plc病床呼叫系统.docx
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plc病床呼叫系统.docx
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plc病床呼叫系统
目录
1绪论2
1.1病床紧急呼叫系统的意义2
1.2病床紧急呼叫系统的概念3
2.病床紧急呼叫系统的工作过程3
3.程序设计3
3.1PLC简介4
3.2CPU处理模块5
3.3病床紧急呼叫系统的I/O分配表6
3.4病床紧急呼叫系统的外部接线图6
4.病床紧急呼叫系统的硬件配置7
4.1STEP7介绍7
4.2程序的梯形框图7
5.1组态软件的概述8
5.2定义数据词典8
5.3用户界面的制作10
5.4命令语言的编写14
6.程序调试14
7.实验体会14
参考文献14
附录程序梯形图14
病床紧急呼叫系统的设计
沈阳航空航天大学北方科技学院
摘要:
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,以便使病人在急需时向医护人员发出救助信号。
本文主要以PLC来实现病床对护士站的紧急呼叫,以达到及时准确的传递报警信息的目的。
通过PLC控制系统,护士站也能够及时准确的知道具体哪个病床哪个病人需要帮助,也能够判断哪个病人需要优先处理,及时解决病人的困难。
通过配合组态王6.55应用于报警系统,能极大的改善监护系统的工作效率。
关键词:
紧急呼叫;PLC;优先级;护士站;
1绪论
1.1病床紧急呼叫系统的意义
PLC即可编程控制器(ProgrammablelogicController)是一种专门为工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。
它采用可以编制程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令,并能通过数字式或模拟式的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。
PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体,易于扩展其功能的原则而设计。
由于其具有可靠性高,抗干扰能力强,配套齐全,功能完善,适用性强,易学易用,建造工作量小,维护方便,容易改造,体积小,重量轻,能耗低等特点,PLC广泛用于、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业。
目前国内七八十年代安装的许多呼叫控制系统,线路复杂,接线多,故障率高,维修保养难,许多已处于闲置状态,速,效率低,调速性能指标较差,严重影响运行质量。
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,因此本次试验使用PLC作为病床紧急呼叫系统的基础。
1.2病床紧急呼叫系统的概念
我国医疗资源日趋紧张,医患关系也日趋紧张。
在医院暂时不能做到每个病床每个病人都有护士24小时值班。
当病人需要帮助的时候,可能消息不能及时的传递到护士耳中。
这事就需要一个系统架设在病床和护士站之间及时的传递信息。
以便于在病人有需要的时候能够及时的呼叫到在护士站值班的护士,使病人的麻烦及时得到处理,避免病人的需求得不到及时的解决。
也能够缓和医患关系。
2.病床紧急呼叫系统的工作过程
病人按下床头的呼叫按钮后,延迟5秒后,护士站和病床床头的指示灯闪烁,提示报警。
并且病房门口的指示灯常亮。
护士站的数码管显示呼叫病床的编号。
当护士看到后,按下护士站的处理按钮后,护士站的指示灯停止闪烁。
护士到病床处理病人的病情。
病人的困难解决之后,护士按下病床的重置按钮,所有亮的指示灯停止闪烁并恢复为不亮的状态,护士站的数码管也归零。
当一个病房报警后,另一个病房也按下紧急报警的按钮,必须等待先按下的病房按下重置才能提示报警信息。
3.程序设计
3.1PLC简介
第一台可编程控制器的设计规范是美国通用公司提出的。
当时的目的是要求设计一种新的控制装置以取代继电器盘,在保留了继电器控制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点的基础上,同时具有现代化生产线所要求的时间响应快、控制精度高、可靠性好、控制程序、可随工艺改变、易于与计算机接口、维修方便等诸多高品质与功能。
这一设想提出后,美国数字设备公司(DEC)于1969年研制成第一台PLC,型号为PDP-14,投入通用汽车公司的生产线控制中,取得了令人满意的效果,从此开创了PLC的新纪元。
第一台PLC具有模块化、可扩充、可重编程及用于工业环境的特性。
这些控制器易于安装,占用空间小,可重复使用。
尽管控制器编程有些琐碎,但它具有公共的工厂标准—梯形图编程语言,这样使得不熟悉计算机的人也能方便的使用它。
在短时间内,PLC在其他工业部门也得到应用。
到70年代初,食品、金属和制造等工业部门相继使用PLC代替继电器控制设备,迈出了其实用化阶段的第一步。
70年代中期,由于大规模集成电路的出现,使8位微处理器和位片处理器相继问世,使可编程控制技术产生了飞跃。
在逻辑运算功能的基础上,增加了数值运算、闭环控制、提高了运算速度,扩大了输入输出规模。
在这个时期,日本、西德(原)和法国相继研制出了自己的PLC,我国在1974年也开始研制。
70年代由于超大规模集成电路的出现,使PLC向大规模、高速性能方向发展,形成了多种系列化品。
这是面向工程技术人员的编程语言发展成熟,出现了工艺人员使用的图形语言。
在功能上,PLC可以代替某些模拟控制装置和小型机DDC系统。
进入八九十年代后,PLC的软硬件功能进一步得到加强,PLC已发展成为一种可提供诸多功能的成熟的控制系统,能与其他设备通信,生成报表,调度产生,可诊断自身故障及机器故障。
这些改进使PLC符合今天对高质量高产出的要求。
尽管PLC功能越来越强,但他仍然保留了先前的简单与易于使用的特点。
随着PLC的应用,经过了近40年的发展,它对提高设备的运转率起到了重要的作用。
它在工业领域的应用非常广泛,既有单片机作为继电器逻辑电路的替代品,又有作为控制设备的核心部件。
随着自动化程序的提高,它既可以作为现场控制的部件,又可以作为现场更高一级管理的控制部件。
随着网络技术的发展,作为成熟技术,可编程序控制器已被广泛应用到机械,冶金,化工,石化,水泥,食品饮料,制药等各个领域,极大地提高了劳动生产率和自动化程度。
随着时间的推移,PLC已经不再局限于最初设计的逻辑和顺序控制领域,越来越多的PLC产品向着满足更多更复杂的控制需求迈进。
随着现场总线和工业以太网技术出现和推广,更加有力地促进了PLC产品在工业领域的广泛应用。
3.2CPU处理模块
CPU224模块输入、输出单元的接线图如图2所示。
图2CPU224模块输入、输出单元的接线图
3.3病床紧急呼叫系统的I/O分配表
按照设计的要求,I/O分配如表1所示。
表1元件地址I/O分配
数据对象
类型
PLC地址
解释说明
房间呼叫按钮1-3
按钮型
I0.0-I0.2
用于呼叫护士
房间呼叫重置按钮1-3
按钮型
I2.0-2.2
用于呼叫重置
护士站房间灯按钮1-3
按钮型
I1.0-1.2
关闭该房间的护士站灯
护士站病房总重置按钮1-3
按钮型
I3.0-I3.2
重置该房间的呼叫
中间变量1-3
无
无
保持信号
c1-c3
数值型
无
用于延时
房间呼叫重置中间变量1-3
无
无
保持重置信号
房间护士站灯中间变量
无
无
保持护士站灯信号
数据对象
类型
PLC地址
解释说明
房间床头灯1-3
指示灯
Q0.0-QO.2
显示信号
房间门头灯1-3
指示灯
Q1.0-Q1.2
显示信号
房间护士站灯1-3
指示灯
Q2.0-Q2.2
显示信号
数码管1-3
指示灯
Q3.0-Q3.2
显示1、2、3
3.4病床紧急呼叫系统的外部接线图
按照设计要求,外部接线图如图2所示。
图2病床紧急呼叫系统的外部接线图
4.病床紧急呼叫系统的硬件配置
4.1STEP7介绍
西门子STEP7是用于SIMATIC S7-300/400站创建可编程逻辑控制程序的标准软件,可使用梯形图逻辑、功能块图和语句表进行编程操作。
PCD1和PCD2SAIA-PCD控制设备也可以用SiemensStep7来编程。
使用Step7编程可以在SAIAPCD上实现某些集成在Step7内的功能.不只是兼容。
4.2程序的梯形框图
按照设计要求,做出的梯形框图如图3所示
是
是
是
否
5s后
图3程序的梯形框图
5.1组态软件的概述
组态王kingview6.55是亚控科技根据当前的自动化技术的发展趋势,面向低端自动化市场及应用,以实现企业一体化为目标开发的一套产品。
该产品以搭建战略性工业应用服务平台为目标,集成了对亚控科技自主研发的工业实时数据库的支持,可以为企业提供一个对整个生产流程进行数据汇总、分析及管理的有效平台,使企业能够及时有效地获取信息,及时地做出反应,以获得最优化的结果。
组态王保持了其早期版本功能强大、运行稳定且使用方便的特点,并根据国内众多用户的反馈及意见,对一些功能进行了完善和扩充。
组态王kingview6.55提供了丰富的、简捷易用的配置界面,提供了大量的图形元素和图库精灵,同时也为用户创建图库精灵提供了简单易用的接口;该款产品的历史曲线、报表及web发布功能进行了大幅提升与改进,软件的功能性和可用性有了很大的提高。
5.2定义数据词典
在系统中要先对不同类型的数据进行定义才能进行系统的设计。
本系统实时数据的定义如图4-1至4-3所示。
图4-1数据词典的定义
图4-2数据词典的定义
图4-3数据词典的定义
5.3用户界面的制作
病床紧急呼叫系统工作界面如图5所示
图5病床紧急呼叫系统的工作界面
病床紧急呼叫报警界面如图6所示
图5病床紧急呼叫系统的报警界面
5.4命令语言的编写
本界面编写命令语言如下所示:
if(\\本站点\一号床报警按钮==1&&\\本站点\中间变量2==0&&\\本站点\中间变量3==0)
\\本站点\中间变量1=1;
if(\\本站点\中间变量1==1)
\\本站点\c1=\\本站点\c1+1;
if(\\本站点\c1>=5)
{\\本站点\一号床床头灯=1;
\\本站点\一号床护士站灯=1;}
if(\\本站点\处理按钮==1)
\\本站点\一号床护士站灯中间变量=1;
if(\\本站点\一号床护士站灯中间变量==1)
\\本站点\一号床护士站灯=0;
if(\\本站点\一号床重置按钮==1)
\\本站点\一号床重置按钮中间变量=1;
if(\\本站点\一号床重置按钮中间变量==1)
{\\本站点\一号床床头灯=0;
\\本站点\中间变量1=0;
\\本站点\一号床报警按钮=0;
\\本站点\一号床呼叫重置=0;
\\本站点\处理按钮=0;
\\本站点\一号床重置按钮=0;
\\本站点\c1=0;
\\本站点\一号床床头灯=0;
\\本站点\一号床护士站灯=0;
\\本站点\一号床护士站灯中间变量=0;
\\本站点\一号床重置按钮中间变量=0;}
if(\\本站点\二号床报警按钮==1&&\\本站点\中间变量1==0&&\\本站点\中间变量3==0)
\\本站点\中间变量2=1;
if(\\本站点\中间变量2==1)
\\本站点\c2=\\本站点\c2+1;
if(\\本站点\c2>=5)
{\\本站点\二号床床头灯=1;
\\本站点\二号床护士站灯=1;}
if(\\本站点\处理按钮1==1)
\\本站点\二号床护士站灯中间变量=1;
if(\\本站点\二号床护士站灯中间变量==1)
\\本站点\二号床护士站灯=0;
if(\\本站点\二号床重置按钮==1)
\\本站点\二号床重置按钮中间变量=1;
if(\\本站点\二号床重置按钮中间变量==1)
{\\本站点\二号床床头灯=0;
\\本站点\中间变量2=0;
\\本站点\二号床报警按钮=0;
\\本站点\二号床呼叫重置=0;
\\本站点\处理按钮=0;
\\本站点\二号床重置按钮=0;
\\本站点\c2=0;
\\本站点\二号床床头灯=0;
\\本站点\二号床护士站灯=0;
\\本站点\二号床重置按钮中间变量=0;
\\本站点\二号床重置按钮中间变量=0;}
if(\\本站点\三号床报警按钮==1&&\\本站点\中间变量1==0&&\\本站点\中间变量2==0)
\\本站点\中间变量3=1;
if(\\本站点\中间变量3==1)
\\本站点\c3=\\本站点\c3+1;
if(\\本站点\c3>=5)
{\\本站点\三号床床头灯2=1;
\\本站点\三号床护士站灯=1;}
if(\\本站点\处理按钮2==1)
\\本站点\三号床护士站灯中间变量=1;
if(\\本站点\三号床护士站灯中间变量==1)
\\本站点\三号床护士站灯=0;
if(\\本站点\三号床重置按钮==1)
\\本站点\三号床重置按钮中间变量=1;
if(\\本站点\三号床重置按钮中间变量==1)
{\\本站点\三号床床头灯2=0;
\\本站点\中间变量3=0;
\\本站点\三号床呼叫重置=0;
\\本站点\三号床重置按钮=0;
\\本站点\处理按钮2=0;
\\本站点\三号床重置按钮=0;
\\本站点\c3=0;
\\本站点\三号床床头灯2=0;
\\本站点\三号床护士站灯=0;
\\本站点\三号床护士站灯中间变量=0;}
if(\\本站点\一号床呼叫重置==1||\\本站点\一号床重置按钮==1)
\\本站点\房间呼叫重置中间变量1=1;
if(\\本站点\房间呼叫重置中间变量1==1)
\\本站点\c1=0;
if(\\本站点\二号床呼叫重置==1||\\本站点\二号床重置按钮==1)
\\本站点\房间呼叫重置中间变量2=1;
if(\\本站点\房间呼叫重置中间变量2==1)
\\本站点\c2=0;
if(\\本站点\三号床呼叫重置==1||\\本站点\三号床重置按钮==1)
\\本站点\房间呼叫重置中间变量3=1;
if(\\本站点\房间呼叫重置中间变量3==1)
\\本站点\c3=0;
6.程序调试
因为对组态王编程的不熟悉,刚开始做出来的程序没有结束,点重置按钮后,过5S又继续启动。
程序写不出来优先级,不能做到优先判别。
在一次改动中把重置按钮按下,一个床的全部置零包括优先级。
把三个床的启动按钮加了互锁程序。
最终完成了设计要求。
7.实验体会
PLC是现代控制系统中最为常见的控制工具。
通过这次的课程设计,我把平时课本上生硬的东西扎实的印在了脑子里。
这次的课程设计也让我好好的认识到了,自动化专业以后的工作方向。
在这次的课程设计中,我也学会了自己去摸索组态王的基本使用方法。
虽然中间遇到了一些坎坷与困难,但是在同学还有老师的帮助下,都被解决了。
这一次的课设,虽然由于工作的原因做的匆忙。
但也过的充实。
这次的课设对我个人来讲不是十分的完美,但也做的开心。
再次十分的感谢老师和同学给我的帮助。
参考文献
[1]吴中俊.可编程序控制器原理及应用.机械工业出版社,2010
[2]组态王KINGVIEW6.53使用手册.北京亚控出版社,2009
[3]张万忠.电器与PLC控制技术.化学工业出版社,2012
[4]崔亚军.可编程控制器原理与编程设计.电子工业出版社,2011
[5]高钦和.可编程控制器应用技术与设计实例.人民邮电出版社,2009
附录程序梯形图
病床紧急呼叫系统梯形图
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