病床呼叫控制系統(tǒng)設計

病床呼叫控制系統(tǒng)設計,病床,呼叫,呼喚,控制系統(tǒng),設計 第一章 引言 1.1明確設計內容和要求 1.病床呼叫系統(tǒng)控制要求 ① 共有6個病房，每間病房4個床位。每一病床床頭均有緊急呼叫按鈕及重置按鈕，以利病人不適時緊急呼叫； ② 設每一層樓有一護士站，每一護士站均有該層樓病人緊急呼叫與處 理完畢的重置按鈕； ③ 每一病床床頭均有一緊急指示燈，一旦病人按下緊急呼叫按鈕且未 在5s內按下重置按鈕時，該病床床頭緊急指示燈動作且病房門口緊急指示燈閃爍，同時同樓層的護士站顯示病房緊急呼叫并閃爍指示燈； ④ 在護士站的病房緊急呼叫中心，每一病房都有編號，用指示燈顯示 哪一病房先按下病人緊急呼叫按鈕，并要具有優(yōu)先級判別的能力； ⑤ 一旦護士看見護士站緊急呼叫閃爍燈后，須先按下護士處理按鈕以取消閃爍情況，再依病房緊急呼叫順序處理病房緊急事故，若事故處理妥當后，病房緊急閃爍指示燈和病床上的緊急指示燈方燈被重置。 1.2闡述總體設計思路 通過對病床呼叫系統(tǒng)的PLC控制的設計任務和控制要求進行分析，可以初步得出設計方案：該病床呼叫系統(tǒng)由從機、主機等兩部分組成。從機( 呼叫源) 即病床按鈕，主機包括PLC 及指示燈報警系統(tǒng)。呼叫源每張病床配備一個， 呼叫源一般放在病床床頭?；颊哂泻艚姓埱髸r， 按下手持式按鈕向護士站呼叫。主機中PLC 工作方式為循環(huán)掃描方式， 在系統(tǒng)程序控制下，PLC 順序讀入輸入端口各呼叫源的狀態(tài), 并且不斷地循環(huán)掃描。一旦有呼叫按鈕按下且未在5秒內按下重置按鈕， PLC 立即響應, 通過設置的程序實現對系統(tǒng)的控制：點亮床頭指示燈和護士站報警指示燈，并通過報警指示燈指出病房號；同時，病房門口報警指示燈也被點亮。并通過互鎖實現優(yōu)先級別判斷的能力（即只有在護士處理完首先呼叫的病床后進行按鈕置位后，其他病床方可繼續(xù)呼叫，以實現優(yōu)先級）。主機監(jiān)控系統(tǒng)響應后，將出現相應的光報警指示，以便提示醫(yī)護人員盡快趕到現場。此外，系統(tǒng)采用主從結構形式后， 主機中的PLC 還可以通過網線與計算機相接，將多個護士站聯網構成病房監(jiān)護管理中心。 因此初步選定如下裝置：啟動/復位開關48個（病床42個、護士站6個）、指示燈36個（病床24個、病房門口6個、護士站6個），并帶有計時功能；設計要求PLC控制器為48入/36出，可以選用SIMATIC-S7-200系列的CPU226、三個EM221、兩個EM222一個EM223擴展模塊。通過互鎖實現優(yōu)先級別判斷的能力。 第二章 PLC控制器的選擇 SIMATIC S7-200系列是西門子公司的可編程控制器，這一系列產品可以滿足多種多樣的自動化控制要求，由于具有緊湊的設計、良好的擴展性、低廉的價格以及強大的指令，使得S7-200?PLC可以滿足小規(guī)模的控制要求。此外，豐富的CPU類型和電壓等級使其在解決用戶的工業(yè)自動化問題時，具有很強的是適用性。 1臺S7-200?PLC包括一個單獨的S7-200?CPU，或者帶有各種各樣的可選擴展模塊。S7-200?CPU模塊包括一個中央處理單元（CPU）、電源以及數字量I/O點，這些都被集成在一個緊湊、獨立的設備中。CPU負責執(zhí)行程序和存儲數據，以便對工業(yè)自動化控制任務或過程進行控制；輸入和輸出是系統(tǒng)的控制點：輸入部分從現場設備中采集信號，輸出部分則控制泵、電機、以及控也過程中的其他設備；電源向CPU?及其所連接的任何設備提供電力；通訊端口允許將S7-200?CPU同編程器或其他一些設備連起來；狀態(tài)信號燈顯示了CPU?的工作模式（運行或停止），本機I/O的當前狀態(tài)，以及檢查出來的系統(tǒng)錯誤；通過擴展模塊可提供其通訊性能；通過擴展模塊可增加CPU的I/O點數（CPU?221不擴展）；一些CPU有內置的實時時鐘，或添加實時時鐘卡；EEPROM卡可以存儲CPU程序，也可以將一個CPU中的程序送到另一個CPU中；通過可選的插入式電池盒可延長RAM中的數據存儲時間；最大I/O配置。 通過對病床呼叫系統(tǒng)的PLC控制的設計任務和控制要求進行分析，確定的設計方案要求PLC控制器為48入/36出，考慮到要留有一些可擴展的單元，故可以選用SIMATIC-S7-200系列的CPU226、三個EM221、兩個EM222一個EM223擴展模塊。 第三章 PLC控制系統(tǒng)設計 3.1 I/O分配表 PLC輸入點 信號名稱 PLC輸出點 信號名稱 I0.0 1號房1號床重置按鈕 Q0.0 1房1床指示燈 I0.1 1房1床開關 Q0.1 1房2床指示燈 I0.2 1號房2號床重置按鈕 Q0.2 1房3床指示燈 I0.3 1房2床開關 Q0.3 1房4床指示燈 I0.4 1號房3號床重置按鈕 Q0.4 1房門口指示燈 I0.5 1房3床開關 Q0.5 護士站1房指示燈 I0.6 1號房4號床重置按鈕 Q1.0 2房1床指示燈 I0.7 1房4床開關 Q1.1 2房2床指示燈 I1.0 2號房1號床重置按鈕 Q1.2 2房3床指示燈 I1.1 2房1床開關 Q1.3 2房4床指示燈 I1.2 2號房2號床重置按鈕 Q1.4 2房門口指示燈 I1.3 2房2床開關 Q1.5 護士站2房指示燈 I1.4 2號房3號床重置按鈕 Q2.0 3房1床指示燈 I1.5 2房3床開關 Q2.1 3房2床指示燈 I1.6 2號房4號床重置按鈕 Q2.2 3房3床指示燈 I1.7 2房4床開關 Q2.3 3房4床指示燈 I2.0 3號房1號床重置按鈕 Q2.4 2房門口指示燈 I2.1 3房1床開關 Q2.5 護士站3房指示燈 I2.2 3號房2號床重置按鈕 Q3.0 4房1床指示燈 I2..3 3房2床開關 Q3.1 4房2床指示燈 I2.4 3號房3號床重置按鈕 Q3.2 4房3床指示燈 I2.5 3房3床開關 Q3.3 4房4床指示燈 I2.6 3號房4號床重置按鈕 Q3.4 4房門口指示燈 I2.7 3房4床開關 Q3.5 護士站4房指示燈 I3.0 4號房1號床重置按鈕 Q4.0 5房1床指示燈 I3.1 4房1床開關 Q4.1 5房2床指示燈 I3.2 4號房2號床重置按鈕 Q4.2 5房3床指示燈 I3.3 4房2床開關 Q4.3 5房4床指示燈 I3.4 4號房3號床重置按鈕 Q4.4 5房門口指示燈 I3.5 4房3床開關 Q4.5 護士站5房指示燈 I3.6 4號房4號床重置按鈕 Q5.0 6房1床指示燈 I3.7 4房4床開關 Q5.1 6房2床指示燈 I4.0 5號房1號床重置按鈕 Q5.2 6房3床指示燈 I4.1 5房1床開關 Q5.3 6房4床指示燈 I4.2 5號房2號床重置按鈕 Q5.4 6房門口指示燈 I4.3 5房2床開關 Q5.5 護士站6房指示燈 I4.4 5號房3號床重置按鈕 I4.5 5房3床開關 I4.6 5號房4號床重置按鈕 I4.7 5房4床開關 I5.0 6號房1號床重置按鈕 I5.1 6房1床開關 I5.2 6號房2號床重置按鈕 I5.3 6房2床開關 I5.4 6號房3號床重置按鈕 I5.5 6房3床開關 I5.6 6號房4號床重置按鈕 I5.7 6房4床開關 I6.0 護士站1號房重置按鈕 I6.1 護士站2號房重置按鈕 I6.2 護士站3號房重置按鈕 I6.3 護士站4號房重置按鈕 I6.4 護士站5號房重置按鈕 I6.5 護士站6號房重置按鈕 3.2 I/O接線圖設計 3.3 程序流程圖 護士去對應 病房處理 護士看見閃爍 按下取消閃爍的按鈕 護士站對應病房燈閃爍 病床對 應燈亮 對應病房燈閃爍 5秒內是否重置 定時器 5秒計時 按下病床開始按鈕 是 否 處理完畢護士按下重置按鈕，病床病房燈滅 3.4 梯形圖設計 梯形圖設計如下 3.5 指令表 Network 1 LD I0.1 O M0.1 AN I0.0 = M0.1 TON T37, 50 Network 2 LD T37 = Q0.0 Network 3 LD I0.3 O M0.2 AN I0.2 = M0.2 TON T38, 50 Network 4 LD T38 = Q0.1 Network 5 LD I0.5 O M0.3 AN I0.4 = M0.3 TON T39, 50 Network 6 LD T39 = Q0.2 Network 7 LD I0.7 O M0.4 AN I0.6 = M0.4 TON T39, 50 Network 8 LD T39 = Q0.3 Network 9 LD T37 O T38 O T39 O T40 A SM0.5 = Q0.4 Network 10 LD T37 O T38 O T39 O T40 A SM0.5 AN M0.0 AN Q1.5 AN Q2.5 AN Q3.5 AN Q4.5 AN Q5.5 = Q0.5 Network 11 LD I6.0 O M0.0 LDN Q0.0 ON Q0.1 ON Q0.2 ON Q0.3 ALD = M0.0 Network 12 LD I1.1 O M1.1 AN I1.0 = M1.1 TON T41, 50 Network 13 LD T42 = Q1.0 Network 14 LD I1.3 O M1.2 AN I1.2 = M1.2 TON T42, 50 Network 15 LD T42 = Q1.1 Network 16 LD I1.5 O M0.3 AN I1.4 = M1.3 TON T43, 50 Network 17 LD T43 = Q1.2 Network 18 LD I1.7 O M1.4 AN I1.6 = M1.4 TON T44, 50 Network 19 LD T44 = Q1.3 Network 20 LD T41 O T42 O T43 O T44 A SM0.5 = Q1.4 Network 21 LD T41 O T42 O T43 O T44 A SM0.5 AN M1.0 AN Q0.5 AN Q2.5 AN Q3.5 AN Q4.5 AN Q5.5 = Q1.5 Network 22 LD I6.1 O M1.0 LDN Q1.0 ON Q1.1 ON Q1.2 ON Q1.3 ALD = M1.0 Network 23 LD I2.1 O M2.1 AN I2.0 = M2.1 TON T45, 50 Network 24 LD T45 = Q2.0 Network 25 LD I2.3 O M2.2 AN I2.2 = M2.2 TON T46, 50 Network 26 LD T46 = Q2.1 Network 27 LD I2.5 O M2.3 AN I2.4 = M2.3 TON T46, 50 Network 28 LD T46 = Q2.2 Network 29 LD I2.7 O M2.4 AN I2.6 = M2.4 TON T47, 50 Network 30 LD T47 = Q2.3 Network 31 LD T44 O T45 O T46 O T47 A SM0.5 = Q2.4 Network 32 LD T44 O T45 O T46 O T47 A SM0.5 AN M2.0 AN Q0.5 AN Q1.5 AN Q3.5 AN Q4.5 AN Q5.5 = Q2.5 Network 33 LD I6.2 O M2.0 LDN Q2.0 ON Q2.1 ON Q2.2 ON Q2.3 ALD = M2.0 Network 34 LD I3.1 O M3.1 AN I3.0 = M3.1 TON T48, 50 Network 35 LD T48 = Q3.0 Network 36 LD I3.3 O M3.2 AN I3.2 = M3.2 TON T49, 50 Network 37 LD T49 = Q3.1 Network 38 LD I3.5 O M3.3 AN I3.4 = M3.3 TON T50, 50 Network 39 LD T50 = Q3.2 Network 40 LD I3.7 O M3.4 AN I3.6 = M3.4 TON T51, 50 Network 41 LD T51 = Q3.3 Network 42 LD T48 O T49 O T50 O T51 A SM0.5 = Q3.4 Network 43 LD T48 O T49 O T50 O T51 A SM0.5 AN M3.0 AN Q0.5 AN Q1.5 AN Q2.5 AN Q4.5 AN Q5.5 = Q3.5 Network 44 LD I6.3 O M3.0 LDN Q3.0 ON Q3.1 ON Q3.2 ON Q3.3 ALD = M3.0 Network 45 LD I4.1 O M4.1 AN I4.0 = M4.1 TON T52, 50 Network 46 LD T52 = Q4.0 Network 47 LD I4.3 O M4.2 AN I4.2 = M4.2 TON T53, 50 Network 48 LD T53 = Q4.1 Network 49 LD I4.5 O M4.3 AN I4.4 = M4.3 TON T54, 50 Network 50 LD T54 = Q4.2 Network 51 LD I4.7 O M4.4 AN I4.6 = M4.4 TON T55, 50 Network 52 LD T55 = Q4.3 Network 53 LD T52 O T53 O T54 O T55 A SM0.5 = Q4.4 Network 54 LD T52 O T53 O T54 O T55 A SM0.5 AN M4.0 AN Q0.5 AN Q1.5 AN Q2.5 AN Q3.5 AN Q5.5 = Q4.5 Network 55 LD I6.4 O M4.0 LDN Q4.0 ON Q4.1 ON Q4.2 ON Q4.3 ALD = M4.0 Network 56 LD I5.1 O M5.1 AN I5.0 = M5.1 TON T56, 50 Network 57 LD T56 = Q5.0 Network 58 LD I5.3 O M5.2 AN I5.2 = M5.2 TON T57, 50 Network 59 LD T57 = Q5.1 Network 60 LD I5.5 O M5.3 AN I5.4 = M5.3 TON T58, 50 Network 61 LD T58 = Q5.2 Network 62 LD I5.7 O M5.4 AN I5.6 = M5.4 TON T59, 50 Network 63 LD T59 = Q5.3 Network 64 LD T56 O T57 O T58 O T59 A SM0.5 = Q5.4 Network 65 LD T56 O T57 O T58 O T59 A SM0.5 AN M5.0 AN Q0.5 AN Q1.5 AN Q2.5 AN Q3.5 AN Q4.5 = Q5.5 Network 66 LD I6.5 O M5.0 LDN Q5.0 ON Q5.1 ON Q5.2 ON Q5.3 ALD = M5.0 3.6程序調試方式及過程說明 運用STEP 7-MicroWIN V3.1(西門子S7-200編程軟件)編寫的梯形圖程序，并注意選擇對應的PLC型號（CPU224）。編譯無錯誤后使用引出命令將梯形圖程序存成后綴為.awl格式的可執(zhí)行程序文件并保存在你設定的文件夾中（如bchjxt.awl）。 打開西門子s7-200仿真程序漢化版，輸入密碼，設定PLC的CPU型號為CPU224，打開“程序”使用“裝載程序”命令將bchjxt.awl程序文件載入仿真程序軟件中，點擊命令“切換到運行狀態(tài)”，打開“查看“使用”內存監(jiān)視“命令輸入你所要觀察的輸入輸出的位。 通過對仿真程序中指示燈的運行狀態(tài)的觀察來檢驗程序是否準確，并對錯誤部分進行修改，完成程序。 在程序運行過程中可以配合秒表，手表等器材大概的估計時間的準確性，并實時的對錯誤的程序段進行標記，以方便后面的修正工作。最好有兩個人分工協作對程序校驗，以免一個人分心做不同的事而造成不必要的錯誤。 設計總結 在王老師的指導和自己花了一個多星期時間的努力下，終于把這次的課程設計順利完成了。這次病床呼叫系統(tǒng)的設計是在我們學完《PLC原理與實踐》理論課程后，進行的一項可編程控制器相關知識綜合應用的實踐訓練。 課程設計的過程中，我加深了對PLC理論知識、梯形圖、指令表、外部接線圖的理解；學會了西門子編程軟件及PLC控制仿真軟件的使用，在不斷的調試各自的程序中，發(fā)現了很多存在的問題并進行研究解決。在課程設計之初，剛拿到課題和任務書的我感到無從下手，后來經過自己對課程理論知識的進一步復習及查閱相關資料，同時得到了王老師的細心指導和同學們的熱情幫助，才較順利的完成了此次的課程設計。 總的來說，這次關于病床呼叫系統(tǒng)的課程設計整個過程自己收獲較大。通過本次課程設計，首先我不僅復習、鞏固和驗證了自己所學的PLC相關理論知識，而且也初步培養(yǎng)了自己在PLC相關課程設計的基本操作技能與設計能力以及將課堂上所學的理論知識運用于實踐中；其次設計過程中所遇到的問題，讓自己清楚認識到前期自己所學的知識沒理解、掌握的還不是非常牢固，警示了自己今后要加強理論知識的學習；再者讓我學會了如何更好的和老師、同學交流、探討問題，共同學習，相互幫助；最后也是最重要的，這次課程設計讓我學會了較基本的設計思路及設計理念，更好的培養(yǎng)了自己認真思考問題、分析問題、思索問題全面性等能力以及對待事情認真、耐心、細致的學習態(tài)度。 謝辭 首先，感謝王老師的培養(yǎng)，讓我在各方面都得到了很多的培養(yǎng)，感謝學校給我提供一個好的學習和生活環(huán)境讓我能學到很多知識。 再次，要感謝的是老師在老師的悉心教導我學會了很多，讓我大概明白機電一體化是怎么回事。在整個課程設計中，雖然他老師很忙碌，但還能在他繁忙的工作中抽出大量時間來指導我們的設計工作。而且老師的教導很準確，總能一針見血來分析問題和指出出我們設計中的癥結雖在。同時，他對我們嚴格要求使我能夠高標準要求自己，讓自己獲得很多新的知識。最重要的是老師他嚴謹鉆研的精神深深的感染了我，讓我知道作為一個機電人應有的精神和對工作的態(tài)度。 還要感謝我的同組同學，你們有著很好的團隊精神，使我能在一個很好的氣氛中完成，能在我困惑和失望時給我鼓勵和幫助。因為和我做一樣的課題，總是和我一起攻堅難題，并總是給我建設性的意見。 最后感謝本次所用參考資料的所有作者，感謝你們的研究工作，給我打開了一扇扇機電一體化的科學之窗。讓我能更加深刻和更加輕松的理解并完成本次所選課題。 參考文獻 [1] 史國生.電氣控制與可編程控制器技術.北京：化學工業(yè)出版社，2004 [2] 王永華.現代電氣及可編程控制技術.北京：北京航空航天大學出版社，2002 [3] 張萬忠.可編程控制器應用技術.北京：化學工業(yè)出版社，2005 [4] 張培志. 電氣控制與可編程序控制器. 北京：化學工業(yè)出版社,2007. [5] 張萬忠. 可編程控制器應用技術. 北京：化學工業(yè)出版社,2002. [6] 張鳳珊. 電氣控制及可編程序控制器. 北京：中國輕工業(yè)出版社,2001. [7] 熊葵容. 電器邏輯控制技術. 北京：科技出版社,2002. [8] 江漢秀等. 可編程控制器及應用. 西安：西安電子科技大學出版社,2000. 33