毕业设计（论文）-病床呼叫器的PLC控制.doc

毕业设计摘 要信息化时代的发展，智能化的医院建设的将目前国内外先进的计算机技术、通信技术、网络技术、信息技术、自动化控制技术、办公自动化技术等运用在医院中。而目前国内外的呼叫器系统都选用无线网络，受到地域的限制和环境的限制。信号接收不是很好，这样有可能病人会呼叫不到医生，造成病人病情的恶化。无线网络当然也有它的好处，呼叫方便，在一定的地域内可以随时呼叫医生，以便医生及时到达病人身边进行护理治疗。为丰富病床呼叫系统的控制方式，在满足病房与护士站实时通信时，能够方便地了解各病房的情况，实现医院对全院的病房科学化管理。采用PLC可编程控制器替代单片机作为核心控制件，设计实现新型PLC病床呼叫系统。PLC（可编程控制器）作为一种工业控制微型计算机，它是采用软件编制程序来实现控制要求的。编程时要使用到各种编程元件，它们可提供无数个动合和动断触点。编程元件是指输入寄存器、输出寄存器、位存储器、定时器、计数器、通用寄存器、数据寄存器及特殊功能存储器等。它以其编程方便、操作简单尤其是它的高可靠性等优点，在工业生产过程中得到了广泛的应用。它应用大规模集成电路，微型技术和通讯技术的发展成果，逐步形成了具有多种优点和微型，中型，大型，超大要型等各种规格的系列产品，应用于继电器控制系统到监控计算机之间的许多控制领域。本文采用的PLC可编程控制器构成的病床呼叫系统结构更简单，更易于管理，可编程控制器病床呼叫系统可以及时，准确的实现病房呼叫管理，具有良好的应用前景。关键词：病床呼叫系统 PLC 病房管理目录摘 要0第一章、设计任务及要求2一、任务描述2二、设计任务和要求2第二章绪言2一、简述3二、PLC的应用特点41可靠性高，抗干扰能力强42配套齐全，功能完善，适用性强43易学易用，深受工程技术人员欢迎44系统的设计，工作量小，维护方便，容易改造4三采用PLC控制的优点5第三章 基本方案分析5一可编程控制器控制系统设计方法5.PLC的编程方法51. 2经验法编程6第四章 病床呼叫系统设计方案8一病床呼叫器的示意图8二病床呼叫的系统框图8三呼叫控制系统的I/O通道分配9四 PLC的I/O接线图10五梯形图的程序设计错误！未定义书签。六指令语句12七程序调试15八工作过程15结束语16谢 辞17参考文献18第一章、设计任务及要求一、任务描述 在很多医院的住院病房里，病房的每一张病床与护士站都需要随时进行联系，通过呼叫器可实现远距离呼叫，以便使病人在急需时向医护人员发出救助信号。 某住院病房有4个房间，每个房间有2张病床，每张病床配有一个呼叫按钮。护士站安装蜂鸣器HA和呼叫指示灯，每个呼叫指示灯对应一个病床的呼叫按钮。二、设计任务和要求1 当某个病床发出救助信号（按下呼叫按钮）后，护士站的蜂鸣器发出短促音，与呼叫信号对应的指示灯闪烁（闪烁频率自定）。 2当医护人员听到呼叫后，可按下呼叫响应按钮SB0，蜂鸣器停止工作，呼叫指示灯在10s后停止显示。 3如果同时或者在一段时间内有多个呼叫信号，护士站的蜂鸣器仍发出短促音，与这些呼叫信号对应的那些指示灯均闪烁，医护人员按下呼叫响应按钮后，蜂鸣器停止工作，呼叫指示灯在10s后停止显示。 4尽可能少地占用PLC的外部资源。第二章绪言患者在住院期间，可能会在任意时间请求医生或护士进行诊断或护理。临床求助呼叫是传送临床信息的重要手段，病床呼叫系统是患者向值班医生或护士发出紧急呼叫的工具，要将患者的请求快速传送给值班医生或护士，并在护士站的监控中心留下准确完整的记录，是提高医院和病房护理水平的必备设备之一。病床呼叫系统要求及时、准确、可靠，简便可行，利于推广，其性能的优劣直接关系到病员的安危，因此受到各大医院的重视。病床呼叫器作为医院的重要呼叫工具与医院人员的工作和生活日益紧密联系。PLC作为新一代工业控制器，以其高可靠性和技术先进性，在许多领域中得到广泛应用，从而使病床呼叫器由传统的控制方式发展为计算机控制的一个重要方向，成为当前医院控制和技术改造的热点之一。本研究从可编程控制器PLC的应用出发，提出一种以PLC为核心的病床呼叫系统。该系统利用PLC特殊的I/O接口，使系统结构更加简单，充分展示了它的特色和应用前景。该系统具有呼叫、灯光报警、振铃、显示排队、优先权设定等功能，可满足医院对病房管理和护理的要求。该系统还可以通过计算机将全院各病房区呼叫子系统连接一起，够成病房监护管理中心，使病区管理更趋规范和合理。一、简述多年来，可编程控制器（以下简称PLC）从其产生到现在，实现了接线逻辑到存储逻辑的飞跃；其功能从弱到强，实现了逻辑控制到数字控制的进步；其应用领域从小到大，实现了单体设备简单控制到胜任运动控制、过程控制及集散控制等各种任务的跨越。今天的PLC在处理模拟量、数字运算、人机接口和网络的各方面能力都已大幅提高，成为工业控制领域的主流控制设备，在各行各业发挥着越来越大的作用。病床呼叫系统是患者向值班医生或护士发出紧急呼叫的工具，要将患者的请求快速传送给值班医生或护士，并在护士站的监控中心留下准确完整的记录，是提高医院和病房护理水平的必备设备之一。二、PLC的应用特点1可靠性高，抗干扰能力强 高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统将极高的可靠性。2配套齐全，功能完善，适用性强 PLC发展到今天，已经形成了各种规模的系列化产品，可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。多种多样的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。3易学易用，深受工程技术人员欢迎 PLC是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人从事工业控制打开了方便之门。4系统的设计，工作量小，维护方便，容易改造PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时日常维护也变得容易起来，更重要的是使同一设备经过改变程序而改变生产过程成为可能。这特别适合多品种、小批量的生产场合。三采用PLC控制的优点(1)在采用PLC控制，主要是用软件实现对其运行的自动控制，可靠性大大提高。(2)控制系统结构简单，外部线路简化。(3)PLC可实现各种复杂的控制系统，方便地增加或改变控制功能。(4)PLC可进行故障自动检测与报警显示，提高运行安全性，并便于检修。(5)用于群控调配和管理，并提高病床呼叫运行效率。(6)更改控制方案时不需改动硬件接线。第三章 基本方案分析一可编程控制器控制系统设计方法、PLC的编程方法11图解法编程 图解法是靠画图进行PLC程序设计。常见的主要有梯形图法、逻辑流程图法、时序流程图法和步进顺控法。 (1) 梯形图法：梯形图法是用梯形图语言去编制PLC程序。这是一种模仿继电器控制系统的编程方法。其图形甚至元件名称都与继电器控制电路十分相近。这种方法很容易地就可以把原继电器控制电路移植成PLC的梯形图语言。这对于熟悉继电器控制的人来说，是最方便的一种编程方法。 ( 2) 逻辑流程图法：逻辑流程图法是用逻辑框图表示PLC程序的执行过程，反应输入与输出的关系。逻辑流程图法是把系统的工艺流程，用逻辑框图表示出来形成系统的逻辑流程图。这种方法编制的PLC控制程序逻辑思路清晰、输入与输出的因果关系及联锁条件明确。逻辑流程图会使整个程序脉络清楚，便于分析控制程序，便于查找故障点，便于调试程序和维修程序。有时对一个复杂的程序，直接用语句表和用梯形图编程可能觉得难以下手，则可以先画出逻辑流程图，再为逻辑流程图的各个部分用语句表和梯形图编制PLC应用程序。 (3) 时序流程图法：时序流程图法使首先画出控制系统的时序图（即到某一个时间应该进行哪项控制的控制时序图），再根据时序关系画出对应的控制任务的程序框图，最后把程序框图写成PLC程序。时序流程图法很适合于以时间为基准的控制系统的编程方法。 (4) 步进顺控法：步进顺控法是在顺控指令的配合下设计复杂的控制程序。一般比较复杂的程序，都可以分成若干个功能比较简单的程序段，一个程序段可以看成整个控制过程中的一步。从整个角度去看，一个复杂系统的控制过程是由这样若干个步组成的。系统控制的任务实际上可以认为在不同时刻或者在不同进程中去完成对各个步的控制。为此，不少PLC生产厂家在自己的PLC中增加了步进顺控指令。在画完各个步进的状态流程图之后，可以利用步进顺控指令方便地编写控制程序。 1. 2经验法编程 经验法是运用自己的或别人的经验进行设计。多数是设计前先选择与自己工艺要求相近的程序，把这些程序看成是自己的“试验程序”。结合自己工程的情况，对这些“试验程序”逐一修改，使之适合自己的工程要求。这里所说的经验，有的是来自自己的经验总结，有的可能是别人的设计经验，就需要日积月累，善于总结。2.2病床呼叫器控制系统设计流程图在系统设计之前,我们对系统的控制流程与设计的步骤做一个思想的统筹,以下是我们的设计一个病床呼叫器控制系统的流程图。开始 分析控制要求确定用户I/O设备PLC硬件系统配置配分配I/O点绘制流程表设计梯形图修改程序程序输入PLC 软件测试满足要求？整体测试满足要求?交付使用图2-1病床呼叫器控制流程图第四章 病床呼叫系统设计方案一病床呼叫器的示意图PLC病房通道病房号显示呼叫次数统计显示病床指示灯护士站病床号指示灯护士站病床报警指示灯手柄按钮指示灯护士站病床号显示呼叫源从机医护人员响应按钮复位按钮二病床呼叫的系统框图三呼叫控制系统的I/O通道分配类别元件端子号作用SB1000101号病房2号床的复位按钮SB2000202号病房1号床的置位按钮SB3000302号病房2号床的复位按钮SB40004医护室01号病房1号床的复位按钮SB50005医护室02号病房2号床的复位按钮SB6000603号病房1号床的置位按钮SB7000703号病房2号床的复位按钮SB8000804号病房1号床的置位按钮SB9000904号病房2号床的复位按钮SB100010医护室03号病房1号床的复位按钮SB110011医护室04号病房2号床的复位按钮 输出HL0100001号病房1号床的指示灯HL1100101号病房2号床的指示灯HL2100201号病房的指示灯HL31003医护室01号病房1号床的指示灯HL41004医护室01号病房2号床的指示灯HL5100502号病房1号床的指示灯HL6100602号病房2号床的指示灯HL7100702号病房的指示灯HL81008医护室02号病房1号床的指示灯HL91009医护室02号病房2号床的指示灯HL10101003号病房1号床的指示灯HL11101103号病房2号床的指示灯HL12101203号病房的指示灯HL131013医护室03号病房1号床的指示灯HL141014医护室03号病房2号床的指示灯HL151015蜂鸣器四 PLC的I/O接线图五梯形图的程序设计六指令语句表1LD00002OR10003AND NOT00014OUT10005TIM000#00206LD00027OR10018ANDNOT00039OUT100110TIM001#002011LD100012OR100113LD NOT TIM00014AND NOT TIM00115OR NOTTIM00616AND LD17OUT 100218LD100019ANDNOT000420LD NOTTIM00021ORNOTTIM00622ANDLD23OUT100424LD000625OR100526ANDNOT000727OUT100528TIM002#002029LD000830OR100631ANDNOT000932OUT100633TIM003#002034LD100535OR100636LDNOTTIM00237ANDNOTTIM00338ORNOTTIM00639ANDLD40OUT100741LD100542ANDNOT001043LDNOTTIM00244ORNOTTIM00645ANDLD46OUT100847LD100648ANDNOT001149LDNOTTIM00350ORNOTTIM00651ANDLD52OUT100953LD001254OR101055ANDNOT001356OUT101057TIM004#002058LD001459OR101160ANDNOT001561OUT101162TIM005#002063LD101064OR101165LDNOTTIM00466ANDNOTTIM00567ORNOTTIM00668OUT101269LD101070ANDNOT001671LDNOTTIM00472ORNOTTIM00673ANDLA74OUT101375LD101176ANDNOT001777LDNOTTIM00578ORNOTTIM00679ANDLD80OUT101481LD100082OR100183OR100584OR100685OR101086OR101187ANDNOTTIM00688OUT101589TIM006#0200七程序调试先将程序输入试验机，再用模拟信号调试，调试成功后再投入使用，再模拟调试时，我们最常用的是输入短接法调试。用输入短接法调试程序用一根导线将电”+”和PLC输入端的COM端短接；另用一根导线的一端接电源“-”,另一端做活动端。将一根活动端与00000短接，观察到所对应的HL灯亮，然后将活动端与00001接通。八工作过程当一号病房一号床位需要帮助时，他可以按下按钮即0000，他所在床位的继电器线圈就会得电，它的常开触点就会闭合，即1000闭合，然后TIM000同时开始计时，同时一号病房的等就会发亮，即1002得电，同时蜂鸣器也会想起，即1015得电，同时医护室所对应的病床的等也在闪烁，即1003得电。当医护人员接到信号，他们可以按下复位按钮即0004，使信号停止呼叫。然后等就熄灭，蜂鸣器也停止报警。二号病房集散号病房工作原理同上。当同时有多个人在呼叫时，医护人员如果来不及按复位按钮，则等会延时10S，10S后自动熄灭。结束语本系统主要以PLC为核心，经实验验证，表面呼叫及时、准确、可靠、可以满足医院的病房管理和护理要求，同时充实了病床呼叫系统的控制方式。利用可编程控制器控制，具有接线简单、编程直观、扩展容易等特点。当建筑物的层楼增加时，硬件接线上只需增加楼层，病房相应的输入信号。原来的接线不需改变，软件上只需增加相应楼层，房间，床位的功能，要改动的地方也较少。 谢 辞经过几个月的查资料、整理材料、写作论文，今天终于可以顺利的完成论文的最后的谢辞了，想了很久，要写下这一段谢词，表示可以进行毕业答辩了，时光匆匆飞逝，三年多的努力与付出，随着论文的完成，终于让我在大学的生活得以划下完美的句点。论文得以完成，要感谢的人实在太多了，首先要感谢甄老师，因为论文是在甄老师的悉心指导下完成的。甄老师的专业知识，严谨的治学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德，严以律己、宽以待人的崇高风范，朴实无华、平易近人的人格魅力对我影响深远。甄老师指引我的论文的写作的方向和架构，并对本论文初稿进行逐字批阅，指正出其中误谬之处，使我有了思考的方向，她的循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪，她的严谨细致、一丝不苟的作风，将一直是我工作、学习中的榜样。甄老师要指导很多同学的论文，加上本来就有的教学任务，工作量之大可想而知，但在一次次的回稿中，精确到每一个字的批改给了我深刻的印象，使我在论文之外明白了做学问所应有的态度。感谢所有给我帮助的老师和同学，谢谢你们。参考文献1 张华林，林达明，无线病房呼叫系统的设计。国外电子元器件，2006.82 梅彬运，熊振国，伍宗富, 基于NRF401 芯片的医院无线护理呼叫系统设计，现代电子技术 ，2007.33李全利主编.可编程序控制器及其网络系统的综合应用技术.机械工业出版社,200619