基于PLC的病床呼叫器控制系统设计改.docx

基于PLC的病床呼叫器控制系统设计改.docx

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基于PLC的病床呼叫器控制系统设计改

第一章绪论

第二章设计任务及要求

2.1设计任务

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及响铃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及响铃复位，在处理完后再在病床前的灯和病房前的灯复位。

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）设计该系统的电气控制硬件系统；

（2）PLC选择及其它电器元件的选型；

（3）设计该系统PLC控制梯形图；

（4）进行系统仿真测试，并要有测试记录；

（5）编辑设计说明书。

2.2设计要求

（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。

（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重置按钮。

（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。

（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先按下病人紧急呼叫按钮，并要具有优先级判别的能力。

（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被重置。

2.3PLC的选型

P根据设计要求可以得知，PLC的输入信号有：

一号病房呼叫信号1~4床位4个，一号病房复位信号1~4床4个，二号病房呼叫信号1~4床位4个，二号病房复位信号1~4床4个，三号病房呼叫信号1~4床位4个，三号病房复位信号1~4床4个，护士站1~3号病房复位信号3个，病床呼叫系统输入信号总共有27个；输出信号有：

一号病房1~4号床位显示4个，二号病房1~4号床位显示4个，三号病房1~4号床位显示4个，护士站1~3呼叫显示6个，输出信号总共有20个。

根据I/O信号数量、类型以及控制要求，所以选择FX2N-64MR型PLC,输入单元为64点。

2.4警报灯的选择

警报灯的选择分为两部分，一部分为病房警报灯的选择，另一部分为护士站警报的选择。

病房警报灯的选择：

考虑到病房警报灯的亮度对病人休息的影响，所以病房警报灯的选择其功率不宜过大，因选择亮度较小功率小的LED灯，所以发光二极管选择型号为：

IN4007SOT-23。

发光二极管的压降为1.7~2.5V，工作电流为10~20mA,其使用的工作电源为PLC自带的24V电源，要发光二极管正常工作得串联一个电阻，根据工作电流（以10mA计算）与工作电压24V可计算串联的电阻大小为2.4KΩ。

护士站警报的选择：

因护士站警报灯的选择是要提醒护士有病人呼叫，所以应选择亮度功率较大的警报灯，所以其工作电压使用PLC自带的220V电源，警报灯的选择为：

AD38-22B-R/08,其光源为红色LED光，工作电压为AC,DC220V（交直流双用），工作电流为18mA，以防值班护士没注意警报灯的提示，另设一铃声警示，便于警报灯与警报铃的同步，电铃工作电压为220V的PLC的自带电源。

3.3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。

3.4I/O分配表

表3.1分配表

输入：

名称

1房1-4床紧急按钮

输入变量

K0-K3

PLC对应输入

X000-X003

2房1-4床紧急按钮

K4-K7

X004-X007

3房1-4床紧急按钮

K8-K11

X010-X013

1房1-4床重置按钮

K12-K15

X014-X017

2房1-4床重置按钮

K16-K19

X020-X023

3房1-4床重置按钮

K20-K23

X024-X027

护士站1房1-4床取消紧急呼叫及闪灯按钮

K24

X030

护士站2房1-4床取消紧急呼叫及闪灯按钮

K25

X031

护士站3房1-4床取消紧急呼叫及闪灯按钮

K26

X032

输出：

名称

护士站显示1房闪灯

输出变量

LD0

PLC对应输出

Y001

护士站显示2房闪灯

LD1

Y002

护士站显示3房闪灯

LD2

Y003

1房1-4床灯亮

LD3-LD6

Y010-Y013

2房1-4床灯亮

LD7-LD10

Y014-Y017

3房1-4床灯亮

LD11-LD14

Y020-Y023

1房灯闪

LD15

Y024

2房灯闪

LD16

Y025

3房灯闪

LD17

Y026

3.5系统接线图设计

3.3系统接线图设计

第四章控制系统的设计

4.1控制程序流程图设计

第五章程序调试和仿真

5.2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，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，护士站亮起的灯关闭。

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，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：

当1号病房1号床呼叫时程序响应如图所示：

图5.1呼叫程序响应图

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：

图5.2病床呼叫后按下复位响应图

第六章结论与体会

通过本次医院病床系统的课程设计，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，使我们体会到了只有好好学习，才能解决问题，才能让我们更能站在工作岗位上。

作为学生面对的无非是同学、老师、家长，而工作后就要面对更为复杂的关系。

无论是和领导、同事还是客户接触，都要做到妥善处理，要多沟通，并要设身处地从对方角度换位思考，而不是只是考虑自己的事。

同时我也懂得了理论和实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正的学到知识，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。