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1、学号学号2 2 0 0 1 1 0 0 2 2 1 1 0 0 3 3 4 4 3 3电气控制与电气控制与 PLC 技术技术课课 程程 设设 计计（ 2010 级本科）级本科）题题 目：目： 基于基于 S7-200PLCS7-200PLC 的病床呼叫器系统设的病床呼叫器系统设计计 系（部）院：系（部）院： 物物理理与与机机电电工工程程学学院院 专专 业：业： 电电气气工工程程及及其其自自动动化化 作者姓名：作者姓名： 王王 涛涛 指导教师：指导教师： 张张 晓晓 峰峰 职称：职称： 教授教授 完成日期：完成日期： 2 0 13 年年 6 月月 20 日日2二二 O 一三年六月一三年六月电气控制
2、与电气控制与 PLC 技术技术课程设计任务书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1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
3、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)
4、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3指导老师签字：目录目录目目录录3摘摘要要4第一
5、章第一章 设计任务及要设计任务及要求求 51.1 任务描述51.2 任务要求5第二章第二章 PLC 的特点及应的特点及应用用62.1 PLC 的工作原理642.2 PLC 的功能特点62.3 采用 PLC 控制的优点72.4 CPU 型号的介绍及选择7 第三章第三章 病房呼叫系统设病房呼叫系统设计计83.1 病房呼叫器示意图83.2 I/O 分配表93.3 I/O 接线图103.4 I/O 外部接线103.4 梯形图的程序设计.113.5 程序调试与仿真.143.6 实现结果.173.7 系统说明.175总结总结.18参考文献参考文献.20摘摘 要要随着科技的发展，智能化的医院建设的将目前国内
6、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
7、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：关键词： 病床呼叫系统 PLC 病房管理6第一章第一章 设计任务及要求设计任务及要求1.1 任务描述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，SB013SB034，在护士站安装蜂鸣器 HA 和呼叫指示灯示意灯如下：1.2 任务要求任务要求7当某个病床发出求救信号后，护士站蜂
8、鸣器发出音，与呼叫信号对应的指示灯闪烁。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。尽可能少的占用 PLC 外部资源。第二章第二章 PLC 的特点及应用的特点及应用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，
9、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 的工作原理的工作原理2.2 功能特点功能特点8一、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
10、拆动硬件。 三、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 采用采用 PLC 控制的优点控制的优点(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
11、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 CPU22
12、4 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；96 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。第三章第三章 病房呼叫系统设计病房呼叫系统设计3.1 病房呼叫器的流程设计病房呼叫器的流程设计流程图如下图所示：10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 分配表分配表1 I/O 分配表11I0.001 号病房 1 号床对应按钮 SB011Q0.0护士站对应 01 房 1 号床
