病床呼叫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),病床,呼叫,呼喚,控制系統(tǒng),設(shè)計(jì) 第一章 引言 1.1明確設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求 1.病床呼叫系統(tǒng)控制要求 ① 共有6個(gè)病房，每間病房4個(gè)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(shí)緊急呼叫； ② 設(shè)每一層樓有一護(hù)士站，每一護(hù)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(nèi)按下重置按鈕時(shí)，該病床床頭緊急指示燈動(dòng)作且病房門口緊急指示燈閃爍，同時(shí)同樓層的護(hù)士站顯示病房緊急呼叫并閃爍指示燈； ④ 在護(hù)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(hù)士看見護(hù)士站緊急呼叫閃爍燈后，須先按下護(hù)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(dāng)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(shè)計(jì)思路 通過對病床呼叫系統(tǒng)的PLC控制的設(shè)計(jì)任務(wù)和控制要求進(jìn)行分析，可以初步得出設(shè)計(jì)方案：該病床呼叫系統(tǒng)由從機(jī)、主機(jī)等兩部分組成。從機(jī)( 呼叫源) 即病床按鈕，主機(jī)包括PLC 及指示燈報(bào)警系統(tǒng)。呼叫源每張病床配備一個(gè)， 呼叫源一般放在病床床頭?；颊哂泻艚姓埱髸r(shí)， 按下手持式按鈕向護(hù)士站呼叫。主機(jī)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(nèi)按下重置按鈕， PLC 立即響應(yīng), 通過設(shè)置的程序?qū)崿F(xiàn)對系統(tǒng)的控制：點(diǎn)亮床頭指示燈和護(hù)士站報(bào)警指示燈，并通過報(bào)警指示燈指出病房號；同時(shí)，病房門口報(bào)警指示燈也被點(diǎn)亮。并通過互鎖實(shí)現(xiàn)優(yōu)先級別判斷的能力（即只有在護(hù)士處理完首先呼叫的病床后進(jìn)行按鈕置位后，其他病床方可繼續(xù)呼叫，以實(shí)現(xiàn)優(yōu)先級）。主機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)響應(yīng)后，將出現(xiàn)相應(yīng)的光報(bào)警指示，以便提示醫(yī)護(hù)人員盡快趕到現(xiàn)場。此外，系統(tǒng)采用主從結(jié)構(gòu)形式后， 主機(jī)中的PLC 還可以通過網(wǎng)線與計(jì)算機(jī)相接，將多個(gè)護(hù)士站聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成病房監(jiān)護(hù)管理中心。 因此初步選定如下裝置：啟動(dòng)/復(fù)位開關(guān)48個(gè)（病床42個(gè)、護(hù)士站6個(gè)）、指示燈36個(gè)（病床24個(gè)、病房門口6個(gè)、護(hù)士站6個(gè)），并帶有計(jì)時(shí)功能；設(shè)計(jì)要求PLC控制器為48入/36出，可以選用SIMATIC-S7-200系列的CPU226、三個(gè)EM221、兩個(gè)EM222一個(gè)EM223擴(kuò)展模塊。通過互鎖實(shí)現(xiàn)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(chǎn)品可以滿足多種多樣的自動(dòng)化控制要求，由于具有緊湊的設(shè)計(jì)、良好的擴(kuò)展性、低廉的價(jià)格以及強(qiáng)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(dòng)化問題時(shí)，具有很強(qiáng)的是適用性。 1臺(tái)S7-200?PLC包括一個(gè)單獨(dú)的S7-200?CPU，或者帶有各種各樣的可選擴(kuò)展模塊。S7-200?CPU模塊包括一個(gè)中央處理單元（CPU）、電源以及數(shù)字量I/O點(diǎn)，這些都被集成在一個(gè)緊湊、獨(dú)立的設(shè)備中。CPU負(fù)責(zé)執(zhí)行程序和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，以便對工業(yè)自動(dòng)化控制任務(wù)或過程進(jìn)行控制；輸入和輸出是系統(tǒng)的控制點(diǎn)：輸入部分從現(xiàn)場設(shè)備中采集信號，輸出部分則控制泵、電機(jī)、以及控也過程中的其他設(shè)備；電源向CPU?及其所連接的任何設(shè)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(shè)備連起來；狀態(tài)信號燈顯示了CPU?的工作模式（運(yùn)行或停止），本機(jī)I/O的當(dāng)前狀態(tài)，以及檢查出來的系統(tǒng)錯(cuò)誤；通過擴(kuò)展模塊可提供其通訊性能；通過擴(kuò)展模塊可增加CPU的I/O點(diǎn)數(shù)（CPU?221不擴(kuò)展）；一些CPU有內(nèi)置的實(shí)時(shí)時(shí)鐘，或添加實(shí)時(shí)時(shí)鐘卡；EEPROM卡可以存儲(chǔ)CPU程序，也可以將一個(gè)CPU中的程序送到另一個(gè)CPU中；通過可選的插入式電池盒可延長RAM中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)時(shí)間；最大I/O配置。 通過對病床呼叫系統(tǒng)的PLC控制的設(shè)計(jì)任務(wù)和控制要求進(jìn)行分析，確定的設(shè)計(jì)方案要求PLC控制器為48入/36出，考慮到要留有一些可擴(kuò)展的單元，故可以選用SIMATIC-S7-200系列的CPU226、三個(gè)EM221、兩個(gè)EM222一個(gè)EM223擴(kuò)展模塊。 第三章 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3.1 I/O分配表 PLC輸入點(diǎn) 信號名稱 PLC輸出點(diǎn) 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(guān) 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(guān) 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(guān) Q0.5 護(hù)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(guān) 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(guān) 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(guān) Q1.5 護(hù)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(guān) 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(guān) 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(guān) Q2.5 護(hù)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(guān) 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(guān) 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(guān) Q3.5 護(hù)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(guān) 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(guān) 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(guān) Q4.5 護(hù)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(guān) 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(guān) 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(guān) Q5.5 護(hù)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(guān) I4.6 5號房4號床重置按鈕 I4.7 5房4床開關(guān) I5.0 6號房1號床重置按鈕 I5.1 6房1床開關(guān) I5.2 6號房2號床重置按鈕 I5.3 6房2床開關(guān) I5.4 6號房3號床重置按鈕 I5.5 6房3床開關(guān) I5.6 6號房4號床重置按鈕 I5.7 6房4床開關(guān) I6.0 護(hù)士站1號房重置按鈕 I6.1 護(hù)士站2號房重置按鈕 I6.2 護(hù)士站3號房重置按鈕 I6.3 護(hù)士站4號房重置按鈕 I6.4 護(hù)士站5號房重置按鈕 I6.5 護(hù)士站6號房重置按鈕 3.2 I/O接線圖設(shè)計(jì) 3.3 程序流程圖 護(hù)士去對應(yīng) 病房處理 護(hù)士看見閃爍 按下取消閃爍的按鈕 護(hù)士站對應(yīng)病房燈閃爍 病床對 應(yīng)燈亮 對應(yīng)病房燈閃爍 5秒內(nèi)是否重置 定時(shí)器 5秒計(jì)時(shí) 按下病床開始按鈕 是 否 處理完畢護(hù)士按下重置按鈕，病床病房燈滅 3.4 梯形圖設(shè)計(jì) 梯形圖設(shè)計(jì)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(diào)試方式及過程說明 運(yùn)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(yīng)的PLC型號（CPU224）。編譯無錯(cuò)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(shè)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(shè)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(diǎn)擊命令“切換到運(yùn)行狀態(tài)”，打開“查看“使用”內(nèi)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(yùn)行狀態(tài)的觀察來檢驗(yàn)程序是否準(zhǔn)確，并對錯(cuò)誤部分進(jìn)行修改，完成程序。 在程序運(yùn)行過程中可以配合秒表，手表等器材大概的估計(jì)時(shí)間的準(zhǔn)確性，并實(shí)時(shí)的對錯(cuò)誤的程序段進(jìn)行標(biāo)記，以方便后面的修正工作。最好有兩個(gè)人分工協(xié)作對程序校驗(yàn)，以免一個(gè)人分心做不同的事而造成不必要的錯(cuò)誤。 設(shè)計(jì)總結(jié) 在王老師的指導(dǎo)和自己花了一個(gè)多星期時(shí)間的努力下，終于把這次的課程設(shè)計(jì)順利完成了。這次病床呼叫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是在我們學(xué)完《PLC原理與實(shí)踐》理論課程后，進(jìn)行的一項(xiàng)可編程控制器相關(guān)知識(shí)綜合應(yīng)用的實(shí)踐訓(xùn)練。 課程設(shè)計(jì)的過程中，我加深了對PLC理論知識(shí)、梯形圖、指令表、外部接線圖的理解；學(xué)會(huì)了西門子編程軟件及PLC控制仿真軟件的使用，在不斷的調(diào)試各自的程序中，發(fā)現(xiàn)了很多存在的問題并進(jìn)行研究解決。在課程設(shè)計(jì)之初，剛拿到課題和任務(wù)書的我感到無從下手，后來經(jīng)過自己對課程理論知識(shí)的進(jìn)一步復(fù)習(xí)及查閱相關(guān)資料，同時(shí)得到了王老師的細(xì)心指導(dǎo)和同學(xué)們的熱情幫助，才較順利的完成了此次的課程設(shè)計(jì)。 總的來說，這次關(guān)于病床呼叫系統(tǒng)的課程設(shè)計(jì)整個(gè)過程自己收獲較大。通過本次課程設(shè)計(jì)，首先我不僅復(fù)習(xí)、鞏固和驗(yàn)證了自己所學(xué)的PLC相關(guān)理論知識(shí)，而且也初步培養(yǎng)了自己在PLC相關(guān)課程設(shè)計(jì)的基本操作技能與設(shè)計(jì)能力以及將課堂上所學(xué)的理論知識(shí)運(yùn)用于實(shí)踐中；其次設(shè)計(jì)過程中所遇到的問題，讓自己清楚認(rèn)識(shí)到前期自己所學(xué)的知識(shí)沒理解、掌握的還不是非常牢固，警示了自己今后要加強(qiáng)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)；再者讓我學(xué)會(huì)了如何更好的和老師、同學(xué)交流、探討問題，共同學(xué)習(xí)，相互幫助；最后也是最重要的，這次課程設(shè)計(jì)讓我學(xué)會(huì)了較基本的設(shè)計(jì)思路及設(shè)計(jì)理念，更好的培養(yǎng)了自己認(rèn)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(rèn)真、耐心、細(xì)致的學(xué)習(xí)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(xué)校給我提供一個(gè)好的學(xué)習(xí)和生活環(huán)境讓我能學(xué)到很多知識(shí)。 再次，要感謝的是老師在老師的悉心教導(dǎo)我學(xué)會(huì)了很多，讓我大概明白機(jī)電一體化是怎么回事。在整個(gè)課程設(shè)計(jì)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(shí)間來指導(dǎo)我們的設(shè)計(jì)工作。而且老師的教導(dǎo)很準(zhǔn)確，總能一針見血來分析問題和指出出我們設(shè)計(jì)中的癥結(jié)雖在。同時(shí)，他對我們嚴(yán)格要求使我能夠高標(biāo)準(zhǔn)要求自己，讓自己獲得很多新的知識(shí)。最重要的是老師他嚴(yán)謹(jǐn)鉆研的精神深深的感染了我，讓我知道作為一個(gè)機(jī)電人應(yīng)有的精神和對工作的態(tài)度。 還要感謝我的同組同學(xué)，你們有著很好的團(tuán)隊(duì)精神，使我能在一個(gè)很好的氣氛中完成，能在我困惑和失望時(shí)給我鼓勵(lì)和幫助。因?yàn)楹臀易鲆粯拥恼n題，總是和我一起攻堅(jiān)難題，并總是給我建設(shè)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(jī)電一體化的科學(xué)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(xiàn) [1] 史國生.電氣控制與可編程控制器技術(shù).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004 [2] 王永華.現(xiàn)代電氣及可編程控制技術(shù).北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2002 [3] 張萬忠.可編程控制器應(yīng)用技術(shù).北京：化學(xué)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(xué)工業(yè)出版社,2007. 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