病床呼唤系统PLC.docx
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病床呼唤系统PLC.docx
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病床呼唤系统PLC
学号43
《电气控制与PLC技术》
课程设计
(2010级本科)
题目:
基于S7-200PLC的病床呼唤器系统设计
系(部)院:
物理与机电工程学院
专业:
电气工程及其自动化
作者姓名:
王涛
指导教师:
张晓峰职称:
教授
完成日期:
2013年6月20日
二O一三年六月
《电气控制与PLC技术》课程设计任务书
论文题目
基于S7-200PLC的病房呼叫系统设计
作者姓名
王涛
所属院、专业、年级
物理与机电工程学院
电气工程及其自动化专业10级
(1)班
指导教师姓名、职称
张晓峰教授
任务下达日期
2013年6月17日
一.设计的主要内容
在很多医院的住院病房里,病房的每一张病床与护士站随时进行联系,通过呼叫器可实现远距离呼叫,以便使病人在急需时向医护人员发出救护信号。
某住院病房有3个房间,每个房间有四张床,病床编号有房间号和床号组成,分别为011,012,013,014,021,022,…..,031,032,033,034。
每张病床配有一个呼叫按纽,与病床的编号相应,分别为SB011,SB012,SB013,SB014,SB021,SB022,…..,SB031,SB032,SB033,SB034。
在护士站安装蜂鸣器HA和呼叫指示灯,每个呼叫指示灯对应一个呼叫按钮,其编号为HL011,HL012,HL013,HL014,HL021,HL022,…...HL031,HL032,HL033,HL034。
二.设计报告要求
1)当某个病房发出求助信号(按下呼叫按钮)后,护士站的蜂鸣器发出短促音,与呼叫信号对应的指示灯闪烁(闪烁频率自定)。
2)当医护人员听到呼叫后,可按下呼叫响应按钮SBO,蜂鸣器停止工作,呼叫指示灯在20s后停止显示。
3)如果同时或者在一段时间内有多个呼叫信号,护士站的蜂鸣器仍发出短促音,与这些呼叫信号对应的那些指示灯均闪烁,医护人员按下呼叫响应按钮后,蜂鸣器停止工作,呼叫指示灯在20s后停止显示。
4)尽可能少地占用PLC的外部资源。
三.课程(设计)进度安排
阶段
论文(设计)各阶段名称
起止日期
1
熟悉设计任务书、设计题目及设计背景资料
6月21日——6月22日
2
程序编写
6月22日——6月24日
3
程序调试及系统的改进完善
6月25日——6月27日
4
撰写课程设计说明书及课程答辩演示文稿
6月28日——6月30日
5
课程设计答辩及验收
7月01日——7月01日
6
总结交流
7月01日——7月01日
指导老师签字:
目录··························································3
摘要··························································4
第一章设计任务及要求···································5
任务描述···················································5
任务要求···················································5
第二章PLC的特点及应用··································6
PLC的工作原理··············································6
PLC的功能特点··············································6
采用PLC控制的长处··········································7
CPU型号的介绍及选择·········································7
第三章病房呼唤系统设计···································8
病房呼唤器示用意···········································8
I/O分派表························································9
I/O接线图················································10
I/O外部接线··············································10
梯形图的程序设计...........................................11
程序调试与仿真.............................................14
实现结果..................................................17
系统说明..................................................17
总结...........................................................18
参考文献.....................................................20
摘要
随着科技的进展,智能化的医院建设的将目前国内外先进的运算机技术、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。
而目前国内外的呼唤器系统都选用无线网络,受到地域的限制和环境的限制。
信号接收不是专门好,如此有可能病人会呼唤不到医生,造成病人病情的恶化。
本文设计是病床呼唤系统,主要用于病房的病人有紧急情形时呼唤护士站寻求帮忙,护士按照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忙。
护士在站内发觉信号时及时将站内灯及响铃复位。
在文中采用的PLC可编程控制器组成的病床呼唤系统结构更简单,更易于管理,可编程控制器病床呼唤系统能够及时,准确的实现病房呼唤管理,具有良好的应用前景。
PLC作为新型控制元件,在生产,生活,医疗,军事等领域都有了较大的利用。
而在文中设计病床呼唤器,有利于对医院的进展和方便病人,使得医院医疗更人性化,提高医院工作效率。
而对此系统更有良好的前景。
关键词:
病床呼唤系统PLC病房管理
第一章设计任务及要求
任务描述
某住院病房有3个房间,每一个房间有4张病床。
编号由房间号和床号组成,别离为011,012,013,……034.每张病床配有一个呼唤按钮,与病床编号相应,别离为SB011,SB012,SB013……SB034,在护士站安装蜂鸣器HA和呼唤指示灯示意灯如下:
任务要求
①当某个病床发出求救信号后,护士站蜂鸣器发出音,与呼唤信号对应的指示灯闪烁。
②当医护人员听到呼唤后,可按下呼唤响应按钮SB0,停止工作,呼唤指示灯20S后停止
显示
③若是同时有多个信号发出,蜂鸣器仍发出短促音,对应指示灯闪烁,按下呼唤响应按钮
后,要求同②。
④尽可能少的占用PLC外部资源。
第二章PLC的特点及应用
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。
编程时要利用到各类编程元件,它们可提供无数个动合和动断触点。
编程元件是指输入寄放器、输出寄放器、位存储器、按时器、计数器、通用寄放器、数据寄放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长处,在工业生产进程中取得了普遍的应用。
它应用大规模集成电路,微型技术和通信技术的进展功效,慢慢形成了具有多种长处和微型,中型,大型,超大要型等各类规格的系列产品,应用于继电器控制系统到监控运算机之间的许多控制领域。
PLC的工作原理
功能特点
一、系统组成灵活,扩展容易,以开关量控制为其特长;也能进行持续进程的PID回路控制;并能与上位机组成复杂的控制系统,如DDC和DCS等,实现生产进程的综合自动化。
二、利用方便,编程简单,采用简明的梯形图、逻辑图或语句表等编程语言,而无需运算机知识,因此系统开发周期短,现场调试容易。
另外,可在线修改程序,改变控制方案而不拆动硬件。
三、能适应各类恶劣的运行环境,抗干扰能力强,靠得住性强,远高于其他各类机型。
采用PLC控制的长处
(1)在采用PLC控制,主如果用软件实现对其运行的自动控制,靠得住性大大提高。
(2)控制系统结构简单,外部线路简化。
(3)PLC可实现各种复杂的控制系统,方便地增加或改变控制功能。
(4)PLC可进行故障自动检测与报警显示,提高运行安全性,并便于检修。
(5)用于群控调配和管理,并提高病床呼唤运行效率。
(6)更改控制方案时不需改动硬件接线。
CPU型号的介绍和选择
S7-200系列的CPU模块的型号主要由以下几种:
1 CPU221:
主机集成6输入/4输出共10个数字量I/O点,无I/O扩展能力;
2 CPU222:
主机集成8输入/6输出共14个数字量I/O点,可连接2个扩展模块,可扩展最多64个I/O点和8路模拟量;
3 CPU224:
主机集成14输入/10输出共24个数字量I/O点,可连接7个扩展模块,可扩展最多168个I/O点和35路模拟量I/O点;
4 CPU224XP:
除具有CPU224的功能外,另集成2输入/1输出共3个模拟量I/O点,是具有模拟量I/O和壮大控制能力的新型CPU;
5 CPU226:
在CPU224的基础上功能进一步壮大,主机集成24输入/16输出共40个数字量I/O点,最大可扩展248个I/O点和35路模拟量I/O点;
6 CPU226XM:
在CPU224的基础上功能进一步壮大,主机集成24输入/16输出共40个数字量I/O点,最大可扩展248个I/O点和35路模拟量I/O点;在CPU226的基础上将程序存储空间和数据存储空间扩大了一倍。
按照设计任务及要求,需要13个输入接口和13个输出接口,虽选择CPU224可加扩展模块利用,但考虑到经济性和医院以后的扩建,最总选择CPU226,CPU226有24/16个I/O接口,无需扩展模块亦能知足本次设计要求。
第三章病房呼唤系统设计
病房呼唤器的流程设计
流程图如下图所示:
程序开始,第一判断病人是不是按下按钮,当病人按下按钮,蜂鸣器响,对应灯闪;第二判断护士房是不是按下按钮,当护士房按下按钮,蜂鸣器立马停止,对应的指示灯闪烁20S后灭。
I/O分派表
1 I/O分派表
01号病房1号床对应按钮SB011
护士站对应01房1号床的灯HL011
01号病房2号床对应按钮SB012
护士站对应01房2号床的灯HL012
01号病房3号床对应按钮SB013
护士站对应01房3号床的灯HL013
01号病房4号床对应按钮SB014
护士站对应01房4号床的灯HL014
02号病房1号床对应按钮SB021
护士站对应02房1号床的灯HL021
02号病房2号床对应按钮SB022
护士站对应02房2号床的灯HL022
02号病房3号床对应按钮SB023
护士站对应02房3号床的灯HL023
02号病房4号床对应按钮SB024
护士站对应02房4号床的灯HL024
03号病房1号床对应按钮SB031
护士站对应03房1号床的灯HL031
03号病房2号床对应按钮SB032
护士站对应03房2号床的灯HL032
03号病房3号床对应按钮SB033
护士站对应03房3号床的灯HL033
03号病房4号床对应按钮SB034
护士站对应03房4号床的灯HL034
护士站呼叫响应按钮SB0
护士站蜂鸣器HA(用HL000代替)
本次设计共有13个输入/13个输出接口,因接蜂鸣器不方便程序仿真,故用HL000指示灯代替.
2 程序内部利用延时器、辅助触点表:
名称
标志位
内部标志位
~,~
接通延时定时器
T37
特殊标志位
I/O接线图
I/O外部接线
梯形图的程序设计
程序调试与仿真
由于本设计输入输出较多,不方便仿真,故只仿真了一个病房三张床的呼唤系统,其他病房与床位与仿真原理相同。
蜂鸣器用指示灯代替。
当一号一床按下按钮SB011时
蜂鸣器响,对应的指示灯HL011闪烁
当护士站按下按钮SBO时,蜂鸣器立马停止,同时计时器开始计时,计时20S后
蜂鸣器停止,指示灯HL011灭
当一号一床和一号二床别离按下按钮SB011和SB012时
蜂鸣器响,对应的指示灯HL011和HL012闪烁
当护士站按下按钮SBO时,蜂鸣器立马停止,同时计时器开始计时,计时20S后
指示灯HL011和HL012灭
实现结果:
1.按某个病房按钮,其对应灯闪,蜂鸣器响;
2.若多个病房同时按按钮,这些按钮的对应灯闪,蜂鸣器响。
3.当病房有按钮按下时,护士按下呼唤响应按钮,蜂鸣器马上停止响,对应灯再闪20秒后灭。
系统说明
系统主要以PLC为核心,经实验验证,表面呼唤及时、准确、靠得住、能够知足医院的病房管理和护理要求,利用可编程控制器控制,具有接线简单、编程直观、扩展容易等特点。
当建筑物的层楼增加时,硬件接线上只需增加楼层,病房相应的输入信号。
原来的接线不需改变,软件上只需增加相应楼层,房间,床位的功能,要改动的地方也较少。
故该系统可知足一般医院的呼唤需求。
总结
通过本次课设,使我学到了很多东西。
以前所学到的都是一些基础的理论知识,而课程设计使咱们使咱们将理论与实践相结合。
加倍明白咱们所学的知识,而且使自身的综合实力提高。
在没有做实践设计以前,我对明白的撑握都是思想上的,对一些细节不加重视,当把自己想出来的程序运用到PLC中的时候,问题出现了,结果和要求的结果不相符合。
通过本次医院病床系统的课程设计,看到了实践与理论的差距,我熟悉了PLC的大体编程方式,对PLC的工作原理和利用方式也有了更深刻的理解。
在对理论的运用中,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。
使我熟悉到,只有扎实的理论才能完成一个好的程序的编译,感觉到自己的知识太少,争取在以后的学习中提高自己。
本文是在张晓峰老师的悉心指导下完成的。
老师为论文课题的研究提出了许多指导性的意见,为论文的撰写、修改提供了许多具体的指导和帮忙。
在此谨向张老师表示真挚的感激!
参考文献
【1】张晓峰.电气控制与可编程控制技术及应用[M].北京:
国防工业出版社,.
【2】刘涤尘.史国生.电气控制与可编程控制技术[M].北京:
化学工业出版社,2004.
【3】刘涤尘.王阿根.可编程控制原理与应用[M].北京:
清华大学出版社,2007.
【4】刘涤尘.宋伯生.PLC编程实用指南[M].北京:
机械工业出版社,2007.
【5】刘涤尘.张万忠.可编程控制器入门应用实例(西门子S7-200系列).
PLC课程设计成绩评定表
姓名
王涛
学号
43
专业班级
电气工程及其自动化101班
课程设计题目:
基于S7-200病房呼叫系统的设计
课程设计答辩或质疑记录:
成绩评定依据:
评定项目
评分成绩
1.设计方案可行性及其选优(20分)
2.设计过程及结果(40分)
3.平时成绩(态度认真、遵守纪律)(10分)
4.设计报告的规范性、参考文献(不少于5篇)(10分)
5.答辩(20分)
总分
最终评定成绩(以优、良、中、及格、不及格评定)
指导教师签字:
年月日
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