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病床呼叫器系统设计

标签:   | 作者:jiantaokj.com | VISITORS: | 来源:重庆剑涛科技有限公司
04
Nov
2015
    目:     基于S7-200PLC的病床呼叫器系统设计  
系(部)院:   物理与机电工程学院              
    业:     电气工程及其自动化             
作者姓名:                                 
指导教师:            职称:   教授         
完成日期:       2 0 13    6    20 
                    
O一五年十一月
《电气控制与PLC技术》课程设计任务书
论文题目 基于S7-200 PLC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
目录··························································3
摘要··························································4
第一章  设计任务及要求··································· 5
   1.1任务描述···················································5
   1.2任务要求···················································5
第二章 PLC的特点及应用··································6
   2.1 PLC的工作原理··············································6
   2.2 PLC的功能特点··············································6
   2.3 采用PLC控制的优点··········································7
   2.4 CPU型号的介绍及选择·········································7  
第三章 病房呼叫系统设计···································8
   3.1  病房呼叫器示意图···········································8
   3.2  I/O分配表························································9
   3.3  I/O接线图················································10
   3.4  I/O外部接线··············································10
   3.4  梯形图的程序设计...........................................11
   3.5  程序调试与仿真.............................................14
   3.6  实现结果..................................................17
   3.7  系统说明..................................................17
 
总结...........................................................18
参考文献.....................................................20

摘  要

随着科技的发展,智能化的医院建设的将目前国内外先进的计算机技术、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。而目前国内外的呼叫器系统都选用无线网络,受到地域的限制和环境的限制。信号接收不是很好,这样有可能病人会呼叫不到医生,造成病人病情的恶化。
本文设计是病床呼叫系统,主要用于病房的病人有紧急情况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。在文中采用的PLC可编程控制器构成的病床呼叫系统结构更简单,更易于管理,可编程控制器病床呼叫系统可以及时,准确的实现病房呼叫管理,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使用。而在文中设计病床呼叫器,有利于对医院的发展和方便病人 ,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: 病床呼叫系统    PLC     病房管理

第一章  设计任务及要求

1.1任务描述

某住院病房有3个房间,每个房间有4张病床。编号由房间号和床号组成,分别为011,012,013,……034.每张病床配有一个呼叫按钮,与病床编号相应,分别为SB011,SB012,SB013……SB034,在护士站安装蜂鸣器HA和呼叫指示灯示意灯如下:

1.2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,与呼叫信号对应的指示灯闪烁。
②当医护人员听到呼叫后,可按下呼叫响应按钮SB0,停止工作,呼叫指示灯20S后停止
显示
③如果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,按下呼叫响应按钮
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。编程时要使用到各种编程元件,它们可提供无数个动合和动断触点。编程元件是指输入寄存器、输出寄存器、位存储器、定时器、计数器、通用寄存器、数据寄存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优点,在工业生产过程中得到了广泛的应用。它应用大规模集成电路,微型技术和通讯技术的发展成果,逐步形成了具有多种优点和微型,中型,大型,超大要型等各种规格的系列产品,应用于继电器控制系统到监控计算机之间的许多控制领域。

2.1 PLC的工作原理

2.2 功能特点

一、呼叫器系统构成灵活,扩展容易,以开关量控制为其特长;也能进行连续过程的PID回路控制;并能与上位机构成复杂的控制系统,如DDC和DCS等,实现生产过程的综合自动化。
  二、使用方便,编程简单,采用简明的梯形图、逻辑图或语句表等编程语言,而无需计算机知识,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、
呼叫器能适应各种恶劣的运行环境,抗干扰能力强,可靠性强,远高于其他各种机型。

2.3  采用PLC控制的优点

(1)在采用PLC控制,主要是用软件实现对其运行的自动控制,可靠性大大提高。
(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,并提高病床呼叫运行效率。
(6)更改控制方案时不需改动硬件接线。
 

2.4  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C PU224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和强大控制能力的新型CPU;
⑤ CPU226:在CPU224的基础上功能进一步强大,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强大,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。
根据设计任务及要求,需要13个输入接口和13个输出接口,虽选择CPU224可加扩展模块使用,但考虑到经济性以及医院以后的扩建,最总选择CPU226,CPU226有24/16 个I/O接口,无需扩展模块亦能满足本次设计要求。
 

第三章 病房呼叫系统设计

3.1  病房呼叫器的流程设计

流程图如下图所示:

程序开始,首先判断病人是否按下按钮,当病人按下按钮,蜂鸣器响,对应灯闪;其次判断护士房是否按下按钮,当护士房按下
呼叫器按钮,蜂鸣器立马停止,对应的指示灯闪烁20S后灭。

3.2  I/O分配表

① I/O分配表

I0.0 01号病房1号床对应按钮SB011 Q0.0 护士站对应01房1号床的灯HL011
I0.1 01号病房2号床对应按钮SB012 Q0.1 护士站对应01房2号床的灯HL012
I0.2 01号病房3号床对应按钮SB013 Q0.2 护士站对应01房3号床的灯HL013
I0.3 01号病房4号床对应按钮SB014 Q0.3 护士站对应01房4号床的灯HL014
I0.4 02号病房1号床对应按钮SB021 Q0.4 护士站对应02房1号床的灯HL021
I0.5 02号病房2号床对应按钮SB022 Q0.5 护士站对应02房2号床的灯HL022
I0.6 02号病房3号床对应按钮SB023 Q0.6 护士站对应02房3号床的灯HL023
I0.7 02号病房4号床对应按钮SB024 Q0.7 护士站对应02房4号床的灯HL024
I1.0 03号病房1号床对应按钮SB031 Q1.0 护士站对应03房1号床的灯HL031
I1.1 03号病房2号床对应按钮SB032 Q1.1 护士站对应03房2号床的灯HL032
I1.2 03号病房3号床对应按钮SB033 Q1.2 护士站对应03房3号床的灯HL033
I1.3 03号病房4号床对应按钮SB034 Q1.3 护士站对应03房4号床的灯HL034
I1.4 护士站呼叫响应按钮SB0 Q1.4 护士站蜂鸣器HA(用HL000代替)
本次设计共有13个输入/13个呼叫器输出接口,因接蜂鸣器不方便程序仿真,故用HL000指示灯代替. 
 
② 程序内部使用延时器、辅助触点表:
 
名称 标志位
内部标志位 M0.0~M0.7,M1.0~M1.5
接通延时定时器 T37
特殊标志位 SM0.5

3.3  I/O接线图

3.4  I/O外部接线

3.4  梯形图的程序设计

3.5  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叫系统,其他病房与床位与仿真原理相同。蜂鸣器用指示灯代替。

当护士站按下
呼叫器按钮SBO时,蜂鸣器立马停止,同时计时器开始计时,计时20S后

呼叫器指示灯HL011和HL012灭

3.6  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,护士按下呼叫响应按钮,蜂鸣器马上停止响,对应灯再闪20秒后灭。

3.7  系统说明

呼叫器系统主要以PLC为核心,经实验验证,表面呼叫及时、准确、可靠、可以满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。故该系统可满足一般医院的呼叫需求。
 
总结
 
经过本次课设,使我学到了很多东西。以前所学到的都是一些呼叫器基础的理论知识,而课程设计使我们使我们将理论与实践相结合。更加明白我们所学的知识,并且使自身的综合实力提高。
在没有做实践设计以前,我对知道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。通过本次呼叫器厂家对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。
使我认识到,只有扎实的
呼叫器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。

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,2010.4.
【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     2010210343
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)
 
  
 
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