基于.S7-200PLC的病床呼叫器系統(tǒng)設(shè)計(jì)

...wd......wd......wd...學(xué)號091401228?電氣控制與可編程控制技術(shù)?課程設(shè)計(jì)〔2009級本科〕題目：基于S7-200PLC的病床呼叫器系統(tǒng)設(shè)計(jì)系〔部〕院：物理與機(jī)電工程學(xué)院專業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化作者姓名：丁彩萍指導(dǎo)教師：張靜職稱：副教授完成日期：2012年12月14日課程設(shè)計(jì)任務(wù)2012年秋季學(xué)期學(xué)生姓名丁彩萍學(xué)號091401228專業(yè)方向電力系統(tǒng)班級09級〔2〕班題目名稱基于S7-200PLC的病床呼叫器控制設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)要求：設(shè)計(jì)一個(gè)基于s7-200PLC控制的病床呼叫系統(tǒng)，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(shí)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(shí)的給其提供幫助。護(hù)士在站內(nèi)發(fā)現(xiàn)信號時(shí)及時(shí)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?！簿唧w工作過程由設(shè)計(jì)者自己定〕二、設(shè)計(jì)任務(wù)：1.完成控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，主要包括：電氣元件的選擇、電氣原理圖設(shè)計(jì)、可編程控制器輸入輸出接線圖設(shè)計(jì)及控制面板設(shè)計(jì)等。2.完成控制梯形圖的軟件設(shè)計(jì)，主要包括：控制程序流程圖設(shè)計(jì)、梯形圖程序設(shè)計(jì)及仿真調(diào)試。3.完成課程設(shè)計(jì)說明書的撰寫，主要包括：封面、目錄、設(shè)計(jì)任務(wù)書、設(shè)計(jì)總體思路、硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)、總結(jié)體會(huì)、參考文獻(xiàn)等三、設(shè)計(jì)進(jìn)度及安排：第一周星期一下達(dá)設(shè)計(jì)任務(wù)書，了解控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)相關(guān)知識星期二～星期四查閱文獻(xiàn)資料，確定控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案，完成控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)星期五至第二周星期一～星期二完成控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)及調(diào)試星期三～星期四撰寫課程設(shè)計(jì)說明書星期五辯論指導(dǎo)教師簽字：目錄TOC\o"1-3"\h\u1595第1章 設(shè)計(jì)病床呼叫系統(tǒng)目的和要求231064第2章病床呼叫系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)399092.1I/O點(diǎn)數(shù)確實(shí)定3218702.2PLC的選型42.3病床呼叫系統(tǒng)原理圖…………..61033第3章病床呼叫系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)7272223.1控制流程圖7147883.2梯形圖818899第4章病床呼叫系統(tǒng)的仿真與調(diào)試①床床頭指示燈Q3.1一號床是否呼叫②床床頭指示燈Q3.2二號床是否呼叫③床床頭指示燈Q3.3三號床是否呼叫④床床頭指示燈Q3.4四號床是否呼叫2.2PLC的選型在PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)確定控制方案，下一步工作就是PLC工程設(shè)計(jì)選型。工藝流程的特點(diǎn)和應(yīng)用要求是設(shè)計(jì)選型的主要依據(jù)。因此，工程設(shè)計(jì)選型和估算時(shí)，應(yīng)詳細(xì)分析工藝過程的特點(diǎn)、控制要求，明確控制任務(wù)和范圍確定所需的操作和動(dòng)作，然后根據(jù)控制要求，估算輸入輸出點(diǎn)數(shù)、所需存儲器容量、確定PLC的功能、外部設(shè)備特性等，最后選擇有較高性能價(jià)格比的PLC和設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制系統(tǒng)。1．輸入輸出〔I/O〕點(diǎn)數(shù)的估算I/O點(diǎn)數(shù)估算時(shí)應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)挠嗔?，通常根?jù)統(tǒng)計(jì)的輸入輸出點(diǎn)數(shù)，再增加10%～20%的可擴(kuò)展。余量后，作為輸入輸出點(diǎn)數(shù)估算數(shù)據(jù)。實(shí)際訂貨時(shí)，還需根據(jù)制造廠商PLC的產(chǎn)品特點(diǎn)，對輸入輸出點(diǎn)數(shù)進(jìn)展圓整。根據(jù)估算的方法故本課題的I/O點(diǎn)數(shù)為輸入40個(gè)，輸出32個(gè)。2．存儲器容量的估算存儲器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲單元大小，程序容量是存儲器中用戶應(yīng)用工程使用的存儲單元的大小，因此程序容量小于存儲器容量。設(shè)計(jì)階段，由于用戶應(yīng)用程序還未編制，因此，程序容量在設(shè)計(jì)階段是未知的，需在程序調(diào)試之后才知道。為了設(shè)計(jì)選型時(shí)能對程序容量有一定估算，通常采用存儲器容量的估算來替代。輸入輸出點(diǎn)數(shù)對價(jià)格有直接影響。當(dāng)點(diǎn)數(shù)增加到某一數(shù)值后，相應(yīng)的存儲器容量相應(yīng)增加，因此，點(diǎn)數(shù)的增加對CPU選用、存儲器容量、控制功能范圍等選擇都有影響。在估算和選用時(shí)應(yīng)充分考慮，使整個(gè)控制系統(tǒng)有較合理的性能價(jià)格比。本課題所設(shè)計(jì)的病床呼叫系統(tǒng)屬于小型控制系統(tǒng)，結(jié)合經(jīng)濟(jì)性的考慮因此選擇整體型PLC。S7-200PLC它有四種不同的型號，由于設(shè)計(jì)要求有21個(gè)輸入點(diǎn)和26個(gè)輸出點(diǎn)，因而選擇S7-CPU226最為適宜。S7-200系列PLC主要有六種擴(kuò)展模塊，它本身沒有CPU，只能與CPU模塊相連接使用，用于擴(kuò)展I/O點(diǎn)數(shù)。根據(jù)本設(shè)計(jì)需要，增加兩個(gè)數(shù)字量模塊，即EM223。即綜上所述，本設(shè)計(jì)采用西門子公司推出整體式小型編輯器S7-CPU226和兩擴(kuò)展模塊EM223來實(shí)現(xiàn)整個(gè)自動(dòng)系統(tǒng)的控制。2.3病床呼叫系統(tǒng)原理醫(yī)護(hù)呼叫系統(tǒng)開展到現(xiàn)在，已經(jīng)不再是簡單的醫(yī)患之間溝通的工具，在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中應(yīng)兼顧到醫(yī)院的整體設(shè)計(jì)，既有特色具有良好實(shí)用性、裝飾性的設(shè)備將得到越來越廣泛的應(yīng)用。我們設(shè)計(jì)的醫(yī)護(hù)呼叫系統(tǒng)是引進(jìn)國際最新理念，并為國內(nèi)領(lǐng)先的系統(tǒng)，系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)護(hù)士站人員與住院患者之間直接、可靠的資訊聯(lián)絡(luò)。緊急呼叫先進(jìn)功能，采用數(shù)位加密編碼無線傳輸、呼叫資料與數(shù)位顯示板聯(lián)網(wǎng)、傳輸距離遠(yuǎn)傳輸速度快速、先進(jìn)兼具行業(yè)特色之功能。第3章病床呼叫系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)3.1控制流程圖3.2梯形圖第4章病床呼叫系統(tǒng)的仿真與調(diào)試1、按下啟動(dòng)按鈕，啟動(dòng)指示燈點(diǎn)亮，同時(shí)醫(yī)護(hù)站顯示002、有一個(gè)病人呼叫時(shí)，醫(yī)護(hù)站顯示對應(yīng)病人的床號，房號，同時(shí)病人所在的病房，病床指示燈亮3、有多個(gè)病人呼叫時(shí)，護(hù)士處理過程中指示燈的變化情況一房一床，二房三床，三房四床病人呼叫幫助護(hù)士處理完三房四床的指示結(jié)果護(hù)士處理二房三床的指示結(jié)果護(hù)士處理完一房一床的指示結(jié)果護(hù)士幫助完病人之后復(fù)位護(hù)士站內(nèi)的復(fù)位按鈕的指示結(jié)果通過對任務(wù)書的解讀及程序的編寫和最后結(jié)果的仿真，能從仿真結(jié)果得到預(yù)想的結(jié)果，能基本實(shí)現(xiàn)病床呼叫的過程?？偨Y(jié)本系統(tǒng)旨在能夠?qū)崿F(xiàn)病患與醫(yī)務(wù)人員之間對于病情信息的雙向交互從而實(shí)現(xiàn)醫(yī)院病房的科學(xué)化、人性化管理。并且要清楚的是本系統(tǒng)所涉及的對象是病患，所以一切應(yīng)從病患的角度考慮充分滿足病患的需要。分析完控制對象，明白了控制要求，接下來應(yīng)對PLC的型號進(jìn)展選擇。PLC分為整體式與模塊式2種構(gòu)造。整體式〔又稱箱體式〕構(gòu)造的PLC由中央處理器〔CPU〕、存儲器、輸入/輸出〔I/O〕單元、電源電路和通信端口等組成，并將這些組裝在同一機(jī)體內(nèi)。這種構(gòu)造的特點(diǎn)是構(gòu)造簡單、體積小、價(jià)格低、輸入/輸出點(diǎn)數(shù)固定、實(shí)現(xiàn)的功能和控制規(guī)模固定，但靈活性較低；模塊式〔又稱組合式〕構(gòu)造的PLC是將中央處理器〔CPU〕、存儲器、輸入/輸出〔I/O〕單元、電源電路和通信端口等分別做成相應(yīng)的模塊，應(yīng)用時(shí)將這些模塊根據(jù)控制要求插在機(jī)架上，各模塊間通過機(jī)架上的總線互相聯(lián)系。其中PLC的CPU和存儲器設(shè)計(jì)在一個(gè)模塊上，有時(shí)把電源也放在這一模塊上，該模塊在總線上的安裝位置一般是固定的。模塊式的PLC安裝完成后，需進(jìn)展登記，以便PLC對安裝在總線上的各模塊進(jìn)展地址確認(rèn)。模塊式的特點(diǎn)是系統(tǒng)構(gòu)成的靈活性高?？梢詷?gòu)成不同控制規(guī)模和功能的PLC。根據(jù)控制要求和使用的實(shí)際條件進(jìn)展主程序的編寫，之后就是編寫遠(yuǎn)程I/O程序。這段程序用來進(jìn)展模擬屏上顯示設(shè)備的運(yùn)行情況和模擬數(shù)據(jù)采集等功能。謝辭本文是在張靜教師的悉心指導(dǎo)下完成的。教師為論文課題的研究提出了許多指導(dǎo)性的意見，為論文的撰寫、修改提供了許多具體的指導(dǎo)和幫助。張教師的嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)、不斷探索的科研作風(fēng)，敏銳深邃的學(xué)術(shù)洞察力，孜孜不倦的敬業(yè)精神，給我留下了深刻的印象，使我受益良多。在本文完畢之際，特向我親愛的導(dǎo)師張教師致以最崇高的敬禮和深深的感謝！經(jīng)過近段的努力，我順利的完成了我的畢業(yè)設(shè)計(jì)。這份畢業(yè)設(shè)計(jì)既是對過去三年所學(xué)知識的總結(jié)，又是對自己知識的提高的良機(jī)。實(shí)踐是最好的教師。通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，一方面可以發(fā)現(xiàn)自己的缺乏，糾正學(xué)習(xí)中的錯(cuò)誤；另一方面又可以積累豐富的知識，吸取別人好的方法和經(jīng)歷，增強(qiáng)對復(fù)雜問題的解決能力，摸索出一套解決綜合問題的方法，為自己以后的工作和學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的根基。畢業(yè)設(shè)計(jì)中既動(dòng)腦、又動(dòng)手，是一個(gè)理論與實(shí)際結(jié)合的過程。僅僅有理論是不夠的，更重要的是實(shí)踐經(jīng)歷。對設(shè)計(jì)方案的優(yōu)越化，也需要我們綜合各方面的因素考慮，尤其是實(shí)際，最后我還想向教育我、支持我的各位教師及幫助過我的各位同學(xué)朋友表以真摯的謝意！參考文獻(xiàn)[1]張曉鋒，張靜.電氣控制與可編程控制技術(shù)及應(yīng)用.北京：國防工業(yè)出版社，2010.[2]宋伯生.PLC編程控制指南.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.[3]史國生.電氣控制與可編程控制技術(shù).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，