病床呼叫系统PLC课程设计方案.docx
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病床呼叫系统PLC课程设计方案
言
2
1.1、课题设计的目
的
2
1.2、课题设计的任
务
2
1.3、课题设计的内
容
2
2、系统总体设计方
案
2.1、系统硬件配置及组成原
理3
2.2、系统变量定义及分配
表4
2.3、系统接线图设
11
3
、
控
制
系
统
设
计
3.1、
控
14
制程
序
流
程
图
•...14
3.2、
控
制
程
序设
计
思
路
-•15
3.3
、
控
制
程
序
•...15
4
、
课
程
设
计
的
一J八
意
义
•…16
5
、
参
考
文
16
附
录
1、引言
1.1、课题设计的目的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开关将病床及病房的灯复位。
1.2、课题设计的任务学生根据控制要求，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：
⑴设计出硬件系统的结构图、接线图等；
⑵系统有启动、停止功能；
⑶运用功能指令进行PLC控制程序设计，主要是主程序；⑷程序结构与控制功能自行创新设计；
1.3、课题设计的内容本课程设计主要用于医院病房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指示灯闪烁的频率获取求助信息的来源和求助的先后顺序，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复位，在处理完后再在病床前的开关将病床及病房的灯复位。
本系统的控制要求：
⑴、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。
⑵、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
5s内
⑶、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。
⑷、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。
⑸、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能被重置。
2、系统总体设计方案
2.1、系统硬件配置及组成原理
病床呼叫系统有主机、从机等两部分组成。
从机＜呼叫源）即病床按钮，主机包括PLC及各输入输出扩展模块。
主机中PLC工作方式为循环扫描方式，在系统程序控制下，PLC顺序读入输入端口各呼叫源的状态，并且不断地循环扫描。
一旦有呼叫按钮按下，PLC立即响应，通过设置的程序实现对系统的控制。
根据课程设计要求，基于PLC控制各病床呼叫系统，需要输入点27个，输出点18个，并且所有的输入点和输出点都是直流的。
下表是I/O口统计表。
I/O口统计表
输入
输出
名称
数量
名称
数量
病人呼叫按钮
12
病床指示灯＜恒亮）
12
病人重置按钮
12
病房指示灯＜等频闪烁）
3
护士站病房指示灯重置按
钮
1
护士站病房指示灯＜差频闪烁）
3
系统启动
1
总计
18
系统停止
1
总计
27
综合考虑课题设计所需控制设备的功能性和价格，硬件系统的主机单元选择
CPU224本机集成14输入/10输出。
还需要选择扩展模块，这里选择DI8/DO8的输入/输出混合扩展模块EM223和DI8的输入扩展模块EM221.主机
CPU224（DI14/DO10＞模块1EM223（DI8/DO8＞模块2EM221（DI8＞fi成的硬件系统完全满足设计要求并且略有冗余。
系统组成图
2.2系统变量定义及分配表
系统变量定义表
模块号
输入变量
输出变量
内存变量
信号名称
有效状态
说明
r代^
CPU224
10.0
一号病房1号床呼叫按钮
1有效
常开按钮
SF11
I0.1
一号病房
2号床呼
叫按钮
1有效
常开按钮
SF12
I0.2
一号病房3号床呼叫按钮
1有效
常开按钮
SF13
I0.3
一号病房
4号床呼
叫按钮
1有效
常开按钮
SF14
I0.4
一号病房1号床重值按钮
1有效
常开按钮
SF110
I0.5
一号病房2号床重值按钮
1有效
常开按钮
SF120
I0.6
一号病房3号床重值按钮
1有效
常开按钮
SF130
I0.7
一号病房4号床重值按钮
1有效
常开按钮
SF140
I1.0
二号病房1号床呼叫按钮
1有效
常开按钮
SF21
CPU224
11.1
二号病房2号床呼叫按钮
1有效
常开按钮
SF22
I1,.2
二号病房
3号床呼叫按钮
1有效
常开按钮
SF23
11.3
二号病房
4号床呼叫按钮
1有效
常开按钮
SF24
I1.4
二号病房
1号床重值按钮
1有效
常开按钮
SF210
I1.5
二号病房
2号床重值按钮
1有效
常开按钮
SF220
EM223
I2.0
二号病房3号床重值按钮
1有效
常开按钮
SF230
I2.1
二号病房4号床重值按钮
1有效
常开按钮
SF240
I2.2
一号病房1号床呼叫按钮
1有效
常开按钮
SF31
I2.3
一号病房2号床呼叫按钮
1有效
常开按钮
SF32
I2.4
一号病房
3号床呼叫按钮
1有效
常开按钮
SF33
I2.5
一号病房4号床呼叫按钮
1有效
常开按钮
SF34
I2.6
一号病房1号床重值按钮
1有效
常开按钮
SF310
I2.7
一号病房2号床重值按钮
1有效
常开按钮
SF320
EM221
I3.0
一号病房
3号床重
值按钮
1有效
常开按钮
SF330
I3.1
一号病房
4号床重值按钮
1有效
常开按钮
SF340
I3.2
护士站紧急呼叫处理置位按钮
1有效
常开按钮
SF3
I3.3
启动按钮
1有效
常开按钮
SF1
I3.4
停止按钮
1有效
常开按钮
SF2
Q0.0
一号病房1号床头指示灯
1有效
LED发光
二极管
PG11
Q0.1
一号病房
2号床头指示灯
1有效
LED发光
二极管
PG12
CPU224
Q0.2
一号病房3号床头指示灯
1有效
LED发光
二极管
PG13
Q0.3
一号病房4号床头指示灯
1有效
LED发光
二极管
PG14
Q0.4
二号病房1号床头指示灯
1有效
LED发光
二极管
PG21
Q0.5
二号病房
2号床头指示灯
1有效
LED发光
二极管
PG22
Q0.6
二号病房3号床头指示灯
1有效
LED发光
二极管
PG23
Q0.7
二号病房4号床头指示灯
1有效
LED发光
二极管
PG24
Q1.0
一号病房号床头指示灯
1有效
LED发光
二极管
PG3-
Q1.1
一号病房号床头指示灯
1有效
LED发光
二极管
PG32
EM223
Q2.0
一号病房号床头指示灯
1有效
LED发光
二极管
PG33
Q2.1
一号病房号床头指示灯
1有效
LED发光
二极管
PG34
Q2.2
一号病房紧急呼叫闪烁指示灯
1有效
LED发光
二极管
PG1
Q2.3
二号病房紧急呼叫闪烁指示灯
1有效
LED发光
二极管
PG2
Q2.4
一号病房紧急呼叫闪烁指示灯
1有效
LED发光
二极管
PG3
Q2.5
护士站一号病房紧急呼叫闪烁指示灯
1有效
LED发光
二极管
PG10
EM223
Q2.6
护士站二号病房紧急呼叫闪烁指示灯
1有效
LED发光
二极管
PG20
Q2.7
护士站三号病房紧急呼叫闪烁指示灯
1有效
LED发光
二极管
PG30
M0.0
启动停止自锁寄存器
1有效
通用辅助继电器
M0.1
一号病房1病床呼叫自锁寄存器
1有效
通用辅助继电器
CPU224
M0.2
一号病房2病床呼叫自锁寄存器
1有效
通用辅助继电器
M0.3
一号病房3病床呼叫自锁寄存器
1有效
通用辅助继电器
M0.4
一号病房4病床呼叫自锁寄存器
1有效
通用辅助继电器
M0.5
一号病房紧急呼叫指示灯闪烁辅助寄存器
1有效
通用辅助继电器
M0.6
二号病房1病床呼叫自锁寄存器
1有效
通用辅助继电器
M0.7
二号病房2病床呼叫自锁寄存器
1有效
通用辅助继电器
M1.0
二号病房3病床呼叫自锁寄存器
1有效
通用辅助继电器
CPU224
M1.1
二号病房4病床呼叫自锁寄存器
1有效
通用辅助继电器
M1.2
二号病房紧急呼叫指示灯闪烁辅助寄存器
1有效
通用辅助继电器
M1.3
一号病房1病床呼叫自锁寄存器
1有效
通用辅助继电器
M1.4
一号病房1病床呼叫自锁寄存器
1有效
通用辅助继电器
M..5
一号病房1病床呼叫自锁寄存器
1有效
通用辅助继电器
M1.6
一号病房1病床呼叫自锁寄
1有效
通用辅助继电器
CPU224
存器
M1.7
一号病房紧急呼叫指示灯闪烁辅助寄存器
1有效
通用辅助继电器
M2.0
护士站一号病房紧急呼叫指示灯咼频闪烁自锁寄存器
1有效
通用辅助继电器
M2.1
护士站一号病房紧急呼叫指示灯中频闪烁自锁寄存器
1有效
通用辅助继电器
M2.2
护士站一号病房紧急呼叫指示灯低频闪烁自锁寄存器
1有效
通用辅助继电器
M2.3
护士站二号病房紧急呼叫指示灯咼频闪烁自锁寄存器
1有效
通用辅助继电器
M2.4
护士站二号病房紧急呼叫指示灯中频闪烁自锁寄存器
1有效
通用辅助继电器
M2.5
护士站二号病房紧急呼叫指示灯低频闪烁自锁寄存器
1有效
通用辅助继电器
M2.6
护士站三号病房紧急呼叫指示灯咼频闪烁自锁寄存器
1有效
通用辅助继电器
M2.7
护士站三号病房紧急呼叫指示灯中频闪烁自锁寄存器
1有效
通用辅助继电器
M3.0
护士站三号病房紧急呼叫指
1有效
通用辅助继电器
CPU224
示灯低频闪烁自锁寄存器
M3.1
护士站紧急处理复位辅助寄存器
1有效
通用辅助继电器
M3.2
护士站一号病房紧急呼叫指示灯复位自锁寄存器
1有效
通用辅助继电器
M3.3
护士站一号病房紧急呼叫指示灯复位自锁寄存器
1有效
通用辅助继电器
M3.4
护士站一号病房紧急呼叫指示灯复位自锁寄存器
1有效
通用辅助继电器
系统I/O口分配表
主机I/O
模块1I/O
模块2I/O
CPU224
EM223
EM221
I0.0
Q0.0
I2.0
Q2.0
I3.0
I0.1
Q0.1
I2.1
Q2.1
I3.1
I0.2
Q0.2
I2.2
Q2.2
I3.2
I0.3
Q0.3
I2.3
Q2.3
I3.3
I0.4
Q0.4
I2.4
Q2.4
I3.4
I0.5
Q0.5
I2.5
Q2.5
I3.5
I0.6
Q0.6
I2.6
Q2.6
I3.6
I0.7
Q0.7
I2.7
Q2.7
I3.7
I1.0
Q1.0/
I1.1
Q1.1
I1.2
11.3
I1.4
I1.5
2.3系统接线图设计
硬件系统接线需要将常开触点，发光二极管，限流电阻,
PLC相连。
24V直流电源通过导线与
M1213141101201301421222324
SF霑SFSFSF3FSFSFSFSFSFSF
SF21U
SF220
DC24V
SF23O
SF240
cO123417..I333333FFFFFFS3sssS
10.0
Q0.0
10・1
Q0.1
10.2
Q0.2
10.3
Q0.3
10.4
Q0.4
10.5
Q0.5
10.6
CPU224Q0.6
10.7
Q0.7
11,0
QO.B
11.1
Q0.9
IL2
IL3
11.4
IL5
COM
OOM
KK100X10
-czi
DC24V
尸ACPF卩卩尸
12,0
QZ0
12.1
Q2.1
12,2
Q2.2
12.j
Q2.3
EJI223Q24
12.5
Q2.5
12.6
Q2.6
12.7
Q2.7
OOH
COM
8K100X8
DV24V
SF330
SF340
SF3
SF1
SF2
13.0
13.1
13.2
13.3
13.4
SF330
EM221
系统接线图
3、控制系统设计
3.1、控制程序流程图
PLC
无状况
是否按下护士站处理按钮
护士站紧急灯熄灭响铃停止
病床指示灯亮；病房指示灯烁
护士站紧急呼叫并闪灯；用不
5秒内是否按下重置按钮
依顺序处理各病房的病床
，完成后，按下处理完毕
〜按钮
是否有病人按下紧急呼叫
按钮
3.2控制程序设计思路控制程序流程图
根据课题设计需要实现的任务目标来解读控制程序的设计思路
⑴、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
解读：
需要设计12个对应病床的呼叫输入点以及对应病床重置按钮的输入点。
⑵、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。
解读：
护士站应有一个可以复位所有护士站内病房紧急呼叫指示灯重置按钮。
⑶、每一病床床头均有一按下重置按钮时，该病床床头一楼层的护士站显示病房紧急呼
解读：
每一个病床对应一
时器5s延时后接通对应病床紧急指示灯的输出，并且对应病床的急呼叫5s内关断定时器，又4个病床，对应一个闪烁的病使病房指示灯闪烁，所以这编号并和3个病房对应的闪烁扌按钮。
⑷、在护士站的病房紧急
紧急指示灯，一旦病人按下紧急呼叫按钮且未在
5s内
0
P灯。
。
这个病房的任
4
丁显示哪一病
呼
0
口，
紧急指示灯动作且病房门口紧急指示叫并闪烁指示灯
个病床紧急指示灯的输出，病床的呼
能
闪烁频率来表示勺病房以较低
后顺序。
安钮以取消闪
病房紧急
勺烁，同时同
在5s后关断对应病床的紧急指
床紧急呼叫
个病床采用并联方］式驱动病床指旨示灯和一个复I位闪烁指示灯的护
俞入需经过定按钮即能在紧
;每一个病房有床位呼叫都会;护士站有占紧急呼叫处理
叫中心，每一病房都有编号，用扌房先按下病人紧急呼叫按钮，并要具有优先级判别的能力是通过3种不同的护士站病房指
解读：
优先级判别的能力
病房紧急呼叫的先后顺序。
先按下的病房以较高的频率闪烁，后按的频率闪烁，同时按下的以相
⑸、一旦护士看见护士站
烁情况，再依病房紧急呼叫顺闪烁指示灯和病床上的紧急指示灯方能被重置。
同的频率闪烁，以此来区分病房呼叫紧急呼叫闪烁灯后，须先按下护士
解读：
护士站紧急呼叫处理按钮只复位护士站内3个病房闪烁指示灯，不影响
病房外设的闪烁指示灯，复位后不影响后续病房呼叫引起的护士站病房指示灯闪烁，则此复位重置按钮只能作用在PLC—个扫描周期内，关断外部信号输入，且在外部信号不变时关断信号保持。
外部信号再次改变时，关断状态变为开启状态。
3.3、控制程序
见后面附录一
4、课程设计的意义
在本次次课程设计中，培养了我们实际动手能力和解决问题的能力，这使我们更深层次的接触到了我们以后的工作方向，而且这次实习更接近于我们以后的工作内容，所以这些都为我们以后的学习和工作打下了坚实的基础
5参考文献
[1]张凤珊，电气控制及可编程序控制器[M].北京:
中国轻工业出版社，2003．
[2]郁汉琪，电气控制与可编程序控制器应用技术[M].南京:
东南大学出版社，2003．
[3]张万忠，可编程控制器应用技术[M].北京:
化学工业出版社，2001．
[4]王永华，现代电气控制及PLC应用技术.北京：
北京航空航天大学出版社，2008.2
程序梯形图如下
M00
Network1系纯的启动停止
M00
T49
T51
Network2底频闪烁
Network3中频闪烁
M0.0
Network4低频闪烁
M00
附录
+10-
PT
TSO
I—
IN
TON
+10-
PT
T51
I—
IN
TON
+20-
PT
T52
I—
IN
TON
*20-
PT
T53
I—
IN
TON
*30'
PT
T54
I—
In
TON
+30-
PT
Tori
T52
T54
MOOT56T55
|1/|[INTON
+15-PT
T55
Network6一号病房1床控制
10.010.4M0C
M0.1
M0.1
T37
——Inton
+50-PT
non
Network7一号病居麻控制
10.1
M0.2
（1111「1/>
T3S
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INTON
PT
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Hn
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10.210.6
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M0.3
TM
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Q0.2
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Neiworik9—号病房丄床控制
10.310.7MOO
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M0.4
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Metworlc11二号病馬1侏控制
MO.O
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1
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PT
+50-
M0.6
MO.O
Network12二号病房侏控制
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一讣
Network13二号病房?
味控制
M1.0
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FT
MO.O
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Network14二吕病房$床控制
12.1
T
M0.0
I~I~I1I
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12.1
T44
M11
1
—I”Hn
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T44
INTON
12.1
Q07
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PT
Network15二号■病房扌旨示灯闪烁
M1.2
Network16三号病房1床控制
C1D.4
I.10.0
I1I
T45
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111
1/1
T45
INTON
12.6
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三吕病房径制
I2.3I27MQ.O
M1.4
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INTON
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斥控制
M1.5
（）
T47
INTON
+50-PT
fletvvork13三号病房晾左制
M0.0
HelwoiTik23
MO.O
升级会员 