病床呼叫系统.docx
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病床呼叫系统
《电气控制技术》课程设计说明书
病床呼叫系统
学院：
学生姓名：
指导教师：
职称/学位
专业：
班级：
学号：
完成时间：
电气控制技术课程设计课题任务书
学院：
专业：
指导教师
学生姓名
课题名称
病床呼叫系统设计
内容及任务
一、目标：
设计一个基于PLC的病床呼叫系统。
二、任务：
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）设计出硬件系统的结构图、接线图、时序图等；
（2）系统有启动、停止功能；
（3）运用功能指令进行PLC控制程序设计，并有主程序、子程序和中断程序；
（4）程序结构与控制功能自行创新设计；
（5）进行系统调试，实现病床呼叫系统的控制要求。
三、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町被重置。
主要参考资料
[1]吕爱华.电气控制与PLC应用技术[M].电子工业出版社,2011.
[2]龚仲华.三菱FX系列PLC应用技术[M].人民邮电出版社,2010.
[3]龚运新，陈淑兰，解晓飞.三菱PLC实用技术教程[M].北京：
北京师范大学
出版社，2008.
[4]史国生.电气控制与可编程控制器技术[M].第三版.北京：
化学工业出版社
2010.
[5]刘建华.三菱FX2N系列PLC应用技术[M].北京：
机械工业出版社，2010.
[6]三菱FX系列可编程序控制器编程手册[M].三菱公司编,2001.
[7]熊幸明.电气控制与PLC[M].北京：
机械工程出版社,2011.
[8]漆汉宏.PLC电气控制技术[M].北京：
机械工程出版社,2006.12.
教研室
意见
教研室主任：
（签字）
年月日
摘要
为了丰富病床呼叫系统的控制方式，在满足病房与护士站实时通信的同事，能够方便地了解各病区的情况，实现医院对全院的病房科学化管理。
采用可编程控制器代替单片机作为核心控制件，设计实现新型智能病床呼叫系统。
分析了病床呼叫系统的设计要求，确定了以三菱PLC为核心，采用梯形图编程的总体方案，对输入输出信号进行了统计，共有38个。
根据PLC的选型原则，选择了FX2N-80-001型号的PLC和其他的电器元件，并对PLC外接电路进行了设计。
分析和比较了PLC的编程方法，利用图解法编程方法，编写了梯形图，设计病床呼叫程序。
最后利用GXDeveloper中的Simulator软件对程序进行了仿真，仿真的结果是病员按下床头的紧急按钮后护士站就能接收到请求信号显示房号及床号。
证明了完成设计的任务要求，满足设计的技术参数要求。
关键词：
病床呼叫系统；PLC；设计；仿真
1绪论
1.1背景和意义
PLC的应用领域已经拓展到了各个领域，在日常生活中，病床呼叫系统广泛的应用于各个医院。
越来越多的病床呼叫系统投入市场，可是大部分的病床呼叫系统主要采用的是单片机系统；而单片机系统由于稳定性不高，而PLC具有适用性强、可靠性高的特点，能够适应恶劣环境。
其操作指令简单、编程方式简便易懂，同时还具有体积小、维修工作少、现场安装方便等优点，所以设计了PLC病床呼叫系统，采用PLC设计的病床呼叫系统为了具有反应速度快，可靠性高，抗干扰能力强、方便后期维护等优点。
所以采用PLC设计的病床呼叫系统具有很重要的意义。
1.2病床呼叫系统的现状
随着人们对医疗设施及服务要求的提高，为解决护理站护士到病室内进行治疗护理时，听不到其他病室患者呼叫的蜂鸣声，而造成危机患者得不到及时抢救的问题。
医用无线呼叫系统，通过无线信号发射模块发出呼叫信号传输至信息处里中心，处理后发送至大屏幕显示板，显示呼叫病房、床号，同事发出音乐提示音，使医护人员及时、准确得到病患者呼叫信号并迅速处理；同事，当病人寻呼护士站一定时间没有响应时系统将自动寻呼医生或者护士，并引入呼叫监督系统，从而保证护着的及时治疗，提高医院的治疗水平及管理水平。
传统的病床呼叫系统采用的都是有线传输，很难做到隐蔽和美观，而且布线复杂，布线费用较高，易出故障，安装维护都不方便，抗电气干扰能力也不强，目前医院使用的病床呼叫系统多为有线呼叫系统。
设计的无线呼叫系统没有上述缺点，安装方便，成本低，使用简单。
在人们生活水平日益提高，特别是健康，在人们生活中的地位越来越重要的前提下，人生病时对治疗的服务要求也今非昔比，现代化的医疗设施是医院必不可少的硬件设备，医护人员与患者之间的联系也不应该再是传统的方式，因此呼叫系统应运而生。
设计采用可编程控制器来设计病床控制系统，可编程控制器PLC诞生于20世纪60年代，它以微处理器为核心，并用软件手段来实现各种控制功能，逐步发展起来并成为一种新型工业控制装置。
可编程控制器具有适用性强、可靠性高的特点，能够适应恶劣的工业环境。
其操作指令简单、编程方式简便易懂，同时还具有体积小、维修工作少、现场安装方便等优点，正逐步取代传统的继电器控制系统。
1.3设计的主要内容
设计分析了病床呼叫系统的设计要求，，对输入输出信号进行了统计，根据PLC的选型原则，选择了FX2N-80-001型号的PLC和其他的电器元件，并对PLC外接电路进行了设计。
分析和比较了PLC的编程方法，利用图解法编程方法，编写了梯形图，设计病床呼叫程序。
最后利用GXDeveloper中的Simulator软件对程序进行了仿真，仿真的结果完成设计的任务要求，满足设计的技术参数要求。
设计说明书共分4章，各章节的内容安排如下：
第1章为绪论，主要介绍病床呼叫系统的背景和意义、现状以及主要内容；第2章为病床呼叫系统的硬件设计，主要介绍系统的控制要求、I/O点统计及分配、PLC选型及参数介绍以及系统的接线图；第3章为病床呼叫系统的程序设计，主要介绍常用编程方法的介绍、编程方法现状、编程方法以及梯形图设计；第4章为程序仿真，包括仿真软件的介绍，仿真的过程及结果分析。
2病床呼叫系统的硬件设计
2.1病床呼叫系统控制要求
（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町被重置。
2.2病床呼叫系统I/O点的统计
根据课题要求，初步设计I/O点为输入有39个，输出有22个，详细的统计如表1所示。
表1病床呼叫系统输入点统计表
序号
名称
数量
1
病房紧急按钮
12
2
病房重置按钮
12
3
护士站复位按钮
12
4
护士站取消呼叫及闪灯按钮
3
合计
39
表2病床呼叫系统输出点统计表
序号
名称
数量
1
护士站病房灯
3
2
护士站病房电铃
3
3
病房灯
12
合计
18
2.3PLC选型及参数介绍
2.3.1PLC选型原则
首先要确定所需的PLC的规模，要有够用的输入点与输出点数量，并且留有10%~20%的余量，还要确定用户程序存储器的容量，初略的可以用：
（输入+输出）×（10~12）=指令步数来估算；其次，要根据要求选择所需档位的PLC,以开关量进行控制的系统，一般用低档机就可以满足要求，而对于控制量较复杂，控制要求比较高，就可以选择用中档甚至用高档机；第三要考虑PLC的输入输出形式，输入由输入信号决定，输出形式分为有触点和无触点两种形式，有触点的为继电器型，无触点的一般为晶体管型与可控硅型；最后还需考虑运行温度湿度等环境因素。
2.3.2PLC选型
根据设计要求可知，PLC点数的选择，不管是输入点数还是输出点数都要留
有10%的余量，根据I/O口分配情况可知：
输入信号有39个，输出信号有18个，
根据I/O点数可选择FX2N-80MR可编程控制器，以满足控制要求，而且输入输出都留有一定的余量。
2.3.3FX2N-80MR的参数介绍
（1）外形参数
型号为FX2N-80MR的PLC包含有40点的漏型输入点和40点的继电器触点输出，外形尺寸为长宽高182*90*87（单位mm）。
（2）使用条件
环境：
要求环境湿度在使用时为0~55℃，储存时为-20~70℃；环境湿度为使用时35%~89%RH（不结露）；抗振为JISC0911标准10~55HZ0.5mm（最大2G）3轴方向各2h（但用DIN导轨安装时为0.5G）；耐压为AC1500V/1min；绝缘电阻为5MΩ以上，且环境中无腐蚀性气体和尘埃。
其输入参数：
输入点数为40，输入信号电压为DC24V±10%*2，输入信号电流为7mA/DC24V（X010以后为5mA/DC24V），输入ON电流为4.5mA以上（X010以后为3.5mA/DC24V），输入OFF电流为1.5mA以下，输入响应时间为约10ms。
其输出参数：
输出类型为继电器输出，输出点数为40，外部电源为AC250VDC30V以下，回路绝缘为机械隔离，动作显示为继电器线圈通电时LED亮灯，最小负载为DC5V2mA，响应时间为约10ms。
当负载为电阻负载时最大为2A/1点COM，8A/4点COM，8A/8点COM。
当负载为感性负载时最大为80VA。
当负载为灯负载时最大为100W。
2.4I/O点分配与PLC外接线图
2.4.1输入点的分配
病床呼叫系统的输入点分配如表3所示。
表3病床呼叫系统的输入点分配表
序号
输入所接器件
输入点
1
1房1-4床紧急按钮
X0、X1、X2、X3
2
2房1-4床紧急按钮
X4、X5、X6、X7
3
3房1-4床紧急按钮
X10、X11、X12、X13
4
1房1-4床重置按钮
X14、X15、X16、X17
5
2房1-4床重置按钮
X20、X21、X22、X23
6
3房1-4床重置按钮
X24、X25、X26、X27
7
护士站1房1-4床复位按钮
X30、X31、X32、X33
8
护士站2房1-4床复位按钮
X34、X35、X36、X37
9
护士站3房1-4床复位按钮
X40、X41、X4
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