PLC病床呼叫系统

1、 设计要求 设计任务广东石油化工学院机电工程学院课程设计报告设计题目： 病床呼叫系统 指导教师： 邓昌奇 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 姓 名： 学 号： 设计二 病床呼叫系统摘要课程设计是整个教学过程的倒数第二个环节，是将课堂教学与社会实践紧密联结的纽带，为明年的毕业设计做铺垫和让我们做好思想准备。通过课程设计，可以将我们课堂上所学的理论知识应用于生产实践中，去解决具体的工程应用问题，加强实践能力的锻炼，提高分析问题与解决问题的能力。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。

2、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及铃复位。关键词：PLC、工作原理、复位目 录设计要求、设计任务 .（1）第一章 方案构思.（2）1.1 可编过程控制器的基本结构及工作原理.（2）1.2 整体方案设计思路.（2）第二章 控制系统总体方案设计.（4）2.1 PLC简介 .（4）2.2 系统硬件组成.（4）2.3 控制方法分析.（4）2.4 I/O分配.（4）第三章控制程序设计.（6）3.1 I/O接线图设计.（6）3.2控制系统流程图设计.（7）3.3控制系统时序图.（7）3.4实现的效果.（8）第四章 程序设计与调试.（10）4.1系统调试

3、及解决的问题.（10）4.2结果分析.（10）总结.（11）参考文献. .(11)附录一.（12）附录二.（18）设计要求：1共有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。

4、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。设计任务：学生根据控制要求，明确设计任务，拟定设计方案与进度计划，运用所学的理论知识，进行病床呼叫系统运行原理设计、硬件系统设计、软件系统设计、创新设计，提高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。主要内容包括：1. 设计出硬件系统的结构图、接线图、时序图等；2. 系统有启动、停止功能；3. 运用功能指令进行PLC控制程序设计，并有主程序、子程序和中断程序；4. 程序结构与控制功能自行创新设计；

5、5. 进行系统调试，实现病床呼叫系统的控制要求。23第一章 方案构思第1章 方案构思PLC是一个以微处理器为核心的数字运算操作的电子系统装置，专为在工业现场应用而设计，它采用可编程序的存储器，用以在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时/计数和算术运算等操作指令，并通过数字式或模拟式的输入、输出接口，控制各种类型的机械或生产过程。PLC是微机技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物，它克服了继电接触控制系统中的机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点，充分利用了微处理器的优点，又照顾到现场电气操作维修人员的技能与习惯，采用了一套以继电器梯形图为基础的简单指令形式，使用户程序

6、编制形象、直观、方便易学；调试与查错也都很方便。1.1 可编过程控制器的基本结构及工作原理PLC种类繁多，但其组成结构和工作原理基本相同。用可编过程控制器实施控制，其实质是按一定算法进行输入输出变换，并将这个变换予以物理实现，应用于工业现场。PLC专为工业现场应用而设计，采用了典型的计算机结构，它主要是由CPU、电源、存储器和专门设计的输入输出接口电路等组成。PLC的结构框图如图1.1所示。1.2、整体方案设计思路1）设计原则 最大限度的满足机械电气设备或生产过程的控制要求； 在满足控制要求的情况下，力求使控制系统简单、经济； 保证控制系统的安全可靠； 考虑到生产的发展和工艺的改进，在选择PL

7、C容量时，应当留有余地第一章 方案构思2）设计内容 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、电磁阀等执行组件； 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，然后在用相应的编程语言进行程序设计；3）设计步骤 深入了解和分析被控制对象的工艺条件及控制要求； 选择适合的的PLC类型； 分配I/O点； 设计控制系统梯形图； 输入并调试程序。第二章 控制系统总体方案设计第2章 控制系统总体方案设计2.1 PLC简介PLC是一种专门在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运

8、算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应按照易于与工业控制2.2 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

9、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采用三菱FX2N-80MR,24VDC,输入单元为40点。 2.3 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

10、，通过设置的程序实现对系统的控制。2.4 I/O分配输入：表2-1 I/O输入1房1-4床紧急按钮X0-X32房1-4床紧急按钮X4-X73房1-4床紧急按钮X10-X13 1房1-4床重置按钮X14-X172房1-4床重置按钮X20-X233房1-4床重置按钮X24-X27护士站1房1-4床复位按钮X30-X33护士站2房1-4床复位按钮X34-X37护士站3房1-4床复位按钮X40-X43护士站1房1-4床取消紧急呼叫及闪灯按钮X44护士站2房1-4床取消紧急呼叫及闪灯按钮X45护士站3房1-4床取消紧急呼叫及闪灯按钮X46输出：表2-2 I/O输出护士站显示1房闪灯Y0护士站显示2房闪灯

11、Y1护士站显示3房闪灯Y2护士站显示1房响铃Y3护士站显示2房响铃Y4护士站显示3房响铃Y51房1-4床灯亮Y6-Y112房1-4床灯亮Y12-Y153房1-4床灯亮Y16-Y211房灯闪Y222房灯闪Y233房灯闪Y24输出保持Y25第3章 PLC控制程序设计第3章 控制程序设计3.1 I/O接线图设计3.2 控制系统流程图设计图3-1 控制系统流程图3.3 控制系统时序图以1床病人为例：病人5秒内未按下重置按钮：图3-2 病人5秒内未按下重置按钮5秒钟内按下重置按钮：图3-3 病人5秒内按下重置按钮3.4 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0000，他所在床位的继电器

12、线圈就会得电，它常开触点就会闭合,然后T0同时开始计时，同时一号病房的等就会发亮，即X106得电，同时蜂鸣器也会想起，即X103得电，同时医护室所对应的病床的等也在闪烁，即X100得电。当医护人员接到信号，他们可以按下复位按钮即X36，使信号停止呼叫。然后等的就熄灭，蜂鸣器也停止报警。第4章 系统调试及结果分析第4章 系统调试及结果分析4.1 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

13、端与00短接，观察到所对应的灯亮，然后将活动端与01接通。4.2 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。总结总结长期以来，PLC始终处于工业自动化控制领域的主战场，为各种各样的自动化控制设备提供非常可靠的控制方案，

14、与DCS和工业PC形成了三足鼎立之势。同时，PLC也承受着来自其它技术产品的冲击，尤其是工业PC所带来的冲击。但是中国有利的商业环境，为来自世界各地的制造业者准备了充足的投资机会和建立起工厂的条件。伴随着日益上升的消费需求，外国直接投资流入中国升速，推进了中国的制造业，紧接着推动了可编程序逻辑控制器（PLC）在中国的市场。通过本次课程设计，使我加深了对PLC梯形图、指令表、外部接线图的理解，还有经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。在课程设计过程中我们互相讨论，请教老师，在不断的调试各自的程序中，发现了很多各自的问题并进行研究解决。我

15、们试着用不同的设计方法来实现我们的课题，这样不仅可以拓宽我们的思路，还可以使我们的设计成果更加严谨。本次课程设计可以为我以后工作打下一定的基础。 作为大学生活的一部分课程设计是文明的学习生活与精神生活更加的丰满，充实，从中我们不仅实践了我们所学的知识，更锻炼了我们为人处事的一种态度，人在大学既要学知识，又要学做人。 在这次课设中，我以前关于PLC的知识面得到了拓展，知道的得到了巩固，不知道的，借助于图书馆和网络得到解决，很多棘手的难题在邓老师和同学的帮助下得到了很好的解决。在相关的资料的查询中，我对信息的筛选能力又得到了提升。再次感谢邓昌奇老师不惜浪费自己的时间来帮助我解决问题。参考文献：1邓

16、星钟. 机电传动控制M.武汉：华中科技大学出版社，2007.2王阿根. PLC控制程序精编108例M.北京：电子工业出版社，2012.2钟肇新. 可编程控制器原理及应用M.广州：华南理工大学出版社，2008.4郭和伟. 电气及PLC控制技术M.北京：北京大学出版社，2007.5陈立定. 电气控制与可编程控制器M.广州：华南理工大学出版社，2001.6鲁远栋. PLC机电控制系统应用设计技术M.北京：电子工业出版社，201附录一 梯形图附录一 梯形图 一房1-4号病床·二房1-4号病床三房1-4号病床附录二 指令表附录二 指令表以一房一床为例0 LD X01 OR Y252