2022年毕业设计方案病床呼叫系统的PLC控制设计方案.docx

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1、摘 要PLC 的特点 41.3.1 硬件的牢靠性41.3.2 编程简洁，使用便利41.3.3 接线简洁，通用性好41.3.4 易于安装，便于爱护51.4 PLC 的工作原理 51.5 采纳 PLC 掌握的优点 61.6 PLC 的编程语言 6其次章基本方案分析72. 可编程掌握器掌握系统设计方法72. .PLC 的编程方法 72.1. 2 体会法编程 82.2 系统流程图分解 10第三章病床呼叫系统掌握设计113.1 病床呼叫器的示意图 113.2 掌握要求 123.3 呼叫掌握系统的 I/O 通道安排 123.4 PLC 的 I/O 接线图 133. 5 梯形图的程序设计 143.6 指令语

2、句 153.7 程序调试 17总结 1810 / 22第 1 章 绪论1.1 引言随着科学技术的进展、近年来，我国的PLC 技术得到了快速进展及应用一些病床呼叫器也在不断改进设计、修改工艺；更新换代生产更新型的病床呼叫器，它主要由操作系统和PLC 掌握系统组成 .PLC 掌握系统运行牢靠性高，使用修理便利，抗干扰性强,设计和调试周期较短等优点，倍受人们重视等优点，已成为目前在呼叫掌握系统中使用最多的控制方式，目前也广泛用于传统掌握系统的技术改造；目前国内七八十年代安装的很多呼叫掌握系统，线路复杂，接线多，故障率高，修理保养难，很多已处于闲置状态，速，效率低，调速性能指标较差，严峻影响运行质量；

3、因此对呼叫掌握技术进行讨论，查找适合我国现代呼叫的改造方法具有特别重要的意义；病床呼叫器作为医院的重要呼叫工具与医院人员的工作和生活日益紧密联系；PLC 作为新一代工业掌握器，以其高牢靠性和技术先进性，在很多领域中得到广泛应用，从而使病床呼叫器由传统的掌握方式进展为运算机掌握的一个重要方向，成为当前医院掌握和技术改造的热点之一；PLC 是一种特地从事规律掌握的微型运算机系统；由于PLC 具有性能稳固、抗干扰才能强、设计配置敏捷等特点；因此在工业掌握方面得到了广泛应用；自 80 岁月后期 PLC 引入我国电梯行业以来，由PLC 组成的呼叫掌握系统被很多厂家普遍采纳；并形成了一系列的定型产品；在传

4、统继电器系统的改造工程中， PLC 系统始终是主流掌握系统；病床呼叫掌握系统分为掌握部分和规律掌握部分；为了改善速度和运行的牢靠性，现在都改为用PLC 来掌握其运行，这样大大提高了呼叫的牢靠性能；可编程掌握器Programmable Logic controller，简称 PLC） 是以微处理器为基础，综合了运算机技术与自动化技术而开发的新一代工业掌握器；它具有牢靠性高、适应工业现场的高温、冲击和振动等恶劣环境的特点，已成为解决自动掌握问题的最有效工具，是当前先进工业自动化的三大支柱之一；所以，综上所述，本设计就以PLC 作为工具对呼叫的各种操作进行掌握；1.2 可编程掌握器的由来与进展第一台

5、可编程掌握器的设计规范是美国通用公司提出的；当时的目的是要求设计一种新的掌握装置以取代继电器盘，在保留了继电器掌握系统的简洁易懂、操作便利、价格廉价等优点的基础上，同时具有现代化生产线所要求的时间响应快、掌握精度高、牢靠性好、掌握程序、可随工艺转变、易于与运算机接口、修理便利等诸多高品质与功能；这一设想提出后，美国数字设备公司 DEC ）于 1969 年研制成第一台 PLC， 型号为 PDP-14，投入通用汽车公司的生产线掌握中，取得了令人中意的成效，从今开创了 PLC 的新纪元；第一台PLC 具有模块化、可扩充、可重编程及用于工业环境的特性；这些掌握器易于安装，占用空间小，可重复使用；尽管掌

6、握器编程有些琐碎，但它具有公共的工厂标准梯形图编程语言，这样使得不熟识运算机的人也能便利的使用它；在短时间内， PLC 在其他工业部门也得到应用；到70 岁月初，食品、金属和制造等工业部门相继使用PLC 代替继电器掌握设备，迈出了其有用化阶段的第一步； 70 岁月中期，由于大规模集成电路的显现，使8 位微处理器和位片处理器相继问世，使可编程掌握技术产生了飞跃；在规律运算功能的基础上，增加了数值运算、闭环掌握、提高了运算速度，扩大了输入输出规模；在这个时期，日本、西德 的特点1.3.1 硬件的牢靠性PLC 是在工业环境的恶劣条件下应用而设计的，一个设计良好的PLC 能置于有很强的电噪声、电磁干扰

7、、机械振动、极端温度和湿度很大的环境中；在硬件设计方面，第一是选用优质器件，再就是采纳合理的系统结构，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 工及焊接都实行了极为严格的工艺措施，而且在电路、结构及工艺上采 取了一些特殊的方式；例如，在输入/ 输出电路中都采纳了光电隔离措施，做到电浮空，既便利接地，用提高了抗干扰性能；各个I/O 端口都除采纳了常规模拟器滤波以外，仍加上了数字滤波；内部采纳了电磁屏蔽措施，防止辐射干扰；采纳了较先进的电源电路，以防止由电源回路串入的干扰信号；采纳了较合理的电路程序，一旦某模块显现故障，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

8、具有很高的牢靠性，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；1.3.2 编程简洁，使用便利用微机实现自动掌握，常使用汇编语言编程，难于把握，要求使用者具有肯定水平的运算机硬件和软件学问；PLC 采纳面对掌握过程、面对问题的“自然语言”编程，简洁把握；例如，目前打多数PLC 均采纳的梯形图语言编程方式，既继承了传统掌握线路的清晰直观感，又顾及了大多数电气技术人员的读图习惯及应用微机的水平很简洁被电气技术 人员所接受，易于编程，程序转变时也简洁修改，很敏捷便利；这种面 向掌握过程、面对问题的编程方式，与目前微机掌握常用的汇编语言相 比

9、，虽然在 PLC 内部增加了说明程序，增加了程序执行时间，但对大多数的机电掌握设备来说，这是微不足道的；1.3.3 接线简洁，通用性好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掌握任务的执行元件接触器、电磁阀等）与PLC 输出端子连接；接线简洁、工作最少，省去了传统的继电器掌握系统接线和拆线的麻烦； PLC 的编程规律供应了能随要求而转变的“接线网络”，这样生产线的自动化过程就能随便转变；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

10、，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；1.3.4 易于安装，便于爱护PLC 安装简洁而且功能有效，其相对小的体积使之能安装在通常继电器掌握箱所需空间的一半的地方，在从继电器系统改换到PLC 系统的情形下， PLC 小的模块结构使之能安装在继电器邻近并将连线向已有接线端，其实改换很便利，只要将输入/输出设备连向接线端即可；在大型安装中，长距离输入 /输出站点安放在最优地点；长距离站通过同轴电缆获双扭线连向 CPU,这种配置大大削减了物料和劳力，长距离子系统方法也意味着系统不同部分可在到达安装场地前由PLC 制造商预先连好线，这一方法大大削减了电气技术人员的现场安装时间；从一开头，

11、PLC 便以易爱护作为设计目标；由于几乎全部器件都是固态的，爱护时只需更换模块级插入式部件，故障检测电路将诊断指示器嵌在每一部件中，就能指示器是否正常工作，借助于编程设备可见输入/ 输出是 ON 仍是OFF，仍可写编程指令来报告故障； PLC 的这些及其他特性使之成为任何一个掌握系统的有益部分；一旦安装后，其作用立刻显现，其收益也马上实现，向其他智能设备一样,PLC 的潜在优点仍取决于应用时的制造性；1.4 PLC的工作原理PLC 具有微机的很多特点，但它的工作方式却与微机有很大不同；微机一般采纳等待命令的工作方式；PLC 就采纳循环扫描工作方式；在PLC 中，用户程序按先后次序存放， CPU

12、 从第一条指令开头执行程序， 直至遇到终止符后又返回第一条；如此周而不断循环；每一个循环称为一个扫描周期；一个扫描周期大致可分为I/O 刷新和执行指令两个阶段；所谓 I/O 刷新即对 PLC 的输入进行一次读取，将输入端各变量的状态重新读入 PLC 中存入内部寄存器，同时将新的运算结果送到输出端；这实际是将存入输入、输出状态的寄存器内容进行了一次更新，故称为“I 刷新”；由此可见，如输入变量在I/O 刷新期间状态发生变化，就本次扫描期间输出端也会相应的发生变化，或者说输出队输入产生了响应；反之，如在本次 I/O 刷新之后，输入变量才发生变化，就本次扫描输出不变，即不响应，而要到下一次扫描期间输

13、出才会产生响应； 由于 PLC 采纳循环扫描的工作方式，所以它的输出对输入的响应速度要受扫描周期的影响；扫描周期的长短主要取决于这几个因数：一是CPU执行指令的速度，二是每条指令占用的时间，三是指令条数的多少，即程序的长短；对于慢速掌握系统，响应速度经常不是主要的，故这种方式不但没有坏处反而可以增强系统抗干扰才能；由于干扰常是脉冲式 的、短时的，而由于系统响应较慢，经常要几个扫描周期才响应一次， 而多次扫描后，瞬时干扰所引起的误动作将会大大削减，故增加了抗干扰才能；但对掌握时间要求较严格、响应速度要求较快的系统，这一问题就需谨慎考虑；应对响应时间作出精确的运算，细心编排程序，合理支配指令的次序

14、，以尽可能削减周期造成的响应延时等的不良影响；1.5 采纳 PLC 掌握的优点1 在采纳 PLC 掌握，主要是用软件实现对其运行的自动掌握，牢靠性大大提高；2控 制 系 统结 构简 单， 外 部 线路 简 化 ；3PLC可实现各种复杂的掌握系统，便利地增加或转变掌握功能；4PLC 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 更换掌握方案时不需改动硬件接线；1.6 PLC的编程语言PLC 供应了较完整的编程语言，以适应PLC 在工业环境中的应用；利用编程语言，依据不同的掌握要求编制不同的掌

15、握程序，这相当于设计和转变继电器的硬接线线路，这就是所谓的“可编程序”；程序由编程器送到 PLC 内部的储备器中，它也能便利地读出、检查与修改；PLC供应的编程语言通常由三种：梯形图、功能图、及布尔规律编程；梯形 图Ladder Programming是应用最广的，梯形图编程有时称为继电器梯形图规律图编程；它使用的最广是由于它和以往的继电器掌握线路很接近；梯形图是在原电器掌握系统中常用的接触器、继电器梯形图基础上演化而来的，它与电气操作原理相呼应；它的最大优点是形象、直观和有用，为广大电气技术人员所熟知；PLC 的梯形图与电气掌握系统梯形图的基本思想是一样的，只是在使用符号和表达方式上有肯定区

16、分；PLC的梯形图使用的时内部继电器、定时器/计数器，都是由软件实现的，其 主 要 特 点 为 使 用 方 便 、 修 改 灵 活 ； 功 能 图 编 程 包括“与” 、非NOT 以及定时器、计数器、触发器等；每一种编程方法都有它的优点和缺点，依据每一种特别的掌握要求，依据编程者的娴熟程度正确合理应用编程方法；其次章 基本方案分析2. 可编程掌握器掌握系统设计方法2. . PLC 的编程方法图解法编程图解法是靠画图进行 PLC 程序设计；常见的主要有梯形图法、规律流程图法、时序流程图法和步进顺控法；1 梯形图法：梯形图法是用梯形图语言去编制PLC 程序；这是一种仿照继电器掌握系统的编程方法；其

17、图形甚至元件名称都与继电器掌握电路特别相近；这种方法很简洁地就可以把原继电器掌握电路移植成PLC 的梯形图语言；这对于熟识继电器掌握的人来说，是最便利的一种编程方法；2 规律流程图法：规律流程图法是用规律框图表示PLC 程序的执行过程，反应输入与输出的关系；规律流程图法是把系统的工艺流程，用规律框图表示出来形成系统的规律流程图；这种方法编制的PLC 掌握程序规律思路清晰、输入与输出的因果关系及联锁条件明确；规律流程图会使整个程序脉络清晰，便于分析掌握程序，便于查找故障点，便于调试程序和修理程序；有时对一个复杂的程序，直接用语句表和用梯形图编程可能觉得难以下手，就可以先画出规律流程图，再为规律流

18、程图的各个部分用语句表和梯形图编制 PLC 应用程序；3 时序流程图法：时序流程图法使第一画出掌握系统的时序图 步进顺控法：步进顺控法是在顺控指令的协作下设计复杂的掌握程序；一般比较复杂的程序，都可以分成如干个功能比较简洁的程序段，一个程序段可以看成整个掌握过程中的一步；从整个角度去看，一个复杂系统的掌握过程是由这样如干个步组成的；系统掌握的任务实际上可以认为在不同时刻或者在不同进程中去完成对各个步的掌握；为此，不少 PLC 生产厂家在自己的PLC 中增加了步进顺控指令；在画完各个步进的状态流程图之后，可以利用步进顺控指令便利地编写掌握程序；2.1.2 体会法编程体会法是运用自己的或别人的体会

19、进行设计；多数是设计前先挑选与自己工艺要求相近的程序，把这些程序看成是自己的“试验程序 ”；结合自己工程的情形，对这些 “试验程序 ”逐一修改，使之适合自己的工程要求；这里所说的体会，有的是来自自己的体会总结，有的可能是别人的设计体会，就需要日积月累，善于总结；2.2 病床呼叫器掌握系统设计流程图在系统设计之前 ,我们对系统的掌握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掌握系统的流程图；开头分析掌握要求确定用户 I/O 设备PLC 硬件系统配置配安排 I/O 点绘制流程表设计梯形图修改程序程序输入 PLC软件测试满意要求？整体测试满意10要/求22.交付使用图 2-1

20、病床呼叫器掌握流程图2.2 系统流程图分解1）深化明白和分析被控对象的工艺条件和掌握要求a 被控对象就是受控的机械、电气设备、生产线或生产过程；b 掌握要求主要指掌握的基本方式、应完成的动作、自动工作循环的组成、必要的爱护和联锁等；对较复杂的掌握系统，仍可将掌握任务 分成几个独立部分，这种可化繁为简，有利于编程和调试；2）确定 I/O 设备依据被控对象对 PLC 掌握系统的功能要求，确定系统所需的用户输入、输出设备；常用的输入设备有按钮、挑选开关、行程开关、传感器 等，常用的输出设备有继电器、接触器、指示灯、电磁阀等；3）挑选合适的 PLC类型依据已确定的用户I/O 设备，统计所需的输入信号和

21、输出信号的点数，挑选合适的 PLC类型，包括机型的挑选、容量的挑选、I/O 模块的挑选、电源模块的挑选等；4）安排 I/O 点安排 PLC的输入输出点，编制出输入 / 输出安排表或者画出输入 / 输出端子的接线图；接着就可以进行PLC 程序设计，同时可进行掌握柜或操作台的设计和现场施工；5）设计应用系统梯形图程序依据工作功能图表或状态流程图等设计出梯形图即编程；这一步是整个应用系统设计的最核心工作，也是比较困难的一步，要设计好梯形图，第一要特别熟识掌握要求，同时仍要有肯定的电气设计的实践经 验；22 / 226）将程序输入 PLC当使用简易编程器将程序输入PLC 时，需要先将梯形图转换成指令助

22、记符，以便输入；当使用可编程序掌握器的帮助编程软件在运算机上编程时，可通过上下位机的连接电缆将程序下载到PLC中去；7）进行软件测试程序输入 PLC 后，应先进行测试工作；由于在程序设计过程中，难免会有疏漏的地方；因此在将PLC 连接到现场设备上去之前，必需进行软件测试，以排除程序中的错误，同时也为整体调试打好基础，缩短整 体调试的周期；8）应用系统整体调试在 PLC 软硬件设计和掌握柜及现场施工完成后，就可以进行整个系统的联机调试，假如掌握系统是由几个部分组成，就应先作局部调试， 然后再进行整体调试；假如掌握程序的步序较多，就可先进行分段调 试，然后再连接起来总调；调试中发觉的问题，要逐一排

23、除，直至调试胜利；9）编制技术文件系统技术文件包括说明书、电气原理图、电器布置图、电气元件明细表、 PLC梯形图；第三章 病床呼叫系统掌握设计3.1 病床呼叫器的示意图3.2 掌握要求1. 当某个病床发出求助信号 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耀闪耀频率自定）；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. 假如同时或者在一段时间内有多个呼叫信号，护士站的蜂鸣器仍旧发出短促音，与这些呼叫信号对应的那些指示灯均闪耀，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；3.3

24、 呼叫掌握系统的 I/O 通道安排SB00000一号病房一号床的置位按钮SB10001一号病房一号床的复位按钮SB20002一号病房二号床的置位按钮SB30003一号病房二号床的复位按钮SB40004医护室一号病房一号床的复位按钮SB50005医护室一号病房二号床的复位按钮SB60006二号病房一号床的置位按钮SB70007二号病房一号床的复位按钮SB80008二号病房二号床的置位按钮SB90009二号病房二号床的复位按钮SB100010医护室二号病房一号床的复位按钮SB110011医护室二号病房二号床的复位按钮类别元件端子号作用输入输出SB120012三号病房一号床的置位按钮SB130013

25、三号病房一号床的复位按钮SB140014三号病房二号床的置位按钮SB150015三号病房二号床的复位按钮SB160016医护室三号病房一号床的复位按钮SB170017医护室三号病房二号床的复位按钮HL01000一号病房一号床的指示灯HL11001一号病房二号床的指示灯HL21002一号病房的指示灯HL31003医护室一号病房一号床的指示灯HL41004医护室一号病房二号床的指示灯HL51005二号病房一号床的指示灯HL61006二号病房二号床的指示灯HL71007二号病房的指示灯HL81008医护室二号病房一号床的指示灯HL91009医护室二号病房二号床的指示灯HL101010三号病房一号床的

26、指示灯HL111011三号病房二号床的指示灯HL121012三号病房的指示灯HL131013医护室三号病房一号床的指示灯HL141014医护室三号病房二号床的指示灯HL151015蜂鸣器3.4 PLC的 I/O 接线图3. 5 梯形图的程序设计3.6 指令语句1LD00002OR10003AND NOT00014OUT10005TIM000#00206LD00027OR10018ANDNOT00039OUT100110TIM001#002011LD100012OR100113LD NOTTIM00014AND NOTTIM00115OR NOTTIM00616AND LD17OUT100218

27、LD100019ANDNOT000420LD NOTTIM00021ORNOTTIM00622ANDLD23OUT100424LD000625OR100526ANDNOT000727OUT100528TIM002#002029LD000830OR100631ANDNOT000932OUT100633TIM003#002034LD100535OR100636LDNOTTIM00237ANDNOTTIM00338ORNOTTIM00639ANDLD40OUT100741LD100542ANDNOT001043LDNOTTIM00244ORNOTTIM00645ANDLD46OUT100847LD1

28、00648ANDNOT001149LDNOTTIM00350ORNOTTIM00651ANDLD52OUT100953LD001254OR101055ANDNOT001356OUT101057TIM004#002058LD001459OR101160ANDNOT001561OUT101162TIM005#002063LD101064OR101165LDNOTTIM00466ANDNOTTIM00567ORNOTTIM00668OUT101269LD101070ANDNOT001671LDNOTTIM00472ORNOTTIM00673ANDLA74OUT101375LD101176ANDNOT

29、001777LDNOTTIM00578ORNOTTIM00679ANDLD80OUT101481LD100082OR100183OR100584OR100685OR101086OR101187ANDNOTTIM00688OUT101589TIM006#02003.7 程序调试先将程序输入试验机，再用模拟信号调试，调试胜利后再投入使用，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，观看到所对应的 HL 灯亮，然后将活动端与 00001

30、 接通；3.8 工作过程当一号病房一号床位需要帮忙时，他可以按下按钮即0000，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1000 闭合，然后 TIM000 同时开头计时，同时一号病房的等就会发亮，即1002 得电， 同时蜂鸣器也会想起，即1015 得电，同时医护室所对应的病床的等也在闪耀，即 1003 得电；当医护人员接到信号，他们可以按下复位按钮即0004，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，医护人员假如来不及按复位按钮，就等会延时 20S， 20S 后自动熄灭；总结本系统主要以 PLC 为核心，利用 PLC

31、 的强大的掌握功能，实现了对病床的呼叫掌握；利用梯形图程序可以很直观的看出运行过程；利用可编程掌握器掌握，具有接线简洁、编程直观、扩展简洁等特点；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；原先的接线不需转变，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；调试结果说明，在适应性、精确性和牢靠性方面， 到达到了设计的要求，说明该设计方案是可行的；通过本设计，我的学问领域得到进一步扩展，专业技能得到进一步提高，同时增强了分析和解决工程实际的综合才能；另外，也培育了自己庄重仔细的科学态度和严谨求实的工作作风；本设计中有很多的不足如：同时呼叫问题，呼叫完后时是否自动排除等待等问题；由于本人学习不精临时不能完成；