課設病床呼叫系統(tǒng)

電氣控制技術課程設計闡明書病床呼喊系統(tǒng)院、部：電氣與信息工程學院學生姓名：xxx指導教師：xxx職稱高級講師專業(yè)：電氣工程及其自動化班級：1502班學號：完畢時間：6月2日xxx課程設計（論文）課題任務書學院：電氣與信息工程學院專業(yè)：電氣工程及其自動化指導教師xxx學生姓名xxx課題名稱病床呼喊系統(tǒng)內(nèi)容及任務學生根據(jù)控制規(guī)定，明確設計任務，擬定設計方案與進度計劃，運用所學的理論知識，進行病床呼喊系統(tǒng)運行原理設計、硬件系統(tǒng)設計、軟件系統(tǒng)設計、創(chuàng)新設計，提高理論知識工程應用能力、系統(tǒng)調(diào)試能力、分析問題與解決問題的能力。重要內(nèi)容涉及：1．根據(jù)控制規(guī)定設計程序及必要的硬件系統(tǒng)。2．PLC選擇及I/O及其它PLC元器件分派。3．選擇電器元件，編制元件目錄表。4．繪制梯形圖。5.進行系統(tǒng)調(diào)試，實現(xiàn)病床呼喊系統(tǒng)的控制規(guī)定。6．編寫設計闡明書及設計小結。7．用計算機繪制主電路圖、PLC控制電路圖、電器元件布置圖。擬達成的規(guī)定或技術指標1．共有3個病房，每間病房4個床位。每一病床床頭都有緊急呼喊按鈕及重置按鈕，以利病人不適時緊急呼喊。2．設每一層樓有一護士站，每一護士站都有該層樓病人緊急呼喊與解決完畢的重置按鈕。3．每一病床床頭都有一緊急批示燈，一旦病人按下緊急呼喊按鈕且未在5s內(nèi)按下重置按鈕時，該病床床頭緊急批示燈動作且病房門口緊急批示燈閃爍，同時同樓層的護士站顯示病房緊急呼喊并閃爍批示燈。4．在護士站的病房緊急呼喊中心，每一病房都有編號，用批示燈顯示哪一病房先按下病人緊急呼喊按鈕，并要含有優(yōu)先級鑒別的能力。5．一旦護士看見護士站緊急呼喊閃爍燈后，須先按下護士解決按鈕以取消閃爍狀況，再依病房緊急呼喊次序解決病房緊急事故，若事故解決妥當后，病房緊急閃爍批示燈和病床上的緊急批示燈方可被重置。進度安排起止日期工作內(nèi)容備注.5.8~.5.9.5.10~.5.22.5.23~.6.1.6.2.6.5查找并準備資料擬定設計方案及程序設計繪制PLC接線圖等有關圖紙及程序測試及調(diào)試完畢設計報告整頓設計報告及資料重要參考資料[1]齊占慶等．電氣控制技術[M]．機械工業(yè)出版社，．[2]余雷聲等．電氣控制與PLC應用[M]．機械工業(yè)出版社，．[3]李偉．當代電氣控制及PLC應用技術[M]．北京航空航天大學出版社，．[4]石玉潔．PLC應用開發(fā)技術與工程實踐[D]．人民郵電出版社，．[5]高鐘毓．機電控制工程[M].清華大學出版社，．教研室意見年月日

摘要信息化時代的發(fā)展，智能化的醫(yī)院建設的將現(xiàn)在國內(nèi)外先進的計算機技術、通信技術、網(wǎng)絡技術、信息技術、自動化控制技術、辦公自動化技術等運用在醫(yī)院中。而現(xiàn)在國內(nèi)外的呼喊器系統(tǒng)都選用無線網(wǎng)絡，受到地區(qū)的限制和環(huán)境的限制。信號接受不是較好，這樣有可能病人會呼喊不到醫(yī)生，造成病人病情的惡化。無線網(wǎng)絡固然也有它的好處，呼喊方便，在一定的地區(qū)內(nèi)能夠隨時呼喊醫(yī)生，方便醫(yī)生及時達成病人身邊進行護理治療。為豐富病床呼喊系統(tǒng)的控制方式，在滿足病房與護士站實時通信時，能夠方便地理解各病房的狀況，實現(xiàn)醫(yī)院對全院的病房科學化管理。采用PLC可編程控制器替代單片機作為核心控制件，設計實現(xiàn)新型PLC病床呼喊系統(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)控制規(guī)定的。編程時要使用到多個編程元件，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)寄存器及特殊功效存儲器等。它以其編程方便、操作簡樸特別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用。它應用大規(guī)模集成電路，微型技術和通訊技術的發(fā)展成果，逐步形成了含有多個優(yōu)點和微型，中型，大型，超大要型等多個規(guī)格的系列產(chǎn)品，應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域。本文采用的PLC可編程控制器構成的病床呼喊系統(tǒng)構造更簡樸，更易于管理，可編程控制器病床呼喊系統(tǒng)能夠及時，精確的實現(xiàn)病房呼喊管理，含有良好的應用前景。核心詞：病床呼喊系統(tǒng)；PLC；病房管理

ABSTRACTThedevelopmentoftheinformationage,theintelligenthospitalconstructionathomeandabroadandwilladvancedcomputertechnology,communicationtechnology,networktechnology,informationtechnology,automationcontroltechnology,officeautomationtechnologyusedinthehospital.Athomeandabroadandthepagersystemchoosesthewirelessnetwork,istherestrictionandregionalenvironmentalrestrictions.Receivingsignalisnotverygood,socouldthepatienthavewillnotcallthedoctor,causingthedeteriorationofthepatient'scondition.Thewirelessnetworkofcoursealsohavethegoodthingaboutit,callconvenience,inacertainregioncanalwayscallthedoctor,sothatthedoctorarrivedintimearoundthepatientcaretreatment.Inordertoenrichthesickbedcallsystemcontrolmode,andtomeetwardandthenursestationreal-timecommunication,canbeeasilyunderstandeachward,realizethehospitalwardsoftheinstitutionofscientificmanagement.AdoptingPLCprogrammablecontrollerreplacesinglechipmicrocomputerasthecorecontrolparts,designedandimplementednewPLCsickbedcallsystem.PLC(programmablecontroller)asakindofindustrialcontrolmicrocomputer,tousetoallkindsofprogrammingcomponents,theycanprovidecountlessmovecloseandmoveoffthecontacts.Withitsprogrammingconvenient,simpleoperationespeciallyitshighreliabilityandotheradvantages,industrialproductionprocessinawiderange.Itapplicationlarge-scaleintegratedcircuits,microtechnologyandcommunicationtechnologydevelopmentachievements,usedintherelaycontrolsystemtocontrolmanyofthecontrolareabetweencomputers.ThisarticleUSESthePLCprogrammablecontrollerinthecompositionofthesickbedcallsystemstructureismoresimple,moreeasiertomanage,programmablecontrollersickbedcallsystemcantimely,accuraterealizationwardcallmanagement,ithasagoodapplicationprospect.Keywordssickbedcallsystem；plc;wardsmanagement目錄TOC\o"1-2"\h\u257441緒論 1421.1課題的背景及意義 1421.2課程設計的目的 178061.3課程設計內(nèi)容 2108892系統(tǒng)總體方案設計 3151982.1PLC介紹及工作原理 3291822.2設計方案闡明 494602.3病床呼喊系統(tǒng)的構成及工作方式 443582.4I/O分派表 5249932.5系統(tǒng)接線圖設計 616133控制系統(tǒng)的設計 756303.1控制程序流程圖設計 7271983.2病床呼喊系統(tǒng)時序圖 8118293.3程序設計（如圖） 9253.4總體PLC控制程序 10207993.5創(chuàng)新設計內(nèi)容 12293754程序調(diào)試與仿真 13180184.1調(diào)試 13105154.2仿真 13118155結束語 16參考文獻1449 1716470致謝 1811363附錄一 1913552附錄二 201緒論1.1課題的背景及意義信息化時代的發(fā)展，智能化的醫(yī)院建設的將現(xiàn)在國內(nèi)外先進的計算機技術、通信技術、網(wǎng)絡技術、信息技術、自動化控制技術、辦公自動化技術等運用在醫(yī)院中。而現(xiàn)在國內(nèi)外的呼喊器系統(tǒng)都選用無線網(wǎng)絡，受到地區(qū)的限制和環(huán)境的限制。信號接受不是較好，這樣有可能病人會呼喊不到醫(yī)生，造成病人病情的惡化。無線網(wǎng)絡固然也有它的好處，呼喊方便，在一定的地區(qū)內(nèi)能夠隨時呼喊醫(yī)生，方便醫(yī)生及時達成病人身邊進行護理治療。為豐富病床呼喊系統(tǒng)的控制方式，在滿足病房與護士站實時通信時，能夠方便地理解各病房的狀況，實現(xiàn)醫(yī)院對全院的病房科學化管理。采用PLC可編程控制器替代單片機作為核心控制件，設計實現(xiàn)新型PLC病床呼喊系統(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)控制規(guī)定的。編程時要使用到多個編程元件，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)寄存器及特殊功效存儲器等。它以其編程方便、操作簡樸特別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用。它應用大規(guī)模集成電路，微型技術和通訊技術的發(fā)展成果，逐步形成了含有多個優(yōu)點和微型，中型，大型，超大要型等多個規(guī)格的系列產(chǎn)品，應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域。1.2課程設計的目的本課程設計重要用于醫(yī)院病務區(qū)的病人有緊急或自己不方便的事件時呼喊護士站謀求協(xié)助，護士根據(jù)站內(nèi)批示燈獲取求助信息的來源，并能及時的給其提供協(xié)助。護士在站內(nèi)發(fā)現(xiàn)信號時及時將站內(nèi)燈復位，在解決完后再在病床前的開關將病床及病房的燈復位。1.3課程設計內(nèi)容1)共有3個病房，每間病房4個床位。每一病床床頭都有緊急呼喊按鈕及重置按鈕，以利病人不適時緊急呼喊；2)設每一層樓有一護士站，每一護士站都有該層樓病人緊急呼喊與解決完畢的重置按鈕；3)每一病床床頭都有一緊急批示燈，一旦病人按下緊急呼喊按鈕且未在5s內(nèi)按下重置按鈕時，該病床床頭緊急批示燈動作且病房門口緊急批示燈閃爍，同時同樓層的護士站顯示病房緊急呼喊并閃爍批示燈；4)在護士站的病房緊急呼喊中心，每一病房都有編號，用批示燈顯示哪一病房先按下病人緊急呼喊按鈕，并要含有優(yōu)先級鑒別的能力；5)一旦護士看見護士站緊急呼喊閃爍燈后，須先按下護士解決按鈕以取消閃爍狀況，再依病房緊急呼喊次序解決病房緊急事故，若事故解決妥當后，病房緊急閃爍批示燈和病床上的緊急批示燈方可被重置。1.4設計任務學生根據(jù)控制規(guī)定，明確設計任務，擬定設計方案與進度計劃，運用所學的理論知識，進行病床呼喊系統(tǒng)運行原理設計、硬件系統(tǒng)設計、軟件系統(tǒng)設計、創(chuàng)新設計，提高理論知識工程應用能力、系統(tǒng)調(diào)試能力、分析問題與解決問題的能力。重要內(nèi)容涉及：（1）設計出硬件系統(tǒng)的構造圖、接線圖、時序圖等；（2）運用功效指令進行PLC控制程序設計；（3）程序構造與控制功效自行創(chuàng)新設計；（4）進行系統(tǒng)調(diào)試，實現(xiàn)病床呼喊系統(tǒng)的控制規(guī)定。

2系統(tǒng)總體方案設計2.1PLC介紹及工作原理通信通信接口系統(tǒng)程序顧客程序存儲器顧客數(shù)據(jù)微解決器CPU電源部件輸出單元輸入單元I/O擴展接口編程網(wǎng)絡333絡絡編程I/O擴展單元驅(qū)動被控對象設備信號網(wǎng)絡網(wǎng)絡圖1PLC構造框圖PLC是一種以微解決器為核心的數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)裝置，專為在工業(yè)現(xiàn)場應用而設計，它采用可編程序的存儲器，用以在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、次序控制、定時/計數(shù)和算術運算等操作指令，并通過數(shù)字式或模擬式的輸入、輸出接口，控制多個類型的機械或生產(chǎn)過程。PLC是微機技術與傳統(tǒng)的繼電接觸控制技術相結合的產(chǎn)物，它克服了繼電接觸控制系統(tǒng)中的機械觸點的接線復雜、可靠性低、功耗高、通用性和靈活性差的缺點，充足運用了微解決器的優(yōu)點，又照顧到現(xiàn)場電氣操作維修人員的技能與習慣，采用了一套以繼電器梯形圖為基礎的簡樸指令形式，使顧客程序編制題簡形象、直觀、方便易學；調(diào)試與查錯也都很方便。2.2設計方案闡明（1）設計原則①最大程度的滿足機械電氣設備或生產(chǎn)過程的控制規(guī)定；②在滿足控制規(guī)定的狀況下，力求使控制系統(tǒng)簡樸、經(jīng)濟；③確保控制系統(tǒng)的安全可靠；④考慮到實際狀況和工藝的改善，在選擇PLC容量時，應當留有余地。（2）設計內(nèi)容①擬定控制系統(tǒng)設計的技術規(guī)定；②選擇電氣傳動形式等執(zhí)行元件；③選定PLC型號；④編制PLC的輸入/輸出端子接線圖；⑤根據(jù)系統(tǒng)設計的規(guī)定編寫軟件規(guī)格闡明書，然后在用對應的編程語言進行程序設計。（3）設計環(huán)節(jié)①進一步理解和分析被控制對象的工藝條件及控制規(guī)定；②選擇適合的的PLC類型；③分派I/O點；④設計控制系統(tǒng)梯形圖；⑤輸入并調(diào)試程序。2.3病床呼喊系統(tǒng)的構成及工作方式共有3個病房，每間病房4個床位。每一病床床頭都有緊急呼喊按鈕及重置按鈕，以利病人不適時緊急呼喊。設每一層樓有一護士站，每一護士站都有該層樓病人緊急呼喊與解決完畢的重置按鈕。每一病床床頭都有一緊急批示燈，一旦病人按下緊急呼喊按鈕且未在5s內(nèi)按下重置按鈕時，該病床床頭緊急批示燈動作且病房門口緊急批示燈閃爍，同時同樓層的護士站顯示病房緊急呼喊并閃爍批示燈。在護士站的病房緊急呼喊中心，每一病房都有編號，用批示燈顯示哪一病房先按下病人緊急呼喊按鈕，并要含有優(yōu)先級鑒別的能力。一旦護士看見護士站緊急呼喊閃爍燈后，須先按下護士解決按鈕以取消閃爍狀況，再依病房緊急呼喊次序解決病房緊急事故，若事故解決妥當后，病房緊急閃爍批示燈和病床上的緊急批示燈被重置。出現(xiàn)對應的聲、光報警批示，方便提示醫(yī)護人員盡快趕到現(xiàn)場。2.4I/O分派表表1輸入端I/O分派表名稱輸入變量PLC對應輸入1房1-4床緊急按鈕K0-K3 X0000-X00032房1-4床緊急按鈕 K4-K7 X0004-X00073房1-4床緊急按鈕 K8-K11 X0010-X00131房1-4床重置按鈕 K12-K15 X0014-X00172房1-4床重置按鈕 K16-K19 X0020-X00233房1-4床重置按鈕 K20-K23 X0024-X0027護士站1房1-4床取消緊急呼喊及閃燈按鈕 K24 X0030護士站2房1-4床取消緊急呼喊及閃燈按鈕 K25 X0031護士站3房1-4床取消緊急呼喊及閃燈按鈕 K26 X0032表2輸出端I/O分派表名稱輸入變量PLC對應輸出護士站顯示1房閃燈LD0 Y0001護士站顯示2房閃燈LD1 Y0002護士站顯示3房閃燈 LD2 Y0003護士站顯示1房響鈴P1 Y0004護士站顯示2房響鈴P2 Y0005護士站顯示3房響鈴 P3 Y00061房1-4床燈亮 LD3-LD6 Y0010-Y00132房1-4床燈亮 LD7-LD10 Y0014-Y00173房1-4床燈亮 LA11-LD4 Y0020-Y00231房燈閃 LD15 Y00242房燈閃 LD16 Y00253房燈閃 LD17 Y0026

2.5系統(tǒng)接線圖設計圖2PLC電器接線圖3控制系統(tǒng)的設計3.1控制程序流程圖設計圖3控制程序流程圖3.2病床呼喊系統(tǒng)時序圖以1床病人為例：病人5秒中未按下重置按鈕：圖4病人5秒中未按下重置按鈕時病床呼喊系統(tǒng)時序圖病人5秒鐘內(nèi)按下重置按鈕圖5病人5秒鐘內(nèi)按下重置按鈕時病床呼喊系統(tǒng)時序圖3.3程序設計以病房為例：當1~4號床按下呼喊按鈕時，護士房中的一號房批示燈亮起，對應的計時器（T0~T3）記時，計時5秒內(nèi)按下對應重啟按鈕（X14~X17）計時停止，計時5秒對應床位燈與病房門口批示燈亮起。護士按下重啟按鈕，護士房批示燈熄滅同時計時器T30計時開始，計時20秒后斷開床位與病房門口的批示燈，系統(tǒng)恢復原始狀態(tài)。3.4總體PLC控制程序3.5創(chuàng)新設計內(nèi)容本設計加入了下列兩項創(chuàng)新內(nèi)容：（1）此設計中在護士房中加入了三個電鈴，在病人按下緊急呼喊按鈕時，護士房中的對應三個病房的對應電鈴會響起，提示值班護士有人按下緊急呼喊按鈕，從而避免值班護士未注意亮燈狀況而引發(fā)的意外事故。（2）此設計中還加入了延時熄滅病房門口的批示燈的延時設計，當病人按下緊急呼喊按鈕后，5秒內(nèi)沒按下重置按鈕時，該病房門口的批示燈亮起，護士房中的護士按下該病房的重置按鈕后，該病房門口的批示燈不會立刻熄滅，它會延時20秒后再熄滅，在此期間該批示燈可覺得到來的護士及醫(yī)生批示按下緊急呼喊按鈕的病人所在的病房。4程序調(diào)試與仿真4.1調(diào)試先將程序輸入實驗機，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，我們最慣用的是輸入短接法調(diào)試。用輸入短接法調(diào)試程序用一根導線將電”+”和PLC輸入端的COM端短接；另用一根導線的一端接電源“-”,另一端做活動端。將一根活動端與00000短接，觀察到所對應的HL燈亮，然后將活動端與00001接通。4.2仿真程序測試是檢查所設計的程序與否達成了設計的規(guī)定。測試成果：以1號病房1號床為例闡明當1號床病人按下呼喊按鍵5S內(nèi)沒有按下1號房1號床的復位按鍵時，按下呼喊按鍵時，護士站中的1號病房所對應的燈亮起同時所對應的電鈴響起，提示護士病人呼喊，5S后1號病房1號床的床頭燈亮起，同時1號病房房門燈亮起，提示護士與醫(yī)生呼喊病人所在的位置。當護士在護士站按下對應的復位按鈕時，護士站亮起的燈與響起的鈴聲關閉，同時1號病房1號床的床頭燈熄滅，提示病人護士已接受到呼喊，此時1號病房房門燈繼續(xù)亮20S，方便為護士與醫(yī)生指明呼喊病房，20S后此燈自動熄滅，程序結束。當1號床病人按下呼喊按鍵5S內(nèi)按下1號房1號床的復位按鍵時，按下呼喊按鍵時，護士站中的1號病房所對應的燈亮起同時所對應的電鈴響起，提示護士病人呼喊，在5S內(nèi)病人按下復位按鍵時，護士站亮起的燈與響起的鈴聲關閉，提示護士本次呼喊屬于誤按。在這種狀況下，1號病房1號床的床頭燈與1號病房房門燈均都不亮，程序結束。3.其它病床與其它病房的病床同1號病房1號床狀況相似。仿真圖以下：

當1號病房1號床呼喊時