plc病床呼叫系统课程设计.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、课题设计的目的通过课程设计使学生掌握可编程序控制器PLC的根本工作原理、指令系统、硬件连接，使学生掌握使用可编程序控制器的根本方法，锻炼学生的对PLC的编程能力。使得学生理解并掌握可编程序控制器PLC的根本结构、PLC的运行方式、外部接线及编程方法

2、，训练学生的独立编程能力及用PLC解决现场控制问题的能力。并能根据现场控制要求，自主编程和调试程序，全面建立起用PLC解决一个实际问题的全过程的概念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方案，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

3、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

4、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，假设事故处理妥当后，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、从机等两局部组成。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

5、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/D

6、O10)、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CPU224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CPU224CPU224一号病房1号床呼叫按钮1有效常开按钮SF11一号病房2号床呼叫按钮1有效常开按钮SF12一号病房3号床呼叫按钮1有效常开按钮SF13一号病房4号床呼叫按钮1有效常开按钮SF14一号病房

7、1号床重值按钮1有效常开按钮SF110一号病房2号床重值按钮1有效常开按钮SF120一号病房3号床重值按钮1有效常开按钮SF130一号病房4号床重值按钮1有效常开按钮SF140二号病房1号床呼叫按钮1有效常开按钮SF21二号病房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SF23二号病房4号床呼叫按钮1有效常开按钮SF24二号病房1号床重值按钮1有效常开按钮SF210二号病房2号床重值按钮1有效常开按钮SF220EM223二号病房3号床重值按钮1有效常开按钮SF230二号病房4号床重值按钮1有效常开按钮SF240三号病房1号床呼叫按钮1有效常开按钮SF31

8、三号病房2号床呼叫按钮1有效常开按钮SF32三号病房3号床呼叫按钮1有效常开按钮SF33三号病房4号床呼叫按钮1有效常开按钮SF34三号病房1号床重值按钮1有效常开按钮SF310三号病房2号床重值按钮1有效常开按钮SF320EM221三号病房3号床重值按钮1有效常开按钮SF330三号病房4号床重值按钮1有效常开按钮SF340护士站紧急呼叫处理置位按钮1有效常开按钮SF3启动按钮1有效常开按钮SF1停止按钮1有效常开按钮SF2CPU224一号病房1号床头指示灯1有效LED发光二极管PG11一号病房2号床头指示灯1有效LED发光二极管PG12一号病房3号床头指示灯1有效LED发光二极管PG13一号

9、病房4号床头指示灯1有效LED发光二极管PG14二号病房1号床头指示灯1有效LED发光二极管PG21二号病房2号床头指示灯1有效LED发光二极管PG22二号病房3号床头指示灯1有效LED发光二极管PG23二号病房4号床头指示灯1有效LED发光二极管PG24三号病房号床头指示灯1有效LED发光二极管PG3-三号病房号床头指示灯1有效LED发光二极管PG32EM223三号病房号床头指示灯1有效LED发光二极管PG33三号病房号床头指示灯1有效LED发光二极管PG34一号病房紧急呼叫闪烁指示灯1有效LED发光二极管PG1二号病房紧急呼叫闪烁指示灯1有效LED发光二极管PG2三号病房紧急呼叫闪烁指示灯

10、1有效LED发光二极管PG3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PG10EM223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PG20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PG30CPU224CPU224CPU224CPU224启动停止自锁存放器1有效通用辅助继电器一号病房1病床呼叫自锁存放器1有效通用辅助继电器一号病房2病床呼叫自锁存放器1有效通用辅助继电器一号病房3病床呼叫自锁存放器1有效通用辅助继电器一号病房4病床呼叫自锁存放器1有效通用辅助继电器一号病房紧急呼叫指示灯闪烁辅助存放器1有效通用辅助继电器二号病房1病床呼叫自锁存放器1有效通用辅助

11、继电器二号病房2病床呼叫自锁存放器1有效通用辅助继电器二号病房3病床呼叫自锁存放器1有效通用辅助继电器二号病房4病床呼叫自锁存放器1有效通用辅助继电器二号病房紧急呼叫指示灯闪烁辅助存放器1有效通用辅助继电器三号病房1病床呼叫自锁存放器1有效通用辅助继电器三号病房1病床呼叫自锁存放器1有效通用辅助继电器M.5三号病房1病床呼叫自锁存放器1有效通用辅助继电器三号病房1病床呼叫自锁存放器1有效通用辅助继电器一号病房紧急呼叫指示灯闪烁辅助存放器1有效通用辅助继电器护士站一号病房紧急呼叫指示灯高频闪烁自锁存放器1有效通用辅助继电器护士站一号病房紧急呼叫指示灯中频闪烁自锁存放器1有效通用辅助继电器护士站一

12、号病房紧急呼叫指示灯低频闪烁自锁存放器1有效通用辅助继电器护士站二号病房紧急呼叫指示灯高频闪烁自锁存放器1有效通用辅助继电器护士站二号病房紧急呼叫指示灯中频闪烁自锁存放器1有效通用辅助继电器护士站二号病房紧急呼叫指示灯低频闪烁自锁存放器1有效通用辅助继电器护士站三号病房紧急呼叫指示灯高频闪烁自锁存放器1有效通用辅助继电器护士站三号病房紧急呼叫指示灯中频闪烁自锁存放器1有效通用辅助继电器护士站三号病房紧急呼叫指示灯低频闪烁自锁存放器1有效通用辅助继电器护士站紧急处理复位辅助存放器1有效通用辅助继电器护士站一号病房紧急呼叫指示灯复位自锁存放器1有效通用辅助继电器护士站一号病房紧急呼叫指示灯复位自锁

13、存放器1有效通用辅助继电器护士站一号病房紧急呼叫指示灯复位自锁存放器1有效通用辅助继电器系统I/O口分配表主机I/OCPU224模块1I/OEM223模块2I/OEM221IIIII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。COM COMSF11SF12SF13SF14SF110SF120SF130SF140SF21SF22SF23SF24SF210SF220DC24VPG11PG12PG13PG14PG21PG22PG23PG24PG31PG32DC24VR10010COM COMSF230SF240SF31SF32SF33SF34SF310SF3

14、20DC24VPG33PG34PG1PG2PG3PG110PG120PG130DC24VR10010I3.4 EM221COMSF330SF340SF3SF1SF2DC24V系统接线图3、控制系统设计3.1、控制程序流程图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，按下处理完毕按钮控制程序流程图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

15、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5

16、s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

17、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，假设事故处理妥当后，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，那么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，在修改各自的程序中，发现了很多各自的问题并进行研究解决。我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根底，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，2001附录程序梯形图如下