PLC病床呼叫系統(tǒng)

1、 設(shè)計(jì)要求 設(shè)計(jì)任務(wù)廣東石油化工學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告設(shè)計(jì)題目： 病床呼叫系統(tǒng) 指導(dǎo)教師： 鄧昌奇 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化 班 級： 姓 名： 學(xué) 號： 設(shè)計(jì)二 病床呼叫系統(tǒng)摘要課程設(shè)計(jì)是整個教學(xué)過程的倒數(shù)第二個環(huán)節(jié)，是將課堂教學(xué)與社會實(shí)踐緊密聯(lián)結(jié)的紐帶，為明年的畢業(yè)設(shè)計(jì)做鋪墊和讓我們做好思想準(zhǔn)備。通過課程設(shè)計(jì)，可以將我們課堂上所學(xué)的理論知識應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐中，去解決具體的工程應(yīng)用問題，加強(qiáng)實(shí)踐能力的鍛煉，提高分析問題與解決問題的能力。課程設(shè)計(jì)主要用于醫(yī)院病務(wù)區(qū)的病人有緊急或自己不方便的事件時呼叫護(hù)士站尋求幫助，護(hù)士根據(jù)站內(nèi)指示燈及響鈴獲取求助信息的來源，并能及時的給其提供幫助。

2、護(hù)士在站內(nèi)發(fā)現(xiàn)信號時及時將站內(nèi)燈及響鈴復(fù)位，在處理完后再在病床前的開關(guān)將病床及病房的燈及鈴復(fù)位。關(guān)鍵詞：PLC、工作原理、復(fù)位目 錄設(shè)計(jì)要求、設(shè)計(jì)任務(wù) .（1）第一章 方案構(gòu)思.（2）1.1 可編過程控制器的基本結(jié)構(gòu)及工作原理.（2）1.2 整體方案設(shè)計(jì)思路.（2）第二章 控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì).（4）2.1 PLC簡介 .（4）2.2 系統(tǒng)硬件組成.（4）2.3 控制方法分析.（4）2.4 I/O分配.（4）第三章控制程序設(shè)計(jì).（6）3.1 I/O接線圖設(shè)計(jì).（6）3.2控制系統(tǒng)流程圖設(shè)計(jì).（7）3.3控制系統(tǒng)時序圖.（7）3.4實(shí)現(xiàn)的效果.（8）第四章 程序設(shè)計(jì)與調(diào)試.（10）4.1系統(tǒng)調(diào)試

3、及解決的問題.（10）4.2結(jié)果分析.（10）總結(jié).（11）參考文獻(xiàn). .(11)附錄一.（12）附錄二.（18）設(shè)計(jì)要求：1共有3個病房，每間病房4個床位。每一病床床頭均有緊急呼叫按鈕及重置按鈕，以利病人不適時緊急呼叫。2設(shè)每一層樓有一護(hù)士站，每一護(hù)士站均有該層樓病人緊急呼叫與處理完畢的重置按鈕。3每一病床床頭均有一緊急指示燈，一旦病人按下緊急呼叫按鈕且未在5s內(nèi)按下重置按鈕時，該病床床頭緊急指示燈動作且病房門口緊急指示燈閃爍，同時同樓層的護(hù)士站顯示病房緊急呼叫并閃爍指示燈。4在護(hù)士站的病房緊急呼叫中心，每一病房都有編號，用指示燈顯示哪一病房先按下病人緊急呼叫按鈕，并要具有優(yōu)先級判別的能力。

4、5一旦護(hù)士看見護(hù)士站緊急呼叫閃爍燈后，須先按下護(hù)士處理按鈕以取消閃爍情況，再依病房緊急呼叫順序處理病房緊急事故，若事故處理妥當(dāng)后，病房緊急閃爍指示燈和病床上的緊急指示燈方町被重置。設(shè)計(jì)任務(wù)：學(xué)生根據(jù)控制要求，明確設(shè)計(jì)任務(wù)，擬定設(shè)計(jì)方案與進(jìn)度計(jì)劃，運(yùn)用所學(xué)的理論知識，進(jìn)行病床呼叫系統(tǒng)運(yùn)行原理設(shè)計(jì)、硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)、軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)、創(chuàng)新設(shè)計(jì)，提高理論知識工程應(yīng)用能力、系統(tǒng)調(diào)試能力、分析問題與解決問題的能力。主要內(nèi)容包括：1. 設(shè)計(jì)出硬件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖、接線圖、時序圖等；2. 系統(tǒng)有啟動、停止功能；3. 運(yùn)用功能指令進(jìn)行PLC控制程序設(shè)計(jì)，并有主程序、子程序和中斷程序；4. 程序結(jié)構(gòu)與控制功能自行創(chuàng)新設(shè)計(jì)；

5、5. 進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試，實(shí)現(xiàn)病床呼叫系統(tǒng)的控制要求。23第一章 方案構(gòu)思第1章 方案構(gòu)思PLC是一個以微處理器為核心的數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)裝置，專為在工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用而設(shè)計(jì)，它采用可編程序的存儲器，用以在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時/計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作指令，并通過數(shù)字式或模擬式的輸入、輸出接口，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC是微機(jī)技術(shù)與傳統(tǒng)的繼電接觸控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它克服了繼電接觸控制系統(tǒng)中的機(jī)械觸點(diǎn)的接線復(fù)雜、可靠性低、功耗高、通用性和靈活性差的缺點(diǎn)，充分利用了微處理器的優(yōu)點(diǎn)，又照顧到現(xiàn)場電氣操作維修人員的技能與習(xí)慣，采用了一套以繼電器梯形圖為基礎(chǔ)的簡單指令形式，使用戶程序

6、編制形象、直觀、方便易學(xué)；調(diào)試與查錯也都很方便。1.1 可編過程控制器的基本結(jié)構(gòu)及工作原理PLC種類繁多，但其組成結(jié)構(gòu)和工作原理基本相同。用可編過程控制器實(shí)施控制，其實(shí)質(zhì)是按一定算法進(jìn)行輸入輸出變換，并將這個變換予以物理實(shí)現(xiàn)，應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場。PLC專為工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用而設(shè)計(jì)，采用了典型的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)，它主要是由CPU、電源、存儲器和專門設(shè)計(jì)的輸入輸出接口電路等組成。PLC的結(jié)構(gòu)框圖如圖1.1所示。1.2、整體方案設(shè)計(jì)思路1）設(shè)計(jì)原則 最大限度的滿足機(jī)械電氣設(shè)備或生產(chǎn)過程的控制要求； 在滿足控制要求的情況下，力求使控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟(jì)； 保證控制系統(tǒng)的安全可靠； 考慮到生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn)，在選擇PL

7、C容量時，應(yīng)當(dāng)留有余地第一章 方案構(gòu)思2）設(shè)計(jì)內(nèi)容 擬定控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的技術(shù)要求； 選擇電氣傳動形式和電動機(jī)、電磁閥等執(zhí)行組件； 選定PLC型號； 編制PLC的輸入/輸出端子接線圖； 根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求編寫軟件規(guī)格說明書，然后在用相應(yīng)的編程語言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)；3）設(shè)計(jì)步驟 深入了解和分析被控制對象的工藝條件及控制要求； 選擇適合的的PLC類型； 分配I/O點(diǎn)； 設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)梯形圖； 輸入并調(diào)試程序。第二章 控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)第2章 控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)2.1 PLC簡介PLC是一種專門在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)

8、算、計(jì)時、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)按照易于與工業(yè)控制2.2 系統(tǒng)硬件組成在硬件設(shè)計(jì)方面，首先是選用優(yōu)質(zhì)器件，再就是采用合理的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，加固，簡化安裝，使它易于抗振動沖擊，對印制電路板的設(shè)計(jì)、加工及焊接都采取了極為嚴(yán)格的工藝措施，而且在電路、結(jié)構(gòu)及工藝上采取了一些獨(dú)特的方式。例如，在輸入/輸出電路中都采用了光電隔離措施，做到電浮空，既方便接地，用提高了抗干擾性能；各個I/O端口都除采用了常規(guī)模擬器濾波以外，還加上了數(shù)字濾波；內(nèi)部采用了電磁屏蔽措施，防止輻射干擾；采用了較先進(jìn)的電源電路，以防止由電源回

9、路串入的干擾信號；采用了較合理的電路程序，一旦某模塊出現(xiàn)故障，進(jìn)行在線插拔、調(diào)試時不會影響各機(jī)的正常運(yùn)行。由于PLC本身具有很高的可靠性，所以發(fā)生故障的部位大多集中在輸入/輸出的部件上，以及如傳感器件、限位開關(guān)、光電開關(guān)、電磁電機(jī)等外圍裝置上。本設(shè)計(jì)需要38個輸入端，所以PLC采用三菱FX2N-80MR,24VDC,輸入單元為40點(diǎn)。 2.3 控制方法分析病床呼叫系統(tǒng)有主機(jī)、從機(jī)等兩部分組成。從機(jī)（呼叫源）即病床按鈕，主機(jī)包括PLC及顯示和監(jiān)護(hù)系統(tǒng)。主機(jī)中PLC工作方式為循環(huán)掃描方式，在系統(tǒng)程序控制下，PLC順序讀入輸入端口各呼叫源的狀態(tài)，并且不斷地循環(huán)掃描。一旦有呼叫按鈕按下，PLC立即響應(yīng)

10、，通過設(shè)置的程序?qū)崿F(xiàn)對系統(tǒng)的控制。2.4 I/O分配輸入：表2-1 I/O輸入1房1-4床緊急按鈕X0-X32房1-4床緊急按鈕X4-X73房1-4床緊急按鈕X10-X13 1房1-4床重置按鈕X14-X172房1-4床重置按鈕X20-X233房1-4床重置按鈕X24-X27護(hù)士站1房1-4床復(fù)位按鈕X30-X33護(hù)士站2房1-4床復(fù)位按鈕X34-X37護(hù)士站3房1-4床復(fù)位按鈕X40-X43護(hù)士站1房1-4床取消緊急呼叫及閃燈按鈕X44護(hù)士站2房1-4床取消緊急呼叫及閃燈按鈕X45護(hù)士站3房1-4床取消緊急呼叫及閃燈按鈕X46輸出：表2-2 I/O輸出護(hù)士站顯示1房閃燈Y0護(hù)士站顯示2房閃燈

11、Y1護(hù)士站顯示3房閃燈Y2護(hù)士站顯示1房響鈴Y3護(hù)士站顯示2房響鈴Y4護(hù)士站顯示3房響鈴Y51房1-4床燈亮Y6-Y112房1-4床燈亮Y12-Y153房1-4床燈亮Y16-Y211房燈閃Y222房燈閃Y233房燈閃Y24輸出保持Y25第3章 PLC控制程序設(shè)計(jì)第3章 控制程序設(shè)計(jì)3.1 I/O接線圖設(shè)計(jì)3.2 控制系統(tǒng)流程圖設(shè)計(jì)圖3-1 控制系統(tǒng)流程圖3.3 控制系統(tǒng)時序圖以1床病人為例：病人5秒內(nèi)未按下重置按鈕：圖3-2 病人5秒內(nèi)未按下重置按鈕5秒鐘內(nèi)按下重置按鈕：圖3-3 病人5秒內(nèi)按下重置按鈕3.4 實(shí)現(xiàn)的效果當(dāng)一號病房一號床位需要幫助時，他可以按下按鈕即0000，他所在床位的繼電器

12、線圈就會得電，它常開觸點(diǎn)就會閉合,然后T0同時開始計(jì)時，同時一號病房的等就會發(fā)亮，即X106得電，同時蜂鳴器也會想起，即X103得電，同時醫(yī)護(hù)室所對應(yīng)的病床的等也在閃爍，即X100得電。當(dāng)醫(yī)護(hù)人員接到信號，他們可以按下復(fù)位按鈕即X36，使信號停止呼叫。然后等的就熄滅，蜂鳴器也停止報(bào)警。第4章 系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果分析第4章 系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果分析4.1 系統(tǒng)調(diào)試及解決的問題先將程序輸入試驗(yàn)機(jī)，再用模擬信號調(diào)試，調(diào)試成功后再投入使用，再模擬調(diào)試時，我們最常用的是輸入短接法調(diào)試。用輸入短接法調(diào)試程序。用一根導(dǎo)線將電”+”和PLC輸入端的COM端短接；另用一根導(dǎo)線的一端接電源“-”,另一端做活動端。將一根活動

13、端與00短接，觀察到所對應(yīng)的燈亮，然后將活動端與01接通。4.2 結(jié)果分析本系統(tǒng)主要以PLC為核心，利用PLC的強(qiáng)大的控制功能，實(shí)現(xiàn)了對病床的呼叫控制。利用梯形圖程序可以很直觀的看出運(yùn)行過程。利用可編程控制器控制，具有接線簡單、編程直觀、擴(kuò)展容易等特點(diǎn)。當(dāng)建筑物的層樓增加時，硬件接線上只需增加樓層，病房相應(yīng)的輸入信號。原來的接線不需改變，軟件上只需增加相應(yīng)樓層，房間，床位的功能，要改動的地方也較少。調(diào)試結(jié)果表明，在適應(yīng)性、精確性和可靠性方面，到達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求，表明該設(shè)計(jì)方案是可行的?？偨Y(jié)總結(jié)長期以來，PLC始終處于工業(yè)自動化控制領(lǐng)域的主戰(zhàn)場，為各種各樣的自動化控制設(shè)備提供非常可靠的控制方案，

14、與DCS和工業(yè)PC形成了三足鼎立之勢。同時，PLC也承受著來自其它技術(shù)產(chǎn)品的沖擊，尤其是工業(yè)PC所帶來的沖擊。但是中國有利的商業(yè)環(huán)境，為來自世界各地的制造業(yè)者準(zhǔn)備了充足的投資機(jī)會和建立起工廠的條件。伴隨著日益上升的消費(fèi)需求，外國直接投資流入中國升速，推進(jìn)了中國的制造業(yè)，緊接著推動了可編程序邏輯控制器（PLC）在中國的市場。通過本次課程設(shè)計(jì)，使我加深了對PLC梯形圖、指令表、外部接線圖的理解，還有經(jīng)過在網(wǎng)上查找資料以及到圖書館學(xué)習(xí)，也使我更好的理解和認(rèn)識了關(guān)于PLC設(shè)計(jì)原理和實(shí)際中的應(yīng)用過程。在課程設(shè)計(jì)過程中我們互相討論，請教老師，在不斷的調(diào)試各自的程序中，發(fā)現(xiàn)了很多各自的問題并進(jìn)行研究解決。我

15、們試著用不同的設(shè)計(jì)方法來實(shí)現(xiàn)我們的課題，這樣不僅可以拓寬我們的思路，還可以使我們的設(shè)計(jì)成果更加嚴(yán)謹(jǐn)。本次課程設(shè)計(jì)可以為我以后工作打下一定的基礎(chǔ)。 作為大學(xué)生活的一部分課程設(shè)計(jì)是文明的學(xué)習(xí)生活與精神生活更加的豐滿，充實(shí)，從中我們不僅實(shí)踐了我們所學(xué)的知識，更鍛煉了我們?yōu)槿颂幨碌囊环N態(tài)度，人在大學(xué)既要學(xué)知識，又要學(xué)做人。 在這次課設(shè)中，我以前關(guān)于PLC的知識面得到了拓展，知道的得到了鞏固，不知道的，借助于圖書館和網(wǎng)絡(luò)得到解決，很多棘手的難題在鄧?yán)蠋熀屯瑢W(xué)的幫助下得到了很好的解決。在相關(guān)的資料的查詢中，我對信息的篩選能力又得到了提升。再次感謝鄧昌奇老師不惜浪費(fèi)自己的時間來幫助我解決問題。參考文獻(xiàn)：1鄧

16、星鐘. 機(jī)電傳動控制M.武漢：華中科技大學(xué)出版社，2007.2王阿根. PLC控制程序精編108例M.北京：電子工業(yè)出版社，2012.2鐘肇新. 可編程控制器原理及應(yīng)用M.廣州：華南理工大學(xué)出版社，2008.4郭和偉. 電氣及PLC控制技術(shù)M.北京：北京大學(xué)出版社，2007.5陳立定. 電氣控制與可編程控制器M.廣州：華南理工大學(xué)出版社，2001.6魯遠(yuǎn)棟. PLC機(jī)電控制系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計(jì)技術(shù)M.北京：電子工業(yè)出版社，201附錄一 梯形圖附錄一 梯形圖 一房1-4號病床·二房1-4號病床三房1-4號病床附錄二 指令表附錄二 指令表以一房一床為例0 LD X01 OR Y252