23、成一个整体。 1.4.7 plc系统的其它设备 编程设备：编程器是plc开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的器件，用于编程、对系统作一些设定、监控plc及plc所控制的系统的工作状况，但它不直接参与现场控制运行。小编程器plc一般有手持型编程器，目前一般由计算机（运行编程软件）充当编程器。也就是我们系统的上位机。 人机界面：最简单的人机界面是指示灯和按钮，目前液晶屏（或触摸屏）式的一体式操作员终端应用越来越广泛，由计算机（运行组态软件）充当人机界面非常普及。 1.4.8 plc的通信联网 依靠先进的工业网络技术可以迅速有效地收集、传送生产和管理数据。因此，网络在自动化系统集成工程中的重要性越

24、来越显著，甚至有人提出网络就是控制器的观点说法。 plc具有通信联网的功能，它使plc与plc之间、plc与上位计算机以及其他智能设备之间能够交换信息，形成一个统一的整体，实现分散集中控制。多数plc具有rs-232接口，还有一些内置有支持各自通信协议的接口。plc的通信现在主要采用通过多点接口（mpi）的数据通讯、profibus 或工业以太网进行联网。1.5 plc软件系统1.5.1 plc软件系统由系统程序和用户程序两部分组成。系统程序包括监控程序、编译程序、诊断程序等，主要用于管理全机、将程序语言翻译成机器语言，诊断机器故障。系统软件由plc厂家提供并已固化在eprom中，不能直接存取

25、和干预。用户程序是用户根据现场控制要求，用plc的程序语言编制的应用程序（也就是逻辑控制）用来实现各种控制。step7是用于simatic可编程逻辑控制器组态和编程的标准软件包，也就是用户程序，我们就是使用step7来进行硬件组态和逻辑程序编制，以及逻辑程序执行结果的在线监视。 1.5.2 plc提供的编程语言 标准语言梯形图语言也是我们最常用的一种语言，它有以下特点 它是一种图形语言，沿用传统控制图中的继电器触点、线圈、串联等术语和一些图形符号构成，左右的竖线称为左右母线。 梯形图中接点（触点）只有常开和常闭，接点可以是plc输入点接的开关也可以是plc内部继电器的接点或内部寄存器、计数器等

26、的状态。 梯形图中的接点可以任意串、并联，但线圈只能并联不能串联。 内部继电器、计数器、寄存器等均不能直接控制外部负载，只能做中间结果供cpu内部使用。 plc是按循环扫描事件，沿梯形图先后顺序执行，在同一扫描周期中的结果留在输出状态暂存器中所以输出点的值在用户程序中可以当做条件使用。 1.5.3 语句表语言，类似于汇编语言。 逻辑功能图语言，沿用半导体逻辑框图来表达，一般一个运算框表示一个功能左边画输入、右边画输出。 1.6 step7程序的使用 1.6.1 创建一个项目结构，项目就象一个文件夹，所有数据都以分层的结构存在于其中，任何时候你都可以使用。在创建一个项目之后，所有其他任务都在这个

27、项目下执行。 1.6.2 组态一个站，组态一个站就是指定你要使用的可编程控制器，例如s7300、s7400等。 1.6.3 组态硬件，组态硬件就是在组态表中指定你的控制方案所要使用的模板以及在用户程序中以什么样的地址来访问这些模板，地址一般不用修改由程序自动生成。模板的特性也可以用参数进行赋值。 1.6.4组态网络和通讯连接，通讯的基础是预先组态网络，也就是要创建一个满足你的控制方案的子网，设置网络特性、设置网络连接特性以及任何联网的站所需要的连接。网络地址也是程序自动生成如果没有更改经验一定不要修改。 1.6.5定义符号，可以在符号表中定义局部或共享符号，在你的用户程序中用这些更具描述性的符

28、号名替代绝对地址。符号的命名一般用字母编写不超过8个字节，最好不要使用很长的汉字进行描述，否则对程序的执行有很大的影响。 1.6.6 创建程序，用梯形图编程语言创建一个与模板相连结或与模板无关的程序并存储。创建程序是我们控制工程的重要工作之一，一般可以采用线形编程（基于一个块内，ob1）、分布编程（编写功能块fb,ob1组织调用）、结构化编程（编写通用块）。我们最常采用的是结构化编程和分布编程配合使用，很少采用线形编程。 1.6.7 下载程序到可编程控制器，完成所有的组态、参数赋值和编程任务之后，可以下载整个用户程序到可编程控制器。在下载程序时可编程控制器必须在允许下载的工作模式下（stop或

29、run-p）, run-p模式表示，这个程序将一次下载一个块，如果重写一个旧的cpu程序就可能出现冲突，所以一般在下载前将cpu切换到stop模式。 1.7病床呼叫的介绍病床呼叫系统由安装在病区护士站的呼叫主机和分别设置在病房床头、病房卫生间的呼叫分机、走廊显示屏组成，一旦病房床头或卫生间有人按呼叫按钮，护士站的主机就发出声光报警信号，同时，走廊显示屏同步显示呼叫床位号，护士人员便可以立刻赶往病房处理紧急情况。卫生间的呼叫分机需要有防水功能，这一点很重要。另外，为方便病区工作人员工作，治疗师可以安装通话和显示装置，以便在治疗师的时候可以及时了解情况。病床呼叫系统是医院和养老院的必备设备，是日常

30、护理和紧急抢救重要通讯手段。传统有线呼叫系统施工繁琐、检修困难、施工成本高，更重要的是有线系统没有移动接收呼叫信息的功能，使很多病人丧失了抢救的良机。随着医院、养老院的医疗条件的不断提高，越来越多的场所采用无线呼叫系统，施工和维护简便，呼叫操作简单，医护人员可随时随地接收病人的呼叫。加迅无线医护呼叫系统采用调幅（fsk）技术，保证呼叫成功率，避免信号干扰。 根据医院和养老院的功能要求、场地大小、管理要求等因素，加迅系列产品提供多种解决方案以供选择 公司研发人员占公司的40%以上,主要由具有多年从事无线电接收.发射电路.单片机.gps.gprs系统开发应用经验的中.高级工程技术人员组成。研发中心

31、配有先进的惠普.马可尼等无线电专用测试设备,标准高低温老化设备,和严格的产品检验程序,确保产品的技术指标和性能的稳定性。 加迅产品是国内唯一获的无线电证书的呼叫器厂家，国内唯一的无线调幅呼叫器；部分产品远销到香港.加拿大.新加坡.韩国.美国.英国.法国.德国.俄罗斯.欧洲.南美洲.亚洲.中东等国以及台湾等地区。产品应用行业有：茶楼.咖啡厅.中西餐厅.火锅.网吧.酒店.洗浴中心.医院.干休所.机场.银行.别墅酒店.足疗保健.ktv.宾馆.工厂生产线.行政办公楼.美容院.大学城.超市收银台.酒吧等场所! 加迅拥有完善的销售网络和服务体系。目前，餐饮.娱乐类的经销商已经遍布十几个省市,内部无线通讯系

32、统的长期销售合作伙伴几十家。另外，在法国.德国.比利时.加拿大.香港等地设立特约经销商。 加迅秉承以征信经营，以客户为中心，质量为保证，完善的客户服务为宗旨；为客户提供高效及时的产品与服务。 加迅将为您提供方便.高效的无线通讯电子产品.服务和解决方案。我们将与您共同努力,摆脱有线束缚,最求无线的自由沟通,共创无线应用美好前景。二 设计思路及方案选择 由设计的任务书可知：1 当某个病床发出救助信号（按下呼救按钮）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sb0，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

33、者在一段时间内有多个呼叫信号吗，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 尽可能的少占用plc的外部资源。则本设计的结构框图如下i/o端口1的输入i/o端口2的输入注：每一个输入端口都是独立的。i/o端口1的输出i/o端口2的输出注：每一个输出端口都是独立的。护士站的按钮1护士站的按钮2注： 当某个病床发出救助信号（按下呼救按钮）有一个输入时，则立刻在护士站里就有一个输出（蜂鸣器响，指示灯闪烁），直到护士按下对应的按钮的时候，蜂鸣器不响，指示灯在20s后停止闪烁。每一个都相互独立。三 plc控

34、制系统硬件设计1 plc外部接线图2.i/0点数的分配及机型的选择2.2.1 i/o点数的估算级cpu机型的选择由以上的硬件连接图可知，用到的输入和输出的端口特别多，则选择s7-200的plc。cpu选择226。则有24个输入，16个输出，则最多能控制12个病床的呼叫信号。则没有剩余的输入，剩余3个输出。具体见硬件连接图。此设计方法简单，系统可靠稳定，即使有一路出错也不影响另外的一路。也不占用外部资源。2.2.2 输入/输出的分配如下：序号名 称输入点序号名 称输出点01号病房1床k1i0.001号病房1床指示灯1q0.011号病房2床k2i0.111号病房2床指示灯2q0.121号病房3床k

35、3i0.221号病房3床指示灯3q0.231号病房4床k4i0.331号病房4床指示灯4q0.342号病房1床k5i0.442号病房1床指示灯5q0.452号病房2床k6i0.552号病房2床指示灯6q0.562号病房3床k7i0.662号病房3床指示灯7q0.672号病房4床k8i0.772号病房4床指示灯8q0.783号病房1床k9i1.083号病房1床指示灯9q1.093号病房2床k10i1.193号病房2床指示灯10q1.1103号病房3床k11i1.2103号病房3床指示灯11q1.2113号病房4床k12i1.3113号病房4床指示灯12q1.3121号病房1床按钮k20i1.4q

36、1.4131号病房2床按钮k21i1.5q1.5141号病房3床按钮k22i1.6q1.6151号病房4床按钮k23i1.7q1.7162号病房1床按钮k24i2.0172号病房2床按钮k25i2.1182号病房3床按钮k26i2.2192号病房4床按钮k27i2.3203号病房1床按钮k28i2.4213号病房2床按钮k29i2.5223号病房3床按钮k30i2.6233号病房4床按钮k31i2.73.系统结构框图四、系统软件设计及仿真1 plc的编程语言plc程序是plc指令的有序集合，plc运行程序就是按一定的顺序，执行这集合中的一条条指令。指令是指示plc动作的文字代码或图形符号。但从

37、本质上来讲，指令的实质都是二进制机器码。同普通的计算机一样，plc的编程软件通过编译系统把plc程序编译成机器代码。plc的编程语言一般有五种：顺序功能图(sequential function chart)、梯形图(ladder diagram)、功能块图(function block diagram)、指令表(instruction list)和结构文本(structured text)。其中，顺序功能图(sfc)、梯形图(ld)、功能块图(fbd)是图形编程语言，指令表(il)和结构文本(st)是文字语言。梯形图(ld)是目前使用最广泛的plc图形编程语言，梯形图与继电器控制系统的电路图

38、相似，比较易于掌握、程序表达清楚。本系统plc程序的编制采用梯形图语言，编程软件为step 7。该软件能够完成制作程序、对可编程控制器cpu的写入/读出、监控程序运行、调试程序、plc错误诊断等一系列功能。 2 病床呼叫设计梯形图3病床呼叫设计指令表title=程序注释network 1 / 网络标题/ 一号病房1号本人呼叫信号ld i0.0an t38a sm0.5= q0.0network 2 / 护士按下按钮后，延时20sld i0.0a i1.4ton t38, 200network 3 / 网络标题/ 一号病房2号本人呼叫信号ld i0.1an t39a sm0.5= q0.1net

39、work 4 / 护士按下按钮后，延时20sld i0.1a i1.5ton t39, 200network 5 / 网络标题/ 一号病房3号本人呼叫信号ld i0.2an t40a sm0.5= q0.2network 6 / 护士按下按钮后，延时20sld i0.2a i1.6ton t40, 200network 7 / 网络标题/ 一号病房4号本人呼叫信号ld i0.3an t41a sm0.5= q0.3network 8 / 护士按下按钮后，延时20sld i0.3a i1.7ton t41, 200network 9 / 网络标题/ 二号病房1号本人呼叫信号ld i0.4an t

40、42a sm0.5= q0.4network 10 / 护士按下按钮后，延时20sld i0.4a i2.0ton t42, 200network 11 / 网络标题/ 二号病房2号本人呼叫信号ld i0.5an t43a sm0.5= q0.5network 12 / 护士按下按钮后，延时20sld i0.5a i2.1ton t43, 200network 13 / 网络标题/ 二号病房3号本人呼叫信号ld i0.6an t44a sm0.5= q0.6network 14 / 护士按下按钮后，延时20sld i0.6a i2.2ton t44, 200network 15 / 网络标题/

41、 二号病房4号本人呼叫信号ld i0.7an t45a sm0.5= q0.7network 16 / 护士按下按钮后，延时20sld i0.7a i2.3ton t45, 200network 17 / 网络标题/ 三号病房1号本人呼叫信号ld i1.0an t46a sm0.5= q1.0network 18 / 护士按下按钮后，延时20sld i1.0a i2.4ton t46, 200network 19 / 网络标题/ 三号病房2号本人呼叫信号ld i1.1an t47a sm0.5= q1.1network 20 / 护士按下按钮后，延时20sld i1.1a i2.5ton t4

42、7, 200network 21 / 网络标题/ 三号病房3号本人呼叫信号ld i1.2an t48a sm0.5= q1.2network 22 / 护士按下按钮后，延时20sld i1.2a i2.6ton t48, 200network 23 / 网络标题/ 三号病房3号本人呼叫信号ld i1.3an t49a sm0.5= q1.3network 24 / 护士按下按钮后，延时20sld i1.3a i2.7ton t49, 200network 25 / 病人和护士对输出的蜂鸣器的影响ld i0.0o i0.1o i0.2o i0.3o i0.4o i0.5o i0.6o i0.7o

43、 i1.0o i1.1o i1.2o i1.3an i1.4an i1.5an i1.6an i1.7an i2.0an i2.1an i2.2an i2.3an i2.4an i2.5an i2.6an i2.7= q1.43仿真结果五 设计总结：在张老师的指导和我们花了二个多星期时间的努力下终于把这次的课程设计顺利完成了。这次病床呼叫器的设计是在我们学完电气控制与可编程控制技术及应用理论课程后进行的一项可编程控制器相关知识综合应用的实践训练。在课程设计的过程中，我加深了对plc理论知识、梯形图、指令表、外部接线图的理解，学会了西门子编程软件及plc控制仿真软件的使用。在不断的调试各自的程序中发现了很多存在的问题并进行研究解决。在课程设计之初，刚拿到课题和任务书的我感到很简单，后来发现有几个具