畢業(yè)論文-病床呼叫器的PLC控制

畢業(yè)設(shè)計PAGEPAGE3摘要信息化時代的發(fā)展，智能化的醫(yī)院建設(shè)的將目前國內(nèi)外先進的計算機技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息技術(shù)、自動化控制技術(shù)、辦公自動化技術(shù)等運用在醫(yī)院中。而目前國內(nèi)外的呼叫器系統(tǒng)都選用無線網(wǎng)絡(luò)，受到地域的限制和環(huán)境的限制。信號接收不是很好，這樣有可能病人會呼叫不到醫(yī)生，造成病人病情的惡化。無線網(wǎng)絡(luò)當(dāng)然也有它的好處，呼叫方便，在一定的地域內(nèi)可以隨時呼叫醫(yī)生，以便醫(yī)生及時到達病人身邊進行護理治療。為豐富病床呼叫系統(tǒng)的控制方式，在滿足病房與護士站實時通信時，能夠方便地了解各病房的情況，實現(xiàn)醫(yī)院對全院的病房科學(xué)化管理。采用PLC可編程控制器替代單片機作為核心控制件，設(shè)計實現(xiàn)新型PLC病床呼叫系統(tǒng)。PLC（可編程控制器）作為一種工業(yè)控制微型計算機，它是采用軟件編制程序來實現(xiàn)控制要求的。編程時要使用到各種編程元件，它們可提供無數(shù)個動合和動斷觸點。編程元件是指輸入寄存器、輸出寄存器、位存儲器、定時器、計數(shù)器、通用寄存器、數(shù)據(jù)寄存器及特殊功能存儲器等。它以其編程方便、操作簡單尤其是它的高可靠性等優(yōu)點，在工業(yè)生產(chǎn)過程中得到了廣泛的應(yīng)用。它應(yīng)用大規(guī)模集成電路，微型技術(shù)和通訊技術(shù)的發(fā)展成果，逐步形成了具有多種優(yōu)點和微型，中型，大型，超大要型等各種規(guī)格的系列產(chǎn)品，應(yīng)用于繼電器控制系統(tǒng)到監(jiān)控計算機之間的許多控制領(lǐng)域。本文采用的PLC可編程控制器構(gòu)成的病床呼叫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更簡單，更易于管理，可編程控制器病床呼叫系統(tǒng)可以及時，準(zhǔn)確的實現(xiàn)病房呼叫管理，具有良好的應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞：病床呼叫系統(tǒng)PLC病房管理目錄摘要 2第一章、設(shè)計任務(wù)及要求 4一、任務(wù)描述 4二、設(shè)計任務(wù)和要求 4第二章．緒言 4一、簡述 5二、PLC的應(yīng)用特點 61．可靠性高，抗干擾能力強 62．配套齊全，功能完善，適用性強 63．易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎 64．系統(tǒng)的設(shè)計，工作量小，維護方便，容易改造 6三．采用PLC控制的優(yōu)點 7第三章基本方案分析 7一．可編程控制器控制系統(tǒng)設(shè)計方法 7１.１PLC的編程方法 71.2經(jīng)驗法編程 8第四章病床呼叫系統(tǒng)設(shè)計方案 10一．病床呼叫器的示意圖 10二．病床呼叫的系統(tǒng)框圖 10三．呼叫控制系統(tǒng)的I/O通道分配 11四．PLC的I/O接線圖 12五．梯形圖的程序設(shè)計 13六．指令語句 14七．程序調(diào)試 17八．工作過程 17結(jié)束語 18謝辭 19參考文獻 20第一章、設(shè)計任務(wù)及要求一、任務(wù)描述在很多醫(yī)院的住院病房里，病房的每一張病床與護士站都需要隨時進行聯(lián)系，通過呼叫器可實現(xiàn)遠(yuǎn)距離呼叫，以便使病人在急需時向醫(yī)護人員發(fā)出救助信號。某住院病房有14個房間，每個房間有4張病床，每張病床配有一個呼叫按鈕。護士站安裝蜂鳴器HA和呼叫指示燈，每個呼叫指示燈對應(yīng)一個病床的呼叫按鈕。二、設(shè)計任務(wù)和要求1．當(dāng)某個病床發(fā)出救助信號（按下呼叫按鈕）后，護士站的蜂鳴器發(fā)出短促音，與呼叫信號對應(yīng)的指示燈閃爍（閃爍頻率自定）。2．當(dāng)醫(yī)護人員聽到呼叫后，可按下呼叫響應(yīng)按鈕SB0，蜂鳴器停止工作，呼叫指示燈在20s后停止顯示。3．如果同時或者在一段時間內(nèi)有多個呼叫信號，護士站的蜂鳴器仍發(fā)出短促音，與這些呼叫信號對應(yīng)的那些指示燈均閃爍，醫(yī)護人員按下呼叫響應(yīng)按鈕后，蜂鳴器停止工作，呼叫指示燈在20s后停止顯示。4．盡可能少地占用PLC的外部資源。第二章．緒言患者在住院期間，可能會在任意時間請求醫(yī)生或護士進行診斷或護理。臨床求助呼叫是傳送臨床信息的重要手段，病床呼叫系統(tǒng)是患者向值班醫(yī)生或護士發(fā)出緊急呼叫的工具，要將患者的請求快速傳送給值班醫(yī)生或護士，并在護士站的監(jiān)控中心留下準(zhǔn)確完整的記錄，是提高醫(yī)院和病房護理水平的必備設(shè)備之一。病床呼叫系統(tǒng)要求及時、準(zhǔn)確、可靠，簡便可行，利于推廣，其性能的優(yōu)劣直接關(guān)系到病員的安危，因此受到各大醫(yī)院的重視。病床呼叫器作為醫(yī)院的重要呼叫工具與醫(yī)院人員的工作和生活日益緊密聯(lián)系。PLC作為新一代工業(yè)控制器，以其高可靠性和技術(shù)先進性，在許多領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用，從而使病床呼叫器由傳統(tǒng)的控制方式發(fā)展為計算機控制的一個重要方向，成為當(dāng)前醫(yī)院控制和技術(shù)改造的熱點之一。本研究從可編程控制器PLC的應(yīng)用出發(fā)，提出一種以PLC為核心的病床呼叫系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用PLC特殊的I/O接口，使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加簡單，充分展示了它的特色和應(yīng)用前景。該系統(tǒng)具有呼叫、燈光報警、振鈴、顯示排隊、優(yōu)先權(quán)設(shè)定等功能，可滿足醫(yī)院對病房管理和護理的要求。該系統(tǒng)還可以通過計算機將全院各病房區(qū)呼叫子系統(tǒng)連接一起，夠成病房監(jiān)護管理中心，使病區(qū)管理更趨規(guī)范和合理。一、簡述多年來，可編程控制器（以下簡稱PLC）從其產(chǎn)生到現(xiàn)在，實現(xiàn)了接線邏輯到存儲邏輯的飛躍；其功能從弱到強，實現(xiàn)了邏輯控制到數(shù)字控制的進步；其應(yīng)用領(lǐng)域從小到大，實現(xiàn)了單體設(shè)備簡單控制到勝任運動控制、過程控制及集散控制等各種任務(wù)的跨越。今天的PLC在處理模擬量、數(shù)字運算、人機接口和網(wǎng)絡(luò)的各方面能力都已大幅提高，成為工業(yè)控制領(lǐng)域的主流控制設(shè)備，在各行各業(yè)發(fā)揮著越來越大的作用。病床呼叫系統(tǒng)是患者向值班醫(yī)生或護士發(fā)出緊急呼叫的工具，要將患者的請求快速傳送給值班醫(yī)生或護士，并在護士站的監(jiān)控中心留下準(zhǔn)確完整的記錄，是提高醫(yī)院和病房護理水平的必備設(shè)備之一。二、PLC的應(yīng)用特點1．可靠性高，抗干擾能力強高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。使用PLC構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關(guān)接點已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC帶有硬件故障自我檢測功能，出現(xiàn)故障時可及時發(fā)出警報信息。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除PLC以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護。這樣，整個系統(tǒng)將極高的可靠性。2．配套齊全，功能完善，適用性強PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品，可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功能以外，PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。多種多樣的功能單元大量涌現(xiàn)，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNC等各種工業(yè)控制中。加上PLC通信能力的增強及人機界面技術(shù)的發(fā)展，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。3．易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎PLC是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，為不熟悉電子電路、不懂計算機原理和匯編語言的人從事工業(yè)控制打開了方便之門。4．系統(tǒng)的設(shè)計，工作量小，維護方便，容易改造PLC用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計及建造的周期大為縮短，同時日常維護也變得容易起來，更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序而改變生產(chǎn)過程成為可能。這特別適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合。三．采用PLC控制的優(yōu)點(1)在采用PLC控制，主要是用軟件實現(xiàn)對其運行的自動控制，可靠性大大提高。

(2)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，外部線路簡化。

(3)PLC可實現(xiàn)各種復(fù)雜的控制系統(tǒng)，方便地增加或改變控制功能。(4)PLC可進行故障自動檢測與報警顯示，提高運行安全性，并便于檢修。

(5)用于群控調(diào)配和管理，并提高病床呼叫運行效率。

(6)更改控制方案時不需改動硬件接線。第三章基本方案分析一．可編程控制器控制系統(tǒng)設(shè)計方法１、PLC的編程方法1．1圖解法編程圖解法是靠畫圖進行PLC程序設(shè)計。常見的主要有梯形圖法、邏輯流程圖法、時序流程圖法和步進順控法。(1)梯形圖法：梯形圖法是用梯形圖語言去編制PLC程序。這是一種模仿繼電器控制系統(tǒng)的編程方法。其圖形甚至元件名稱都與繼電器控制電路十分相近。這種方法很容易地就可以把原繼電器控制電路移植成PLC的梯形圖語言。這對于熟悉繼電器控制的人來說，是最方便的一種編程方法。(2)邏輯流程圖法：邏輯流程圖法是用邏輯框圖表示PLC程序的執(zhí)行過程，反應(yīng)輸入與輸出的關(guān)系。邏輯流程圖法是把系統(tǒng)的工藝流程，用邏輯框圖表示出來形成系統(tǒng)的邏輯流程圖。這種方法編制的PLC控制程序邏輯思路清晰、輸入與輸出的因果關(guān)系及聯(lián)鎖條件明確。邏輯流程圖會使整個程序脈絡(luò)清楚，便于分析控制程序，便于查找故障點，便于調(diào)試程序和維修程序。有時對一個復(fù)雜的程序，直接用語句表和用梯形圖編程可能覺得難以下手，則可以先畫出邏輯流程圖，再為邏輯流程圖的各個部分用語句表和梯形圖編制PLC應(yīng)用程序。(3)時序流程圖法：時序流程圖法使首先畫出控制系統(tǒng)的時序圖（即到某一個時間應(yīng)該進行哪項控制的控制時序圖），再根據(jù)時序關(guān)系畫出對應(yīng)的控制任務(wù)的程序框圖，最后把程序框圖寫成PLC程序。時序流程圖法很適合于以時間為基準(zhǔn)的控制系統(tǒng)的編程方法。(4)步進順控法：步進順控法是在順控指令的配合下設(shè)計復(fù)雜的控制程序。一般比較復(fù)雜的程序，都可以分成若干個功能比較簡單的程序段，一個程序段可以看成整個控制過程中的一步。從整個角度去看，一個復(fù)雜系統(tǒng)的控制過程是由這樣若干個步組成的。系統(tǒng)控制的任務(wù)實際上可以認(rèn)為在不同時刻或者在不同進程中去完成對各個步的控制。為此，不少PLC生產(chǎn)廠家在自己的PLC中增加了步進順控指令。在畫完各個步進的狀態(tài)流程圖之后，可以利用步進順控指令方便地編寫控制程序。1.2經(jīng)驗法編程經(jīng)驗法是運用自己的或別人的經(jīng)驗進行設(shè)計。多數(shù)是設(shè)計前先選擇與自己工藝要求相近的程序，把這些程序看成是自己的“試驗程序”。結(jié)合自己工程的情況，對這些“試驗程序”逐一修改，使之適合自己的工程要求。這里所說的經(jīng)驗，有的是來自自己的經(jīng)驗總結(jié)，有的可能是別人的設(shè)計經(jīng)驗，就需要日積月累，善于總結(jié)。2.2病床呼叫器控制系統(tǒng)設(shè)計流程圖在系統(tǒng)設(shè)計之前,我們對系統(tǒng)的控制流程與設(shè)計的步驟做一個思想的統(tǒng)籌,以下是我們的設(shè)計一個病床呼叫器控制系統(tǒng)的流程圖。開始開始 分析控制要求分析控制要求確定用戶I/O設(shè)備確定用戶I/O設(shè)備PLC硬件系統(tǒng)配置配PLC硬件系統(tǒng)配置配分配I/O點分配I/O點繪制流程表繪制流程表設(shè)計梯形圖設(shè)計梯形圖修改程序修改程序程序輸入PLC程序輸入PLC軟件測試軟件測試滿足要求？滿足要求？整體測試整體測試滿足要求?滿足要求?交付使用交付使用圖2-1病床呼叫器控制流程圖第四章病床呼叫系統(tǒng)設(shè)計方案一．病床呼叫器的示意圖PLC病房通道病房號顯示呼叫次數(shù)統(tǒng)計顯示病床指示燈PLC病房通道病房號顯示呼叫次數(shù)統(tǒng)計顯示病床指示燈護士站病床號指示燈護士站病床報警指示燈手柄按鈕指示燈護士站病床號顯示呼叫源從機醫(yī)護人員響應(yīng)按鈕復(fù)位按鈕 三．呼叫控制系統(tǒng)的I/O通道分配類別元件端子號作用輸入SB00000一號病房一號床的置位按鈕SB10001一號病房一號床的復(fù)位按鈕SB20002一號病房二號床的置位按鈕SB30003一號病房二號床的復(fù)位按鈕SB40004醫(yī)護室一號病房一號床的復(fù)位按鈕SB50005醫(yī)護室一號病房二號床的復(fù)位按鈕SB60006二號病房一號床的置位按鈕SB70007二號病房一號床的復(fù)位按鈕SB80008二號病房二號床的置位按鈕SB90009二號病房二號床的復(fù)位按鈕SB100010醫(yī)護室二號病房一號床的復(fù)位按鈕SB110011醫(yī)護室二號病房二號床的復(fù)位按鈕SB120012三號病房一號床的置位按鈕SB130013三號病房一號床的復(fù)位按鈕SB140014三號病房二號床的置位按鈕SB150015三號病房二號床的復(fù)位按鈕SB160016醫(yī)護室三號病房一號床的復(fù)位按鈕SB170017醫(yī)護室三號病房二號床的復(fù)位按鈕輸出HL01000一號病房一號床的指示燈HL11001一號病房二號床的指示燈HL21002一號病房的指示燈HL31003醫(yī)護室一號病房一號床的指示燈HL41004醫(yī)護室一號病房二號床的指示燈HL51005二號病房一號床的指示燈HL61006二號病房二號床的指示燈HL71007二號病房的指示燈HL81008醫(yī)護室二號病房一號床的指示燈HL91009醫(yī)護室二號病房二號床的指示燈HL101010三號病房一號床的指示燈HL111011三號病房二號床的指示燈HL121012三號病房的指示燈HL131013醫(yī)護室三號病房一號床的指示燈HL141014醫(yī)護室三號病房二號床的指示燈HL151015蜂鳴器四．PLC的I/O接線圖五．梯形圖的程序設(shè)計六．指令語句表1LD00002OR1000`3ANDNOT00014OUT10005TIM000#00206LD00027OR10018ANDNOT00039OUT100110TIM001#002011LD100012OR100113LDNOTTIM00014ANDNOTTIM00115ORNOTTIM00616ANDLD17OUT100218LD100019ANDNOT000420LDNOTTIM00021ORNOTTIM00622ANDLD23OUT100424LD000625OR100526ANDNOT000727OUT100528TIM002#002029LD000830OR100631ANDNOT000932OUT100633TIM003#002034LD100535OR100636LDNOTTIM00237ANDNOTTIM00338ORNOTTIM00639ANDLD40OUT100741LD100542ANDNOT001043LDNOTTIM00244ORNOTTIM00645ANDLD46OUT100847LD100648ANDNOT001149LDNOTTIM00350ORNOTTIM00651ANDLD52OUT100953LD001254OR101055ANDNOT001356OUT101057TIM004#002058LD001459OR101160ANDNOT001561OUT101162TIM005#002063LD101064OR101165LDNOTTIM00466ANDNOTTIM00567ORNOTTIM00668OUT101269LD101070ANDNOT001671LDNOTTIM00472ORNOTTIM00673ANDLA74OUT101375LD101176ANDNOT001777LDNOTTIM00578ORNOTTIM00679ANDLD80OUT101481LD100082OR100183OR100584OR100685OR101086OR101187ANDNOTTIM00688OUT101589TIM006#0200七．程序調(diào)試先將程序輸入試驗機，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。將一根活動端與00000短接，觀察到所對應(yīng)的HL燈亮，然后將活動端與00001接通。八．工作過程當(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線圈就會得電，它的常開觸點就會閉合，即1