病床呼叫系统PLC课程设计.doc

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1、目录1、引言21.1、课题设计的目的21.2、课题设计的任务21.3、课题设计的内容22、系统总体设计方案32.1、系统硬件配置及组成原理32.2、系统变量定义及分配表42.3、系统接线图设计113、控制系统设计143.1、控制程序流程图143.2、控制程序设计思路153.3、控制程序154、课程设计的意义165、参考文献16附录171、引言1.1、课题设计的目的本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。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

2、复位。1.2、课题设计的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：设计出硬件系统的结构图、接线图等；系统有启动、停止功能；运用功能指令进行PLC控制程序设计，主要是主程序；程序结构与控制功能自行创新设计；1.3、课题设计的内容本课程设计主要用于医院病房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指示灯闪烁的频率获取求助信息的来源和求助的先后顺序，并能及时的给其提供帮助。护士在站内发

3、现信号时及时将站内灯复位，在处理完后再在病床前的开关将病床及病房的灯复位。本系统的控制要求：、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。、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。、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。、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。、一旦护士看见护士站紧急呼叫闪烁

4、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能被重置。2、系统总体设计方案2.1、系统硬件配置及组成原理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及各输入输出扩展模块。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，通过设置的程序实现对系统的控制。根据课程设计要求，基于PLC控制各病床呼叫系统，需要输入点27个，输出点18个，并且所有的输入点和输出点都是直流的。下表是

5、I/O口统计表。I/O口统计表输入输出名称数量名称数量病人呼叫按钮12病床指示灯（恒亮）12病人重置按钮12病房指示灯（等频闪烁）3护士站病房指示灯重置按钮1护士站病房指示灯（差频闪烁）3系统启动1总计18系统停止1总计27综合考虑课题设计所需控制设备的功能性和价格，硬件系统的主机单元选择CPU224，本机集成14输入/10输出。还需要选择扩展模块，这里选择DI8/DO8的输入/输出混合扩展模块EM223和DI8的输入扩展模块EM221.主机CPU224(DI14/DO10)、模块1EM223(DI8/DO8)、模块2EM221(DI8)组成的硬件系统完全满足设计要求并且略有冗余。主机CPU2

6、24模块1EM223DI8/DO8DC24V模块2EM221DI8DC24V输入设备输出设备主机CPU224模块1EM223DI8/DO8DC24V模块2EM221DI8DC24VPLC系统组成图2.2系统变量定义及分配表系统变量定义表模块号输入变量输出变量内存变量信号名称有效状态说明代码CPU224CPU224I0.0一号病房1号床呼叫按钮1有效常开按钮SF11I0.1一号病房2号床呼叫按钮1有效常开按钮SF12I0.2一号病房3号床呼叫按钮1有效常开按钮SF13I0.3一号病房4号床呼叫按钮1有效常开按钮SF14I0.4一号病房1号床重值按钮1有效常开按钮SF110I0.5一号病房2号床重

7、值按钮1有效常开按钮SF120I0.6一号病房3号床重值按钮1有效常开按钮SF130I0.7一号病房4号床重值按钮1有效常开按钮SF140I1.0二号病房1号床呼叫按钮1有效常开按钮SF21I1.1二号病房2号床呼叫按钮1有效常开按钮SF22I1,.2二号病房3号床呼叫按钮1有效常开按钮SF23I1.3二号病房4号床呼叫按钮1有效常开按钮SF24I1.4二号病房1号床重值按钮1有效常开按钮SF210I1.5二号病房2号床重值按钮1有效常开按钮SF220EM223I2.0二号病房3号床重值按钮1有效常开按钮SF230I2.1二号病房4号床重值按钮1有效常开按钮SF240I2.2三号病房1号床呼叫

8、按钮1有效常开按钮SF31I2.3三号病房2号床呼叫按钮1有效常开按钮SF32I2.4三号病房3号床呼叫按钮1有效常开按钮SF33I2.5三号病房4号床呼叫按钮1有效常开按钮SF34I2.6三号病房1号床重值按钮1有效常开按钮SF310I2.7三号病房2号床重值按钮1有效常开按钮SF320EM221I3.0三号病房3号床重值按钮1有效常开按钮SF330I3.1三号病房4号床重值按钮1有效常开按钮SF340I3.2护士站紧急呼叫处理置位按钮1有效常开按钮SF3I3.3启动按钮1有效常开按钮SF1I3.4停止按钮1有效常开按钮SF2CPU224Q0.0一号病房1号床头指示灯1有效LED发光二极管P

9、G11Q0.1一号病房2号床头指示灯1有效LED发光二极管PG12Q0.2一号病房3号床头指示灯1有效LED发光二极管PG13Q0.3一号病房4号床头指示灯1有效LED发光二极管PG14Q0.4二号病房1号床头指示灯1有效LED发光二极管PG21Q0.5二号病房2号床头指示灯1有效LED发光二极管PG22Q0.6二号病房3号床头指示灯1有效LED发光二极管PG23Q0.7二号病房4号床头指示灯1有效LED发光二极管PG24Q1.0三号病房号床头指示灯1有效LED发光二极管PG3-Q1.1三号病房号床头指示灯1有效LED发光二极管PG32EM223Q2.0三号病房号床头指示灯1有效LED发光二极

10、管PG33Q2.1三号病房号床头指示灯1有效LED发光二极管PG34Q2.2一号病房紧急呼叫闪烁指示灯1有效LED发光二极管PG1Q2.3二号病房紧急呼叫闪烁指示灯1有效LED发光二极管PG2Q2.4三号病房紧急呼叫闪烁指示灯1有效LED发光二极管PG3Q2.5护士站一号病房紧急呼叫闪烁指示灯1有效LED发光二极管PG10EM223Q2.6护士站二号病房紧急呼叫闪烁指示灯1有效LED发光二极管PG20Q2.7护士站三号病房紧急呼叫闪烁指示灯1有效LED发光二极管PG30CPU224CPU224CPU224CPU224M0.0启动停止自锁寄存器1有效通用辅助继电器M0.1一号病房1病床呼叫自锁寄

11、存器1有效通用辅助继电器M0.2一号病房2病床呼叫自锁寄存器1有效通用辅助继电器M0.3一号病房3病床呼叫自锁寄存器1有效通用辅助继电器M0.4一号病房4病床呼叫自锁寄存器1有效通用辅助继电器M0.5一号病房紧急呼叫指示灯闪烁辅助寄存器1有效通用辅助继电器M0.6二号病房1病床呼叫自锁寄存器1有效通用辅助继电器M0.7二号病房2病床呼叫自锁寄存器1有效通用辅助继电器M1.0二号病房3病床呼叫自锁寄存器1有效通用辅助继电器M1.1二号病房4病床呼叫自锁寄存器1有效通用辅助继电器M1.2二号病房紧急呼叫指示灯闪烁辅助寄存器1有效通用辅助继电器M1.3三号病房1病床呼叫自锁寄存器1有效通用辅助继电器

12、M1.4三号病房1病床呼叫自锁寄存器1有效通用辅助继电器M.5三号病房1病床呼叫自锁寄存器1有效通用辅助继电器M1.6三号病房1病床呼叫自锁寄存器1有效通用辅助继电器M1.7一号病房紧急呼叫指示灯闪烁辅助寄存器1有效通用辅助继电器M2.0护士站一号病房紧急呼叫指示灯高频闪烁自锁寄存器1有效通用辅助继电器M2.1护士站一号病房紧急呼叫指示灯中频闪烁自锁寄存器1有效通用辅助继电器M2.2护士站一号病房紧急呼叫指示灯低频闪烁自锁寄存器1有效通用辅助继电器M2.3护士站二号病房紧急呼叫指示灯高频闪烁自锁寄存器1有效通用辅助继电器M2.4护士站二号病房紧急呼叫指示灯中频闪烁自锁寄存器1有效通用辅助继电器

13、M2.5护士站二号病房紧急呼叫指示灯低频闪烁自锁寄存器1有效通用辅助继电器M2.6护士站三号病房紧急呼叫指示灯高频闪烁自锁寄存器1有效通用辅助继电器M2.7护士站三号病房紧急呼叫指示灯中频闪烁自锁寄存器1有效通用辅助继电器M3.0护士站三号病房紧急呼叫指示灯低频闪烁自锁寄存器1有效通用辅助继电器M3.1护士站紧急处理复位辅助寄存器1有效通用辅助继电器M3.2护士站一号病房紧急呼叫指示灯复位自锁寄存器1有效通用辅助继电器M3.3护士站一号病房紧急呼叫指示灯复位自锁寄存器1有效通用辅助继电器M3.4护士站一号病房紧急呼叫指示灯复位自锁寄存器1有效通用辅助继电器系统I/O口分配表主机I/OCPU22

14、4模块1I/OEM223模块2I/OEM221I0.0I0.1I0.2I0.3I0.4I0.5I0.6I0.7I1.0I1.1I1.211.3I1.4I1.5Q0.0Q0.1Q0.2Q0.3Q0.4Q0.5Q0.6Q0.7Q1.0/Q1.1I2.0I2.1I2.2I2.3I2.4I2.5I2.6I2.7Q2.0Q2.1Q2.2Q2.3Q2.4Q2.5Q2.6Q2.7I3.0I3.1I3.2I3.3I3.4I3.5I3.6I3.72.3系统接线图设计硬件系统接线需要将常开触点，发光二极管，限流电阻，24V直流电源通过导线与PLC相连。系统接线图3、控制系统设计3.1、控制程序流程图控制程序流程图

15、PLC无状况是否有病人按下紧急呼叫按钮5秒内是否按下重置按钮病床指示灯亮；病房指示灯烁；护士站紧急呼叫并闪灯；用不同的闪烁频率表示各病房呼叫顺序是否按下护士站处理按钮护士站紧急灯熄灭响铃停止依顺序处理各病房的病床，完成后，按下处理完毕按钮3.2控制程序设计思路根据课题设计需要实现的任务目标来解读控制程序的设计思路。、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。解读：需要设计12个对应病床的呼叫输入点以及对应病床重置按钮的输入点。、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。解读：护士站应有一个可以复位所有护士站

16、内病房紧急呼叫指示灯重置按钮。、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。解读：每一个病床对应一个病床紧急指示灯的输出，病床的呼叫输入需经过定时器5s延时后接通对应病床紧急指示灯的输出，并且对应病床的重置按钮即能在紧急呼叫5s内关断定时器，又能在5s后关断对应病床的紧急指示灯；每一个病房有4个病床，对应一个闪烁的病床紧急呼叫指示灯。这个病房的任一个床位呼叫都会使病房指示灯闪烁，所以这4个病床采用并联方式驱动病床指示灯；护士站有3个编号并和3个病房对应的闪烁指

17、示灯和一个复位闪烁指示灯的护士站紧急呼叫处理按钮。、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。解读：优先级判别的能力是通过3种不同的护士站病房指示灯闪烁频率来表示病房紧急呼叫的先后顺序。先按下的病房以较高的频率闪烁，后按下的病房以较低的频率闪烁，同时按下的以相同的频率闪烁，以此来区分病房呼叫的先后顺序。、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能被重置。解读：护士站紧急呼叫处理按钮只复位护士站内

18、3个病房闪烁指示灯，不影响病房外设的闪烁指示灯，复位后不影响后续病房呼叫引起的护士站病房指示灯闪烁，则此复位重置按钮只能作用在PLC一个扫描周期内，关断外部信号输入，且在外部信号不变时关断信号保持。外部信号再次改变时，关断状态变为开启状态。3.3、控制程序见后面附录一4、课程设计的意义 在本次次课程设计中，培养了我们实际动手能力和解决问题的能力，这使我们更深层次的接触到了我们以后的工作方向，而且这次实习更接近于我们以后的工作内容，所以这些都为我们以后的学习和工作打下了坚实的基础5参考文献1张凤珊，电气控制及可编程序控制器M.北京: 中国轻工业出版社，20032郁汉琪，电气控制与可编程序控制器应用技术M.南京: 东南大学出版社，20033张万忠，可编程控制器应用技术M.北京: 化学工业出版社，20014王永华，现代电气控制及PLC应用技术.北京：北京航空航天大学出版社，2008.2附录程序梯形图如下