课设-病床呼叫系统

电气控制技术课程设计说明书病床呼叫系统院、部： 电气与信息工程学院学生姓名： xxx指导教师： xxx 职称 高级讲师专 业： 电气工程及其自动化班 级： 1502班学 号：完成时间：2018年6月2日1/30xxx2015届课程设计（论文）课题任务书学院：电气与信息工程学院 专业：电气工程及其自动化指导教师 xxx 学生姓名 xxx课题名称 病床呼叫系统内

学生根据控制要求，明确设计任务，拟定设计方案与进度计划，运用所学的理论知识，进行病床呼叫系统运行原理设计、硬件系统设计、软件系统设计、创新设计，提高理论知识工程应用能力、系统调试能力、分析问题与解决问题的能力。主要内容包括：容1．根据控制要求设计程序及必要的硬件系统。及2．PLC选择及I/O及其它PLC元器件分配。任务

3．选择电器元件，编制元件目录表。4．绘制梯形图。进行系统调试，实现病床呼叫系统的控制要求。6．编写设计说明书及设计小结。7．用计算机绘制主电路图、 PLC控制电路图、电器元件布置图。1．共有3个病房，每间病房 4个床位。每一病床床头均有紧急呼叫按钮及重置按钮，以利病人不适时紧急呼叫。拟2．设每一层楼有一护士站，每一护士站均有该层楼病人紧急呼叫与处理完毕的达 重置按钮。到3．每一病床床头均有一紧急指示灯，一旦病人按下紧急呼叫按钮且未在 5s内按的要下重置按钮时，该病床床头紧急指示灯动作且病房门口紧急指示灯闪烁，同时同楼层求的护士站显示病房紧急呼叫并闪烁指示灯。或4．在护士站的病房紧急呼叫中心，每一病房都有编号，用指示灯显示哪一病房技术 先按下病人紧急呼叫按钮，并要具有优先级判别的能力。指5．一旦护士看见护士站紧急呼叫闪烁灯后，须先按下护士处理按钮以取消闪烁标情况，再依病房紧急呼叫顺序处理病房紧急事故，若事故处理妥当后，病房紧急闪烁指示灯和病床上的紧急指示灯方可被重置。1/30起止日期 工作内容 备注2018.5.8~2018.5.9查找并准备资料进2018.5.10~2018.5.22确定设计方案及程序设计度安2018.5.23~2018.6.1绘制PLC接线图等相关图纸及程序测试及调试排2018.6.2完成设计报告2018.6.5整理设计报告及资料主[1]齐占庆等．电气控制技术[M]．机械工业出版社，2002．要[2]余雷声等．电气控制与PLC应用[M]．机械工业出版社，2001．参[3]李伟．现代电气控制及PLC应用技术[M]．北京航空航天大学出版社，2005．考[4]石玉洁．PLC应用开发技术与工程实践[D]．人民邮电出版社，2003．资料[5]高钟毓．机电控制工程[M].清华大学出版社，2002．教研室意见年 月 日2/30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3/30ABSTRACTThedevelopmentoftheinformationage,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.Keywords sickbedcallsystem；plc; wardsmanagement4/30目 录1绪论11.1课题的背景及意义11.2课程设计的目的11.3课程设计内容22系统总体方案设计32.1PLC简介及工作原理32.2设计方案说明42.3病床呼叫系统的组成及工作方式42.4I/O分配表52.5系统接线图设计63控制系统的设计73.1控制程序流程图设计73.2病床呼叫系统时序图83.3程序设计（如图）93.4总体PLC控制程序103.5创新设计内容124程序调试与仿真134.1调试134.2仿真135结束语16参考文献18致谢17附录一19附录二205/30绪论1.1课题的背景及意义信息化时代的发展，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。1.2课程设计的目的本课程设计主要用于医院病务区的病人有紧急或自己不方便的事件时呼叫护士站寻求帮助，护士根据站内指示灯获取求助信息的来源， 并能及时的给其提供帮助。护士在站内发现信号时及时将站内灯复位， 在处理完后再在病床前的开关将病床及病房的灯复位。1.3课程设计内容1)共有3个病房，每间病房4个床位。每一病床床头均有紧急呼叫按钮及重1/30置按钮，以利病人不适时紧急呼叫；设每一层楼有一护士站，每一护士站均有该层楼病人紧急呼叫与处理完毕的重置按钮；每一病床床头均有一紧急指示灯，一旦病人按下紧急呼叫按钮且未在5s内按下重置按钮时，该病床床头紧急指示灯动作且病房门口紧急指示灯闪烁， 同时同楼层的护士站显示病房紧急呼叫并闪烁指示灯；在护士站的病房紧急呼叫中心，每一病房都有编号，用指示灯显示哪一病房先按下病人紧急呼叫按钮，并要具有优先级判别的能力；一旦护士看见护士站紧急呼叫闪烁灯后，须先按下护士处理按钮以取消闪烁情况，再依病房紧急呼叫顺序处理病房紧急事故，若事故处理妥当后，病房紧急闪烁指示灯和病床上的紧急指示灯方可被重置。1.4设计任务学生根据控制要求，明确设计任务，拟定设计方案与进度计划，运用所学的理论知识，进行病床呼叫系统运行原理设计、硬件系统设计、软件系统设计、创新设计，提高理论知识工程应用能力、系统调试能力、分析问题与解决问题的能力。主要内容包括：1）设计出硬件系统的结构图、接线图、时序图等；2）运用功能指令进行PLC控制程序设计；3）程序结构与控制功能自行创新设计；4）进行系统调试，实现病床呼叫系统的控制要求。2/30系统总体方案设计2.1PLC简介及工作原理编程系统程序I/O设备用户程序I/O通信存储器扩展扩展用户数据网络单元接口接口网微处理器CPU编程输出驱动输入被控信号单元对象单元电源部件图1PLC结构框图PLC是一个以微处理器为核心的数字运算操作的电子系统装置， 专为在工业现场应用而设计，它采用可编程序的存储器，用以在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时/计数和算术运算等操作指令，并通过数字式或模拟式的输入、输出接口，控制各种类型的机械或生产过程。PLC是微机技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物，它克服了继电接触控制系统中的机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点，充分利用了微处理器的优点，又照顾到现场电气操作维修人员的技能与习惯，采用了一套以继电器梯形图为基础的简单指令形式，使用户程序编制题简形象、直观、方便易学；调试与查错也都很方便。3/302.2设计方案说明（1）设计原则①最大限度的满足机械电气设备或生产过程的控制要求；②在满足控制要求的情况下，力求使控制系统简单、经济；③保证控制系统的安全可靠；④考虑到实际情况和工艺的改进，在选择 PLC容量时，应当留有余地。（2）设计内容①拟定控制系统设计的技术要求；②选择电气传动形式等执行元件；③选定PLC型号；④编制PLC的输入/输出端子接线图；⑤根据系统设计的要求编写软件规格说明书，然后在用相应的编程语言进行程序设计。（3）设计步骤①深入了解和分析被控制对象的工艺条件及控制要求；②选择适合的的PLC类型；③分配I/O点；④设计控制系统梯形图；⑤输入并调试程序。2.3病床呼叫系统的组成及工作方式共有3个病房，每间病房4个床位。每一病床床头均有紧急呼叫按钮及重置按钮，以利病人不适时紧急呼叫。设每一层楼有一护士站，每一护士站均有该层楼病人紧急呼叫与处理完毕的重置按钮。每一病床床头均有一紧急指示灯，一旦病人按下紧急呼叫按钮且未在5s内按下重置按钮时，该病床床头紧急指示灯动作且病房门口紧急指示灯闪烁，同时同楼层的护士站显示病房紧急呼叫并闪烁指示灯。在护士站的病房紧急呼叫中心，每一病房都有编号，用指示灯显示哪一病房先按下病人紧急呼叫按钮，并要具有优先级判别的能力。一旦护士看见护士站紧急呼叫闪烁灯后，须先按下护士处理按钮以取消闪烁情况，再依病房紧急呼叫顺序处理病房紧急事故，若事故处理妥当后，病房紧急闪烁指示灯和病床上的紧急指示灯被重置。出现相应的声、光报警指示，以便提示医护人员尽快赶到现场。4/302.4I/O 分配表表1 输入端I/O分配表名称输入变量PLC对应输入1房1-4床紧急按钮K0-K3X0000-X00032房1-4床紧急按钮K4-K7X0004-X00073房1-4床紧急按钮K8-K11X0010-X00131房1-4床重置按钮K12-K15X0014-X00172房1-4床重置按钮K16-K19X0020-X00233房1-4床重置按钮K20-K23X0024-X0027护士站1房1-4床取消紧急呼叫及闪灯按钮K24X0030护士站2房1-4床取消紧急呼叫及闪灯按钮K25X0031护士站3房1-4床取消紧急呼叫及闪灯按钮K26X0032表2 输出端I/O分配表名称输入变量PLC对应输出护士站显示1房闪灯LD0Y0001护士站显示2房闪灯LD1Y0002护士站显示3房闪灯LD2Y0003护士站显示1房响铃P1Y0004护士站显示2房响铃P2Y0005护士站显示3房响铃P3Y00061房1-4床灯亮LD3-LD6Y0010-Y00132房1-4床灯亮LD7-LD10Y0014-Y00173房1-4床灯亮LA11-LD4Y0020-Y00231房灯闪LD15Y00242房灯闪LD16Y00253房灯闪LD17Y00265/302.5系统接线图设计1号房1床呼叫1号房2床呼叫1号房3床呼叫1号房4床呼叫2号房1床呼叫2号房2床呼叫2号房3床呼叫2号房4床呼叫3号房1床呼叫3号房2床呼叫3号房3床呼叫3号房4床呼叫1号房1床复位1号房2床复位1号房3床复位1号房4床复位2号房1床复位2号房2床复位2号房3床复位2号房4床复位3号房1床复位3号房2床复位3号房3床复位3号房4床复位护士站1房复位护士站2房复位护士站3房复位24V

X00Y01X01Y02X02Y03X03Y04X04Y05X05Y06X06Y10X07Y11X10Y12X11Y13X12FX2N-64MRY14X13Y15X14Y16X15Y17X16Y20X17Y21X20Y22X21Y23X22Y24X23Y25X24Y26X25X262.4KΩX27X3024VX31X32COM1COM COM2220VPLC电器接线图图2PLC电器接线图

护士站1号房显示护士站2号房显示护士站3号房显示护士站1号房铃声护士站2号房铃声护士站3号房铃声1号房1床灯1号房2床灯1号房3床灯1号房4床灯2号房1床灯2号房2床灯2号房3床灯2号房4床灯3号房1床灯3号房2床灯3号房3床灯3号房4床灯1号房门灯2号房门灯3号房门灯6/30控制系统的设计3.1控制程序流程图设计图3控制程序流程图7/303.2病床呼叫系统时序图以1床病人为例：病人5秒中未按下重置按钮：呼叫按钮X00呼叫复位X14护士站复位X30护士站1号房显示护士站1号房响铃1号房1床显示灯1号房显示灯5S 20S图4 病人5秒中未按下重置按钮时病床呼叫系统时序图病人5秒钟内按下重置按钮呼叫按钮X00呼叫复位X14护士站复位X30护士站1号房显示护士站1号房响铃1号房1床显示灯1号房显示灯小于5S图5 病人5秒钟内按下重置按钮时病床呼叫系统时序图8/303.3程序设计以病房为例：当1~4号床按下呼叫按钮时，护士房中的一号房指示灯亮起，相应的计时器（T0~T3）记时，计时5秒内按下相应重启按钮（X14~X17）计时停止，计时5秒相应床位灯与病房门口指示灯亮起。护士按下重启按钮，护士房指示灯熄灭同时计时器T30计时开始，计时20秒后断开床位与病房门口的指示灯，系统恢复原始状态。9/303.4总体PLC控制程序10/3011/303.5创新设计内容本设计加入了以下两项创新内容：（1）此设计中在护士房中加入了三个电铃，在病人按下紧急呼叫按钮时，护士房中的对应三个病房的相应电铃会响起， 提示值班护士有人按下紧急呼叫按钮，从而防止值班护士未注意亮灯情况而引发的意外事故。（2）此设计中还加入了延时熄灭病房门口的指示灯的延时设计，当病人按下紧急呼叫按钮后，5秒内没按下重置按钮时，该病房门口的指示灯亮起，护士房中的护士按下该病房的重置按钮后， 该病房门口的指示灯不会立即熄灭， 它会延时20秒后再熄灭，在此期间该指示灯可以为到来的护士及医生指示按下紧急呼叫按钮的病人所在的病房。12/30程序调试与仿真4.1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。4.2仿真程序测试是检验所设计的程序是否达到了设计的要求。测试结果：以1号病房1号床为例说明当1号床病人按下呼叫按键5S内没有按下1号房1号床的复位按键时，按下呼叫按键时，护士站中的1号病房所对应的灯亮起同时所对应的电铃响起，提示护士病人呼叫，5S后1号病房1号床的床头灯亮起，同时1号病房房门灯亮起，提示护士与医生呼叫病人所在的位置。当护士在护士站按下相应的复位按钮时，护士站亮起的灯与响起的铃声关闭，同时 1号病房1号床的床头灯熄灭，提示病人护士已接收到呼叫，此时 1号病房房门灯继续亮 20S，以便为护士与医生指明呼叫病房，20S后此灯自动熄灭，程序结束。当1号床病人按下呼叫按键5S内按下1号房1号床的复位按键时，按下呼叫按键时，护士站中的1号病房所对应的灯亮起同时所对应的电铃响起，提示护士病人呼叫，在5S内病人按下复位按键时，护士站亮起的灯与响起的铃声关闭，提示护士此次呼叫属于误按。在这种情况下，1号病房1号床的床头灯与1号病房房门灯均都不亮，程序结束。其他病床与其他病房的病床同1号病房1号床情况相同。仿真图如下：13/30当1号病房1号床呼叫时程序响应如图所示：14/30当1号病房1号床病人呼叫完后，护士按下复位按键时程序响应如图所示：15/30结束语通过本次医院病床系统的毕业设计，我熟悉了PLC的基本编程方法，对PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在对理论的运用中，提高了我们的工程素质，提高了我的理论知识，工程应用能力、系统调试能力、分析问题与解决问题的能力。通过在网上查找资料以及到图书馆学习，也使我更好的理解和认识了关于PLC设计原理和实际中的应用过程。在没有做实践设计以前，我们对知道的撑握都是思想上的，对一些细节不加重视，当我们把自己想出来的程序与到PLC中的时候，问题出现了，不是不能运行，就是运行的结果和要求的结果不相符合。能过解决一个个在调试中出现的问题，我们对PLC的理解得到加强，看到了实践与理论的差距。从动手调试的过程中，增加了我们对这项技术的了解，